專利名稱：用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)及其節(jié)能供水方法
用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)及其節(jié)能供水方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高層供水領(lǐng)域，特別涉及一種用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)及其 節(jié)能供水方法。
背景技術(shù)：
目前世界各地的高層建筑越來(lái)越多，對(duì)二次供水的需求也越來(lái)越廣泛。現(xiàn)階段技 術(shù)較為領(lǐng)先的二次加壓供水方式是箱式無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)，該供水系統(tǒng)的特點(diǎn)在于先將市政 來(lái)水泄到水箱中，之后通過(guò)一個(gè)基于三通的流量控制器或流量匹配器向二次加壓主泵供 水。為達(dá)到壓力匹配，在水箱和三通之間通常還需要一個(gè)小泵或輔助泵以使水箱的水達(dá)到 市政來(lái)水的壓力。該供水系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于穩(wěn)定性不足，節(jié)能效果不明顯，在大流量供水工況 下不但不節(jié)能反而耗能。
專利號(hào)為CN2177115Y的中國(guó)專利中公開(kāi)了一種可調(diào)節(jié)的比例射流器，該發(fā)明解 決了射流器本身不能調(diào)節(jié)和控制進(jìn)入射流器混合室和被吸入流體的問(wèn)題，其解決方法是在 噴嘴處設(shè)置封水片，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄可以調(diào)節(jié)和控制被吸入流體進(jìn)入混合室的流量，從而調(diào) 節(jié)管網(wǎng)進(jìn)水量與水箱進(jìn)水量的比例。但其仍存在技術(shù)上的不足表現(xiàn)在封水片設(shè)置在噴嘴 出口造成流動(dòng)損失過(guò)大，嚴(yán)重降低了管網(wǎng)水在噴嘴出口的流速，沒(méi)有將管網(wǎng)水的壓力充分 利用。
專利號(hào)為CN 202157370 U的中國(guó)專利中公開(kāi)了一種補(bǔ)償箱式無(wú)負(fù)壓供水裝置，該 發(fā)明設(shè)置一補(bǔ)償水箱，通過(guò)補(bǔ)償水箱和主泵管路同時(shí)供水，提高補(bǔ)償能力，改善水箱水質(zhì)， 減小市政管網(wǎng)壓力波動(dòng)。但其在節(jié)能性上還有很大不足，表現(xiàn)在主管路水和補(bǔ)償水通過(guò)補(bǔ) 償泵來(lái)實(shí)現(xiàn)混合，不但沒(méi)有節(jié)能還增加了補(bǔ)償泵這一耗能環(huán)節(jié)；另外，其補(bǔ)償水箱上沒(méi)有氣 體式蓄能器，市政管網(wǎng)水進(jìn)入補(bǔ)償水箱后變?yōu)槌?，沒(méi)有充分利用市政管網(wǎng)水的勢(shì)能和動(dòng) 倉(cāng)泛。
綜上所述，由上述問(wèn)題可以看出，現(xiàn)有二次加壓供水設(shè)備存在的主要缺陷是沒(méi)有 高效的能量回收裝置、能耗大而無(wú)法做到節(jié)能環(huán)保、穩(wěn)定性不足以及安全性需要進(jìn)一步提聞。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)及其節(jié)能供水方法，包括所述 的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)包括有閥門、主進(jìn)水管、主流流量傳感器、主流壓力傳 感器、三通、引射器、輔助壓力傳感器、水泵、第一單向閥、帶有控制器的控制箱、虛擬高位水 箱、第二單向閥、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、輔助流量傳感器、穩(wěn)壓罐以及用戶管道 相互連接在一起，通過(guò)對(duì)引射器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及使用虛擬高位水箱技術(shù)，并結(jié)合其節(jié)能供 水方法在不需要任何能量輸入的前提下，大大提高了市政管網(wǎng)水的能量回收率，減少了主 泵10-35%的功耗，節(jié)約了能量，還能進(jìn)一步提高供水的穩(wěn)定性和安全性，做到了真正意義 上的節(jié)能環(huán)保。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)包 括有閥門2、主進(jìn)水管3、主流流量傳感器4、主流壓力傳感器5、三通6、引射器7、輔助壓力 傳感器8、水泵9、第一單向閥10、帶有控制器的控制箱11、虛擬高位水箱12、第二單向閥 16、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18、輔助流量傳感器19、穩(wěn)壓罐21以及用戶管道 22，主進(jìn)水管3通過(guò)閥門2連接接入市政管網(wǎng)I，主進(jìn)水管3上設(shè)置有主流流量傳感器4和 主流壓力傳感器5，主進(jìn)水管3的出水口連接三通6的左端，三通6的右端連接引射器7的 噴射管，三通6的上端通過(guò)設(shè)置有第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17和第二單向閥16的管道連接虛擬高 位水箱12的進(jìn)水口 23，虛擬高位水箱12的出水口 24通過(guò)設(shè)置有輔助流量傳感器19和第 二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的管道連接引射器7的引射管，引射器7通過(guò)設(shè)置有輔助壓力傳感器8的 管道與水泵9相連接，水泵9通過(guò)設(shè)置有第一單向閥10的管道連接用戶管道22，在第一單 向閥10和用戶管道22之間的管道上裝有穩(wěn)壓罐21 ;所述的主流流量傳感器4、主流壓力傳 感器5、輔助壓力傳感器8、水泵9、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18以及輔助流量傳 感器19均與控制箱10內(nèi)的控制器相連接，主流流量傳感器4用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管3的流量， 主流壓力傳感器5用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管3的壓力，輔助壓力傳感器8用來(lái)測(cè)量水泵9的泵前 壓力，輔助流量傳感器19用來(lái)測(cè)量引射器7導(dǎo)出的引射水流的流量。
所述的虛擬高位水箱12包括箱式或罐式儲(chǔ)水罐111、液位傳感器13、氣體式蓄 能器14、虛擬高位水箱用壓力傳感器15、排污閥20，虛擬高位水箱12的進(jìn)水口 23，虛擬高 位水箱12的出水口 24 ;其中液位傳感器13、氣體式蓄能器14以及虛擬高位水箱用壓力傳 感器15設(shè)置在儲(chǔ)水罐111上，液位傳感器13用來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)水罐111內(nèi)的液位，氣體式蓄能器 14用來(lái)儲(chǔ)存流入儲(chǔ)水罐111內(nèi)的水的壓力和流動(dòng)能，虛擬高位水箱用壓力傳感器15用來(lái) 測(cè)量?jī)?chǔ)水罐111內(nèi)的壓力，排污閥20設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的下端，虛擬高位水箱12的進(jìn)水口 23設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的側(cè)面，虛擬高位水箱12的出水口 24設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的下端。
所述的引射器7包括噴射管25，摻混器26，引射管27，收縮管28，過(guò)渡段29以及 擴(kuò)壓管30，所述的噴射管25伸入進(jìn)摻混器26的左端，噴射管25的右端收縮段伸入進(jìn)收縮 管28的左端；摻混器26的上端連接引射管27，摻混器26的右端連接收縮管28的大徑端； 收縮管28的小徑端與過(guò)渡段29左端相連接，過(guò)渡段29的右端與擴(kuò)壓管30的小徑端相連； 噴射管25、收縮管28、過(guò)渡段29以及擴(kuò)壓管30的中軸線共線。
所述的噴射管25的左端為圓管，噴射管25的右端為收縮型錐管；收縮管28為收 縮型圓錐管，過(guò)渡段29為圓管，過(guò)渡段29的圓管直徑與收縮管28以及擴(kuò)壓管30的小徑端 直徑相同；擴(kuò)壓管30的左端為擴(kuò)張型圓錐管，擴(kuò)壓管30的右端為圓管。
所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的節(jié)能供水方法為當(dāng)用戶管道22的用 水量不大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器3檢測(cè)到主進(jìn)水管的水流量為Q1并且Q1小于設(shè)定值Q 時(shí)，控制箱11內(nèi)的控制器就控制與引射器7連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18關(guān)閉，使得用水量全 部來(lái)自引射器7的噴射管25，這樣來(lái)平穩(wěn)供水；當(dāng)用戶用水量大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器 3檢測(cè)到主進(jìn)水管3的水流量為Q2并且Q2大于設(shè)定值Q時(shí)，控制箱內(nèi)的控制器控制與引射 器7相連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18打開(kāi)，并根據(jù)Q2和Q之間的差值控制箱內(nèi)的控制器控制 設(shè)置第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度使得輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q)*120%， 即如果輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值大于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度變小直至輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q) *120%， 如果輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值小于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第二 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度變大直至輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q)*120%，這樣 虛擬高位水箱12內(nèi)的水從引射管27進(jìn)入摻混器26 ;而噴射管25為收縮型噴管，從噴射管 右端噴射出的水流流速更大，使得其壓力小于虛擬高位水箱12流到引射管27內(nèi)的水流A2 的壓力，因此在收縮管28的左端形成低壓區(qū)，在噴射管25內(nèi)的水流Al的抽吸作用下，引射 管27內(nèi)的水流A2流入低壓區(qū)與噴射管25內(nèi)的水流Al摻混后通過(guò)收縮管28進(jìn)一步加速 減壓流入過(guò)渡段29，摻混后的水流在過(guò)渡段29內(nèi)的速度和壓力保持不變，然后流入擴(kuò)壓管 30，流入擴(kuò)壓管30的水流在擴(kuò)壓管30內(nèi)減速加壓后流入水泵9的前管，再經(jīng)控制箱10內(nèi) 的控制器操縱水泵9加壓后送到用戶管道22，這樣使得到達(dá)用戶管道22的水流在水泵9前 的壓力能達(dá)到市政管網(wǎng)水壓的60%以上，同時(shí)在控制箱10內(nèi)的控制器操縱水泵9工作時(shí)， 穩(wěn)壓罐21也注滿水，當(dāng)用戶用水量低于預(yù)設(shè)的用水極限值時(shí)，控制箱10內(nèi)的控制器將水泵 9關(guān)閉，停止從市政管網(wǎng)I抽水，此時(shí)用戶用水由穩(wěn)壓罐21內(nèi)儲(chǔ)存的水流入以實(shí)現(xiàn)供水，另 外當(dāng)液位傳感器13檢測(cè)到虛擬高位水箱12內(nèi)的液位低于低位設(shè)定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控 制器控制第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17打開(kāi)，使市政管網(wǎng)I內(nèi)的水流入儲(chǔ)水罐111，與此同時(shí)，控制箱 12內(nèi)的控制器根據(jù)虛擬高位水箱用壓力傳感器15的值控制氣體式蓄能器14的工作，即將 氣體式蓄能器14的進(jìn)氣閥門打開(kāi)，氣體式蓄能器14就開(kāi)始儲(chǔ)存高壓空氣并蓄能，使得市政 管網(wǎng)I的水流的壓力和流動(dòng)能在虛擬高位水箱內(nèi)能被空氣蓄能器13儲(chǔ)存，當(dāng)液位傳感器13 檢測(cè)到虛擬高位水箱11內(nèi)的液位高于高位設(shè)定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控制器控制第一電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥17關(guān)閉，市政管網(wǎng)I停止向虛擬高位水箱12注水，另外在節(jié)能供水過(guò)程中，虛擬高 位水箱壓力傳感器15用于保證虛擬高位水箱11的運(yùn)行安全，當(dāng)管網(wǎng)壓力出現(xiàn)異常時(shí)，即市 政管網(wǎng)的管道承受壓力高于預(yù)設(shè)的市政管網(wǎng)壓力極限值時(shí)控制箱12內(nèi)的控制器操縱第一 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17關(guān)閉，而當(dāng)虛擬高位水箱壓力傳感器15感應(yīng)到儲(chǔ)水罐111內(nèi)的壓力低于設(shè) 定的儲(chǔ)水罐水壓界定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控制器關(guān)閉第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18 ;而輔助壓力傳感 器8用于檢測(cè)所述的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以此來(lái)實(shí)時(shí)顯示能量回收率和節(jié)能效 果，并且輔助壓力傳感器8檢測(cè)到的壓力值如果與控制箱12內(nèi)的控制器內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)專家 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)不一致即說(shuō)明出現(xiàn)需要修理的運(yùn)行故障。
本發(fā)明與傳統(tǒng)箱式無(wú)負(fù)壓二次供水設(shè)備相比的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明使用虛擬高位虛擬高 位水箱技術(shù)以及引射器引射原理，使得市政管網(wǎng)水的壓力被充分利用，水泵前的水流壓力 可以恢復(fù)到市政管網(wǎng)水壓的60%以上，降低了水泵的功率，節(jié)約了能源，減少了水泵的初置 費(fèi)用；另外，虛擬高位水箱的體積減小到傳統(tǒng)設(shè)備的1/3，減少了設(shè)備的初置費(fèi)用，減少了 設(shè)備的體積空間；最后，本發(fā)明通過(guò)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的用水需求提供穩(wěn)定的供水。


圖1是本發(fā)明的虛擬高位水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的供水管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的引射器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭代表水流方向。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明如圖2所示，用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供 水系統(tǒng)包括有閥門2、主進(jìn)水管3、主流流量傳感器4、主流壓力傳感器5、三通6、引射器7、 輔助壓力傳感器8、水泵9、第一單向閥10、帶有控制器的控制箱11、虛擬高位水箱12、第二 單向閥16、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18、輔助流量傳感器19、穩(wěn)壓罐21以及用 戶管道22，主進(jìn)水管3通過(guò)閥門2連接接入市政管網(wǎng)1，主進(jìn)水管3上設(shè)置有主流流量傳感 器4和主流壓力傳感器5，主進(jìn)水管3的出水口連接三通6的左端，三通6的右端連接引射 器7的噴射管，三通6的上端通過(guò)設(shè)置有第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17和第二單向閥16的管道連接虛 擬高位水箱12的進(jìn)水口 23，虛擬高位水箱12的出水口 24通過(guò)設(shè)置有輔助流量傳感器19 和第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的管道連接引射器7的引射管，引射器7通過(guò)設(shè)置有輔助壓力傳感器 8的管道與水泵9相連接，水泵9通過(guò)設(shè)置有第一單向閥10的管道連接用戶管道22，在第 一單向閥10和用戶管道22之間的管道上裝有穩(wěn)壓罐21 ;所述的主流流量傳感器4、主流壓 力傳感器5、輔助壓力傳感器8、水泵9、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18以及輔助流 量傳感器19均與控制箱10內(nèi)的控制器相連接，主流流量傳感器4用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管3的 流量，主流壓力傳感器5用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管3的壓力，輔助壓力傳感器8用來(lái)測(cè)量水泵9的 泵前壓力，輔助流量傳感器19用來(lái)測(cè)量引射器7導(dǎo)出的引射水流的流量，單向閥9和單向 閥16用來(lái)防止水回流。
如圖1所示，所述的虛擬高位水箱12包括箱式或罐式儲(chǔ)水罐111、液位傳感器13、 氣體式蓄能器14、虛擬高位水箱用壓力傳感器15、排污閥20，虛擬高位水箱12的進(jìn)水口 23，虛擬高位水箱12的出水口 24 ;其中液位傳感器13、氣體式蓄能器14以及虛擬高位水箱 用壓力傳感器15設(shè)置在儲(chǔ)水罐111上，液位傳感器13用來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)水罐111內(nèi)的液位，氣體 式蓄能器14用來(lái)儲(chǔ)存流入儲(chǔ)水罐111內(nèi)的水的壓力和流動(dòng)能，虛擬高位水箱用壓力傳感器 15用來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)水罐111內(nèi)的壓力，排污閥20設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的下端，虛擬高位水箱12的 進(jìn)水口 23設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的側(cè)面，虛擬高位水箱12的出水口 24設(shè)置在儲(chǔ)水罐111的下 端。當(dāng)液位傳感器13檢測(cè)到虛擬高位水箱12內(nèi)的液位低于低位設(shè)定值時(shí)，控制箱內(nèi)的控 制器控制第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17打開(kāi)，使市政管網(wǎng)I內(nèi)的水流入儲(chǔ)水罐111，與此同時(shí)，控制箱 內(nèi)的控制器根據(jù)虛擬高位水箱12用壓力傳感器15的值控制空氣蓄能器14的工作，這樣市 政管網(wǎng)水流的壓力和流動(dòng)能在水箱內(nèi)被氣體式蓄能器14儲(chǔ)存，而不是被浪費(fèi)掉，提高了能 量利用率。當(dāng)液位傳感器12檢測(cè)到虛擬高位水箱11內(nèi)的液位高于高位設(shè)定值時(shí)，控制箱 內(nèi)的控制器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥15關(guān)閉，市政管網(wǎng)I停止向虛擬高位水箱12注水。利用氣體 式蓄能器來(lái)儲(chǔ)存市政管網(wǎng)的水的壓力和流動(dòng)能，相當(dāng)于在不提升虛擬高位水箱高度的情況 下，利用市政管網(wǎng)水自身的壓力將水提升到與其壓力相對(duì)應(yīng)的高度，因此，將這種帶氣體式 蓄能器的水箱稱之為虛擬高位水箱。氣體式蓄能器儲(chǔ)存的能量用來(lái)增加引射流量和壓力以 及平衡水泵抽吸產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)。
如圖3所示，所述的引射器7包括噴射管25，摻混器26，引射管27，收縮管28，過(guò) 渡段29以及擴(kuò)壓管30，所述的噴射管25伸入進(jìn)摻混器26的左端，噴射管25的右端收縮 段伸入進(jìn)收縮管28的左端；摻混器26的上端連接引射管27，摻混器26的右端連接收縮管 28的大徑端；收縮管28的小徑端與過(guò)渡段29左端相連接，過(guò)渡段29的右端與擴(kuò)壓管30 的小徑端相連；噴射管25、收縮管28、過(guò)渡段29以及擴(kuò)壓管30的中軸線共線。所述的噴射管25的左端為圓管，噴射管25的右端為收縮型錐管，市政管網(wǎng)I的水流在其中加速減壓； 收縮管28為收縮型圓錐管，加速減壓后的水流在收縮管28的大徑端形成負(fù)壓區(qū)，該負(fù)壓區(qū) 抽吸引射管27內(nèi)的水；混合后水流在收縮管28內(nèi)繼續(xù)加速減壓；過(guò)渡段29為圓管，過(guò)渡 段29的圓管直徑與收縮管28以及擴(kuò)壓管30的小徑端直徑相同；擴(kuò)壓管30的左端為擴(kuò)張 型圓錐管，擴(kuò)壓管30的右端為圓管，水流在其中減速增壓。
所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的節(jié)能供水方法為當(dāng)用戶管道22的用 水量不大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器3檢測(cè)到主進(jìn)水管的水流量為Q1并且Q1小于設(shè)定值Q 時(shí)，控制箱11內(nèi)的控制器就控制與引射器7連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18關(guān)閉，使得用水量全 部來(lái)自引射器7的噴射管25，這樣來(lái)平穩(wěn)供水；當(dāng)用戶用水量大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器 3檢測(cè)到主進(jìn)水管3的水流量為Q2并且Q2大于設(shè)定值Q時(shí)，控制箱內(nèi)的控制器控制與引射 器7相連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18打開(kāi)，并根據(jù)Q2和Q之間的差值控制箱內(nèi)的控制器控制 設(shè)置第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度使得輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q)*120%， 即如果輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值大于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第 二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度變小直至輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q)*120%，如 果輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值小于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第二電 動(dòng)調(diào)節(jié)閥18的開(kāi)度變大直至輔助流量傳感器19檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q)*120%，這樣虛 擬聞位水箱12內(nèi)的水從引射管27進(jìn)入摻混器26 ;而噴射管25為收縮型噴管,從噴射管右 端噴射出的水流流速更大，使得其壓力小于虛擬高位水箱12流到引射管27內(nèi)的水流A2的 壓力，因此在收縮管28的左端形成負(fù)壓區(qū)，在噴射管25內(nèi)的水流Al的抽吸作用下，引射管 27內(nèi)的水流A2流入負(fù)壓區(qū)與噴射管25內(nèi)的水流Al摻混后通過(guò)收縮管28進(jìn)一步加速減壓 流入過(guò)渡段29，摻混后的水流在過(guò)渡段29內(nèi)的速度和壓力保持不變，然后流入擴(kuò)壓管30， 流入擴(kuò)壓管30的水流在擴(kuò)壓管30內(nèi)減速加壓后流入水泵9的前管，再經(jīng)控制箱10內(nèi)的控 制器操縱水泵9加壓后送到用戶管道22，這樣使得到達(dá)用戶管道22的水流在水泵9前的 壓力能達(dá)到市政管網(wǎng)水壓的60%以上，同時(shí)在控制箱10內(nèi)的控制器操縱水泵9工作時(shí)，穩(wěn) 壓罐21也注滿水，當(dāng)用戶用水量低于預(yù)設(shè)的用水極限值時(shí)，控制箱10內(nèi)的控制器將水泵9 關(guān)閉，停止從市政管網(wǎng)I抽水，此時(shí)用戶用水由穩(wěn)壓罐21內(nèi)儲(chǔ)存的水流入以實(shí)現(xiàn)供水，另外 當(dāng)液位傳感器13檢測(cè)到虛擬高位水箱12內(nèi)的液位低于低位設(shè)定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控制 器控制第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥17打開(kāi)，使市政管網(wǎng)I內(nèi)的水流入儲(chǔ)水罐111，與此同時(shí)，控制箱12 內(nèi)的控制器根據(jù)虛擬高位水箱用壓力傳感器15的值控制氣體式蓄能器14的工作，即將氣 體式蓄能器14的進(jìn)氣閥門打開(kāi)，氣體式蓄能器14就開(kāi)始儲(chǔ)存高壓空氣并蓄能，使得市政管 網(wǎng)I的水流的壓力和流動(dòng)能在虛擬高位水箱內(nèi)被空氣蓄能器13儲(chǔ)存，當(dāng)液位傳感器13檢 測(cè)到虛擬高位水箱11內(nèi)的液位高于高位設(shè)定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控制器控制第一電動(dòng)調(diào) 節(jié)閥17關(guān)閉，市政管網(wǎng)I停止向虛擬高位水箱12注水，另外在節(jié)能供水過(guò)程中，虛擬高位 水箱壓力傳感器15用于保證虛擬高位水箱11的運(yùn)行安全，當(dāng)管網(wǎng)壓力出現(xiàn)異常時(shí)，即市政 管網(wǎng)的管道承受壓力高于預(yù)設(shè)的市政管網(wǎng)壓力極限值時(shí)控制箱12內(nèi)的控制器操縱第一電 動(dòng)調(diào)節(jié)閥17關(guān)閉，而當(dāng)虛擬高位水箱壓力傳感器15感應(yīng)到儲(chǔ)水罐111內(nèi)的壓力低于設(shè)定 的儲(chǔ)水罐水壓界定值時(shí)，控制箱12內(nèi)的控制器關(guān)閉第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥18 ;而輔助壓力傳感器 8用于檢測(cè)所述的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以此來(lái)實(shí)時(shí)顯示能量回收率和節(jié)能效果， 并且輔助壓力傳感器8檢測(cè)到的壓力值如果與控制箱12內(nèi)的控制器內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)不一致即說(shuō)明出現(xiàn)需要修理的運(yùn)行故障。
通過(guò)引射器引射混合的水流在水泵前的壓力可以達(dá)到市政管網(wǎng)水壓的60%以上， 這樣就將市政管網(wǎng)的水壓有效利用起來(lái)，減小了水泵的工作功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，而且可以 減少設(shè)備的初置費(fèi)用。當(dāng)用戶管道的用水量過(guò)大時(shí)，用戶管道用水主要來(lái)自虛擬高位水箱， 虛擬高位水箱上的氣體式蓄能器可以平衡水泵抽吸產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)，噴射管的出水量并不 隨需求增加，噴射管內(nèi)的速度和壓力保持穩(wěn)定，維持了市政管網(wǎng)出水端的壓力穩(wěn)定，從而保 護(hù)了市政管網(wǎng)。
權(quán)利要求
1.一種用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，其特征在于所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)包括有閥門(2)、主進(jìn)水管(3)、主流流量傳感器(4)、主流壓力傳感器(5)、三通(6)、引射器(7)、輔助壓力傳感器(8)、水泵(9)、第一單向閥(10)、帶有控制器的控制箱(11)、虛擬高位水箱(12)、第二單向閥(16)、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)、 輔助流量傳感器(19)、穩(wěn)壓罐(21)以及用戶管道(22)，主進(jìn)水管(3)通過(guò)閥門(2)連接接入市政管網(wǎng)(I)，主進(jìn)水管(3 )上設(shè)置有主流流量傳感器(4 )和主流壓力傳感器(5 )，主進(jìn)水管(3)的出水口連接三通(6)的左端，三通(6)的右端連接引射器(7)的噴射管，三通(6) 的上端通過(guò)設(shè)置有第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)和第二單向閥(16)的管道連接虛擬高位水箱(12) 的進(jìn)水口(23)，虛擬高位水箱(12)的出水口(24)通過(guò)設(shè)置有輔助流量傳感器(19)和第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)的管道連接引射器(7)的引射管，引射器(7)通過(guò)設(shè)置有輔助壓力傳感器(8)的管道與水泵(9)相連接，水泵(9)通過(guò)設(shè)置有第一單向閥(10)的管道連接用戶管道(22)，在第一單向閥(10)和用戶管道(22)之間的管道上裝有穩(wěn)壓罐(21);所述的主流流量傳感器(4)、主流壓力傳感器(5)、輔助壓力傳感器(8)、水泵(9)、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)以及輔助流量傳感器(19)均與控制箱(10)內(nèi)的控制器相連接，主流流量傳感器(4)用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管(3)的流量，主流壓力傳感器(5)用來(lái)測(cè)量主進(jìn)水管(3)的壓力，輔助壓力傳感器(8 )用來(lái)測(cè)量水泵(9 )的泵前壓力，輔助流量傳感器(19 )用來(lái)測(cè)量引射器(7 )導(dǎo)出的引射水流的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，其特征在于所述的虛擬高位水箱(12)包括箱式或罐式儲(chǔ)水罐(111)、液位傳感器(13)、氣體式蓄能器(14)、虛擬高位水箱用壓力傳感器(15)、排污閥(20)，虛擬高位水箱(12)的進(jìn)水口(23)，虛擬高位水箱(12)的出水口(24);其中液位傳感器(13)、氣體式蓄能器(14)以及虛擬高位水箱用壓力傳感器(15)設(shè)置在儲(chǔ)水罐(111)上，液位傳感器(13)用來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)水罐(111)內(nèi)的液位，氣體式蓄能器(14)用來(lái)儲(chǔ)存流入儲(chǔ)水罐(111)內(nèi)的水的壓力和流動(dòng)能，虛擬高位水箱用壓力傳感器(15)用來(lái)測(cè)量?jī)?chǔ)水罐(111)內(nèi)的壓力，排污閥(20)設(shè)置在儲(chǔ)水罐(111)的下端，虛擬高位水箱(12)的進(jìn)水口(23)設(shè)置在儲(chǔ)水罐(111)的側(cè)面，虛擬高位水箱(12)的出水口(24) 設(shè)置在儲(chǔ)水罐(111)的下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，其特征在于所述的引射器(7)包括噴射管(25)，摻混器(26)，引射管(27)，收縮管(28)，過(guò)渡段(29)以及擴(kuò)壓管(30)，所述的噴射管(25)伸入進(jìn)摻混器(26)的左端，噴射管(25)的右端收縮段伸入進(jìn)收縮管(28)的左端；摻混器(26)的上端連接引射管(27)，摻混器(26)的右端連接收縮管(28) 的大徑端；收縮管(28)的小徑端與過(guò)渡段(29)左端相連接，過(guò)渡段(29)的右端與擴(kuò)壓管(30)的小徑端相連；噴射管(25)、收縮管(28)、過(guò)渡段(29)以及擴(kuò)壓管(30)的中軸線共線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)，其特征在于所述的噴射管(25)的左端為圓管，噴射管25的右端為收縮型錐管；收縮管(28)為收縮型圓錐管，過(guò)渡段(29)為圓管，過(guò)渡段(29)的圓管直徑與收縮管(28)以及擴(kuò)壓管(30)的小徑端直徑相同； 擴(kuò)壓管(30)的左端為擴(kuò)張型圓錐管，擴(kuò)壓管(30)的右端為圓管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的節(jié)能供水方法，其特征為當(dāng)用戶管道(22)的用水量不大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器(3)檢測(cè)到主進(jìn)水管的水流量為Q1并且Q1小于設(shè)定值Q時(shí)，控制箱(11)內(nèi)的控制器就控制與引射器(7)連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)關(guān)閉，使得用水量全部來(lái)自引射器(7)的噴射管(25)，這樣來(lái)平穩(wěn)供水；當(dāng)用戶用水量大時(shí)，即通過(guò)主流流量傳感器(3)檢測(cè)到主進(jìn)水管(3)的水流量為Q2并且Q2大于設(shè)定值Q時(shí)，控制箱內(nèi)的控制器控制與引射器(7)相連接的第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)打開(kāi)，并根據(jù) Q2和Q之間的差值設(shè)置第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度，并根據(jù)Q2和Q之間的差值控制箱內(nèi)的控制器控制設(shè)置第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度使得輔助流量傳感器(19)檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q) *120%，即如果輔助流量傳感器(19)檢測(cè)到的流量值大于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度變小直至輔助流量傳感器(19)檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q) *120%，如果輔助流量傳感器(19)檢測(cè)到的流量值小于(Q2-Q) *120%則控制箱內(nèi)的控制器控制第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18)的開(kāi)度變大直至輔助流量傳感器(19)檢測(cè)到的流量值達(dá)到(Q2-Q) *120%，這樣虛擬高位水箱(12)內(nèi)的水從引射管(27)進(jìn)入摻混器(26);而噴射管(25)為收縮型噴管，從噴射管右端噴射出的水流流速更大，使得其壓力小于虛擬高位水箱(12)流到引射管(27)內(nèi)的水流A2的壓力，因此在收縮管(28)的左端形成負(fù)壓區(qū)， 在噴射管(25)內(nèi)的水流Al的抽吸作用下，引射管(27)內(nèi)的水流A2流入負(fù)壓區(qū)與噴射管(25)內(nèi)的水流Al摻混后通過(guò)收縮管(28)進(jìn)一步加速減壓流入過(guò)渡段(29)，摻混后的水流在過(guò)渡段(29 )內(nèi)的速度和壓力保持不變，然后流入擴(kuò)壓管(30 )，流入擴(kuò)壓管(30 )的水流在擴(kuò)壓管(30)內(nèi)減速加壓后流入水泵(9)的前管，再經(jīng)控制箱(10)內(nèi)的控制器操縱水泵(9) 加壓后送到用戶管道(22)，這樣使得到達(dá)用戶管道(22)的水流在水泵(9)前的壓力能達(dá)到市政管網(wǎng)水壓的60%以上，同時(shí)在控制箱(10)內(nèi)的控制器操縱水泵(9)工作時(shí)，穩(wěn)壓罐(21) 也注滿水，當(dāng)用戶用水量低于預(yù)設(shè)的用水極限值時(shí)，控制箱(10)內(nèi)的控制器將水泵(9)關(guān)閉，停止從市政管網(wǎng)(I)抽水，此時(shí)用戶用水由穩(wěn)壓罐(21)內(nèi)儲(chǔ)存的水流入以實(shí)現(xiàn)供水，另外當(dāng)液位傳感器(13)檢測(cè)到虛擬高位水箱(12)內(nèi)的液位低于低位設(shè)定值時(shí)，控制箱(12) 內(nèi)的控制器控制第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)打開(kāi)，使市政管網(wǎng)(I)內(nèi)的水流入儲(chǔ)水罐(111)，與此同時(shí)，控制箱(12)內(nèi)的控制器根據(jù)虛擬高位水箱用壓力傳感器(15)的值控制氣體式蓄能器(14)的工作，即將氣體式蓄能器(14)的進(jìn)氣閥門打開(kāi)，氣體式蓄能器14就開(kāi)始儲(chǔ)存高壓空氣并蓄能，使得市政管網(wǎng)(I)的水流的壓力和流動(dòng)能在虛擬高位水箱內(nèi)被空氣蓄能器(13)儲(chǔ)存，當(dāng)液位傳感器(13)檢測(cè)到虛擬高位水箱(11)內(nèi)的液位高于高位設(shè)定值時(shí)，控制箱(12)內(nèi)的控制器控制第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)關(guān)閉，市政管網(wǎng)(I)停止向虛擬高位水箱(12) 注水，另外在節(jié)能供水過(guò)程中，虛擬高位水箱壓力傳感器(15 )用于保證虛擬高位水箱(11) 的運(yùn)行安全，當(dāng)管網(wǎng)壓力出現(xiàn)異常時(shí)，即市政管網(wǎng)的管道承受壓力高于預(yù)設(shè)的市政管網(wǎng)壓力極限值時(shí)控制箱(12)內(nèi)的控制器操縱第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(17)關(guān)閉，而當(dāng)虛擬高位水箱壓力傳感器(15)感應(yīng)到儲(chǔ)水罐(111)內(nèi)的壓力 低于設(shè)定的儲(chǔ)水罐水壓界定值時(shí)，控制箱(12) 內(nèi)的控制器關(guān)閉第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(18);而輔助壓力傳感器(8)用于檢測(cè)所述的節(jié)能高層供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以此來(lái)實(shí)時(shí)顯示能量回收率和節(jié)能效果，并且輔助壓力傳感器(8)檢測(cè)到的壓力值如果與控制箱(12)內(nèi)的控制器內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)不一致即說(shuō)明出現(xiàn)需要修理的運(yùn)行故障。
全文摘要
一種用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)及其節(jié)能供水方法，包括所述的用于二次加壓的節(jié)能高層供水系統(tǒng)包括有閥門、主進(jìn)水管、主流流量傳感器、主流壓力傳感器、三通、引射器、輔助壓力傳感器、水泵、第一單向閥、帶有控制器的控制箱、虛擬高位水箱、第二單向閥、第一電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第二電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、輔助流量傳感器、穩(wěn)壓罐以及用戶管道相互連接在一起，通過(guò)對(duì)引射器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及使用虛擬高位水箱技術(shù)，并結(jié)合其節(jié)能供水方法在不需要任何能量輸入的前提下，大大提高了市政管網(wǎng)水的能量回收率，減少了主泵10-35%的功耗，節(jié)約了能量，還能進(jìn)一步提高供水的穩(wěn)定性和安全性，做到了真正意義上的節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)E03B11/16GK103061384SQ20131002740
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者王文東, 魏建生, 孟通, 王澤元, 萬(wàn)發(fā)軍, 張聰笑 申請(qǐng)人:王文東