JP2008240276A

JP2008240276A - 中高層建物用増圧給水システム

Info

Publication number: JP2008240276A
Application number: JP2007079140A
Authority: JP
Inventors: Shinji Shimizu; 真治清水
Original assignee: Teral Inc
Current assignee: Teral Inc
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP4996953B2

Abstract

【課題】水道本管直結式の中高層建物の増圧給水システムにおいて、地域の如何によらず、中高層階への安定した給水を、低コストで行なう。
【解決手段】水道用配水管の水を一旦受水槽に受けた後、加圧ポンプにより中高層階床に配水する給配水システムにおいて、中間階床群に設けた増圧ポンプを前記加圧ポンプに直結し、且つ中間階層群に設けた増圧ポンプを高層階群に設けた加圧ポンプに直結し、夫々の加圧、増圧ポンプは夫々独立した制御系統で各ポンプの運転回転数を制御するようにし、中高層床階に加圧された給配水を行なう。加圧、増圧ポンプは予め設定した起動圧力値を吐出側圧力発信器が検知すると起動するように設定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、水道用配水管の水を一旦受水槽に受けた後、加圧ポンプにより中高層階床に配水する給配水システムにおいて、中間層階床に設けた増圧ポンプを前記加圧ポンプに直結し、且つ中間階層群に設けた増圧ポンプを高層階群に設けた加圧ポンプに直結し、夫々の加圧、増圧ポンプは夫々独立した制御系統で各ポンプの運転回転数を制御するようにし、特に２０階以上の高層床階に加圧された給配水を行なうようにした増圧給水システムの改良に関する。

従来、中高層建物の給水において、低位置に置かれた受水槽からポンプにより増圧した水を高層階に供給する給水システムが普及しているが、給水系統を１系統とすると、下層階において給水圧力が過大となり、水栓・器具等の使用に支障を来たしたり、騒音やウオーターハンマー現象等が起こり、水栓や下層階における減圧弁等の部品に磨耗を生じさせ、部品の寿命が短くなる欠点があった。

そこで中高層建物において、給水区分を複数系統に分け、各系統に夫々中間水槽、高層階水槽、中間増圧ポンプ等を適宜配置した、ゾーニング方式が普及している。これには、受水槽から中間水槽、高層階水槽に夫々ポンプで加圧給水し、中間水槽と高層水槽とは夫々の置かれた階床より下の階床の給排水を担当するセパレート方式、受水槽からポンプで中間水槽まで揚水し、更にポンプで高層水槽に揚水するブースター方式、受水槽からポンプで高層階水槽に揚水し、高層階水槽から中間水槽に分水して夫々の水槽に高層階以下、中間水槽以下の給水を分担させるスピルバック方式当がある。又、水槽は受水槽と高層階水槽のみとし、高層階水槽から全階床に給水を行い、その際低層階の給水端末には減圧弁を設けるようにした、減圧弁による給水施設のゾーニング方式も行なわれている。

しかしながら、このように中間水槽及び高層階水槽を用いる方式は、高層水槽を設けると建物全体の強度を強固にする必要があり、中間水槽もその中間階のフロア面積が小さくなる等の欠点を有している。そこで低層に配置した受水槽からポンプのみで各階床の給水施設へ直接給水することが考えられる。この場合、低層階及び中間階床に減圧弁を用いる減圧ゾーニング方式、または低層階、中間階、高層階毎に別個のポンプを具える系統別ゾーニング方式等がある。これらの方式は、中間水槽及び高層階水槽を用いる必要のない利点を有する反面、特に１００ｍを越す高層建物では、配管材料に汎用品とは異なる特殊なものを持ちなければならないので、給水設備全体ではコスト高となる。

他方、受水槽を省いて、水道本管に直結した給水管の途中に増圧ポンプシステムを設けた中高層建物用増圧給水システムが開発されている。例えば特許第３３０１８６０号(特許文献１)では、中高層建物の各階床に対する給水を、低階床では水道用配水管に直結された低階床側給水管により行い、中高層階床では増圧ポンプの吐出側に接続された中高層階床側給水管により行なうことが示されている。そして、本管直結給水システムにゾーニング方式を採用した場合、特許第３３０２００４号（特許文献２）に示すように、各階床群の専用の増圧ポンプの吸込側を、順次、その階床群の下階床群側の給水管に夫々接続して給水を行なうと共に、上記増圧ポンプの内、上階床群側の増圧ポンプが運転を開始したときは、直ぐ下側の階床群の増圧ポンプも同時に運転を開始するように、各増圧ポンプの運転制御も行うことも知られている。
特許第３３０１８６０号特許第３３０２００４号

水道管の水圧は地域によって差異があり、又１日を通して水圧の変化がある。この現状を踏まえて、地域の如何によらず、中高層階への安定した給水を行なうことが必要である。これに対し、上記特許文献１および２に示された増圧給水システムでは、低階床群には増圧ポンプを用いず水道管の水圧のみで給水が行なわれるので、地域によっては、低階床群及びそれに付随して高層階床群にも給水できない事態が生じる恐れがある。

また、現行の日本水道協会規格では、増圧ポンプは最高使用圧力は０．７５ＭＰａと明記され、この増圧ポンプを用いた増圧給水システムでは、概ね１５階までの中層階建物にしか用いることが出来ない。ところが最近は２０階建てを越える高層建築物が増えつつあり、給水管材や増圧ポンプユニットがより高価な材料を用い、高性能なものが要求され、これが中高層建物の建築及び維持管理コストを引き上げる結果になっている、

そこでこの発明では、水道用配水管の水を一旦受水槽に受けた後、加圧ポンプにより中高層階床に配水する給配水システムにおいて、中間層階床に設けた増圧ポンプを前記加圧ポンプに直結し、且つ中間階層群に設けた増圧ポンプを高層階群に設けた加圧ポンプに直結し、夫々の加圧、増圧ポンプは夫々独立した制御系統で各ポンプの運転回転数を制御するようにし、中高層床階に加圧された給配水を行なうようにした中高層建物用増圧給水システムを提供する。ここで加圧ポンプとは、受水槽の水（揚程ゼロ）に一定圧力を加えて配管中に送るポンプを意味し、また、増圧ポンプとは、配管中の加圧水に、水道端末で要求される圧力に達するまで増圧するポンプを意味する。

すなわち、本管直結による給水では給水圧が不安定な地域に用いる給水方式として、従来方式の受水槽を用いて、水道本管から一旦建物全体の給水量を賄える水量を貯え、加圧ポンプを介して低層階床、中間階床及び高層階床の給水を行なうが、特に高層階で不足する圧力を補う増圧ポンプを前記加圧ポンプに直列に接続し、また必要に応じて前記増圧ポンプに更に増圧ポンプを直列に接続し、高層階床への安定的な給水を行なう。

加圧ポンプ、各増圧ポンプは夫々独立してポンプの運転制御を行なう。上記水道協会規格により中間階床群増圧ポンプの吸込圧力低下を、ポンプ始動で0.05ＭＰａ以下までとすることが定められているので、前記増圧給水システムにおいて、中間階床群増圧ポンプが運転を開始した場合、その増圧ポンプの吸込側圧力が少なくとも0.098ＭＰa(1.0kgf／cm²)以上に保たれるようにする必要がある。また、最上階の末端必要圧力を0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力とするために、運転を開始した中間階床群増圧ポンプの、下側の階床群の増圧ポンプの吐出圧力は上側の階床群の増圧ポンプ吸込側圧力で0.147ＭＰa(1.5kgf／cm²)乃至0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力を保つ必要がある。このように、低階床群用増圧ポンプの吸込側を、逆流防止器を介して水道管に直結するとともに、該低階床群用増圧ポンプの吐出側を中間階床群用増圧ポンプの吸込側に直結し、更に該中間階床群用増圧ポンプの吐出側を高層階床群用増圧ポンプの吸込側に直結した中高層建物用増圧給水システムにおいては、各階床用増圧ポンプは夫々独立して各増圧ポンプの吐出側圧力を検知して起動・停止、または目標圧力を維持するようにポンプの運転回転数を制御する制御装置は、最上階の末端必要圧力を0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力とするよう、中間階の増圧ポンプを制御する。また、中間階床群増圧ポンプが運転を開始した場合、その下側の増圧ポンプで保持していた配管内圧力の低下を抑止するために、中間階に配置された増圧ポンプの吸込側に圧力タンクを備える。また、中間階床群増圧ポンプが運転を開始した場合、その下側の増圧ポンプで保持していた配管内圧力の低下を抑止するために、中間階に配置された増圧ポンプの吸込側に圧力タンクを備える。

この発明は以上のように構成し、運転制御を行なうので、既述した従来技術による中高層建物用増圧給水システムに比べて、下記のような作用効果を有する。
（１）水道管の給水圧力が異なる地域においても共通した給水システムを供給することが出来る。
（２）高層建物の高層階にも、十分な給水を、y特別な施設や器具を用いず、経済的に配置することが可能である。
（３）従来に比べ低コストで設置が可能であり、省エネルギー制御の給水システムが構築される。
（４）全階の給水が受水槽に設けた加圧ポンプユニットと、それに直結する増圧ポンプユニットとそれに付属する制御装置によって行われ、一元的な給水システムの制御が可能であるので、遠隔監視・自動制御等のシステム構築に寄与する。

上述したこの発明の実施態様として、受水槽に直結した加圧ポンプユニット（Ｘ）と、その吐出側に直結し、増圧ポンプ及びバイパス配管、圧力タンク等を備える増圧ポンプユニット（Ｉ）と、前記増圧ポンプユニット（１）の吐出側給水管の末端に、該増圧ポンプユニット（Ｉ）と同構造の増圧ポンプユニット（II）（III）、（IV）・・・を順次直列に連結する中高層建物の増圧給水システムを構築する。各ポンプユニットは吸込側圧力発信器によって得られた吸込み側圧力を所定の給水圧力まで高めるよう、各増圧ポンプを運転制御する制御ユニットを備え、低階床層から高層階床層に至るまで、所定の圧力で給水するようにする。そのため、受水槽及び加圧ポンプユニットは、水道本管からの給水を受け，常時必要量の水を貯え給水することができるよう、建物の１階または地階に配置される。

図１に、この発明の概念図を示す。水道管10に直結された受水槽11及び加圧ポンプユニット12は、低階床層の給水を担当する。この受水槽11及び加圧ポンプユニット12は、建物全体を給水することができる給水量を賄えるものとし、建物の１階または地階に配置される。中間階床群用の増圧ポンプユニット２は、増圧ポンプユニット１の吐出側給水管の末端に直結される。また、図示しないが、高層階床群用の増圧ポンプユニットは、中間階床群用増圧ポンプユニットの吐出側給水管の末端に直結される。増圧ポンプユニット１で保持していた配管内圧力の低下を抑止するために、中間階に配置された増圧ポンプユニット２の吸込側に、所定容量の圧力タンク４を備える。順次直結される高層階床用増圧ポンプユニット３・・・の吸込み側にも、圧力タンク５・・・を備えることができる。

図２に、受水槽11とその吐出管に直結される加圧ポンプユニット12の詳細な機構の一例を示す。水道本管から受水槽11に流入する水量は水位計で測られ、流入弁の開閉を制御し、建物に必要な水量を常時確保する。加圧ポンプユニット12は並列に配置した複数の加圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３・・・により構成され、給水ポンプ制御装置13によって運転制御される。これら受水槽、ポンプユニット及び制御機能は既知のものである。

図3に、この発明による増圧ポンプシステムのシステムフローを示す。増圧ポンプユニットＩは2台のポンプP1，P2を平行配置し、ポンプの吐出側にフローリレー６、圧力タンク７等を備え、ポンプと平行したバイパス配管８と合わせた後、仕切弁９を介して次の増圧ポンプユニット２の吸込側に直結される。また、増圧ポンプユニット１の吸込側圧力発信器14及び吐出側圧力発信器15を設け、この各発信器で検知した圧力値を増圧ポンプ制御装置16で受信し、予め定めた給水開始・停止圧力設定値、回転数設定値、昇圧目標値等と比較して、インバータ17を介してモータM1,M2を運転・停止させることにより、昇圧ポンプP1、P2の制御を行なう。

又，図１で示した、前記増圧ポンプユニット１の吐出側に直結され、順次中高層階床群の給水施設に給水を行なう増圧ポンプユニット２，３・・・の機構は、図２に示した増圧ポンプユニット１と基本的に同一である。また、増圧ポンプユニット２．３・・・吸込側給水管には、図１に示す通り、圧力タンク４を設け、下階床群の増圧ポンプの給水量変化に伴う圧力追従性を容易にしている。

次に加圧ポンプユニット12、各増圧ポンプユニット１，２，３・・・のポンプ運転制御について説明する。増圧ポンプユニットＩの吐出側で水が使用された場合、増圧ポンプユニット１で予め設定した起動圧力値を吐出側圧力発信器15が検知すると、増圧ポンプユニット１は起動する。この場合、加圧ポンプユニット12の吐出側配管で保持している圧力は低下するので、加圧ポンプユニット12は予め設定した吐出側圧力発信器で起動圧力値を検出すると運転を開始し、使用水量に応じた目標圧力で給水する。

増圧ポンプユニット１，２，３・・・に具えられた吸込側圧力発信器14は、常に増圧ポンプの吸込側の圧力を検知し、増圧ポンプユニット１〜２間で水が使用された場合、増圧ポンプユニット１で予め設定した圧力（増圧ポンプユニット１〜２間で給水できる圧力）より高い圧力が示された場合は、増圧ポンプユニット１内に具備しているバイパス配管８で給水を行い、ポンプP1、P2は運転しない。

吸込側圧力発信器14で検知した増圧ポンプユニット１の吸込側の圧力が、増圧ポンプユニット１で予め設定した圧力（増圧ポンプユニット１〜２間で給水できる圧力）以下の場合には、予め設定した目標圧力（増圧ポンプユニット１〜２間で給水できる圧力と異なる）となるようにポンプP1、P2の運転回転数を制御して給水を行う。

増圧ポンプユニット２の吐出側で水が使用された場合、増圧ポンプユニット１の吐出側配管で保持している圧力で給水を続けることが可能な場合は、増圧ポンプユニット２に具備されているポンプP1、P2は起動せず、バイパス配管のみで給水を行なう。増圧ポンプユニット１の吐出側配管で保持している圧力で給水を続けることができない場合は、増圧ポンプユニット２に具備している吸込側圧力発信器11`で常に増圧ポンプユニット１の吐出側配管内の水圧を検知し、予め設定した目標圧力となるようにポンプの運転回転数を制御して給水を行う。

その一例として、中間階床群増圧ポンプが運転を開始した場合、その増圧ポンプの吸込側圧力が少なくとも0.098ＭＰa(1.0kgf／cm²)以上に保たれるように、その下側の階床群の増圧ポンプの吐出圧力は上側の階床群の増圧ポンプ吸込側圧力で0.147ＭＰa(1.5kgf／cm²)乃至0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力を保つように圧力制御する。以下、増圧ポンプユニット３・・・を設置した場合も、前記増圧ポンプユニット２と同様の給水制御を行なう。

この発明の増圧ポンプユニットの概念図である。受水槽の吐出側に設けられる加圧ポンプユニットの機構を示す。加圧ポンプユニットに直結される増圧ポンプユニット１、２，３・・の機構を示す。

符号の説明

１，２，３増圧ポンプユニット
４、５圧力タンク
６フローリレー
７圧力タンク
８バイパス配管
９仕切弁
10 水道管
11 受水槽
12 加圧ポンプユニット
13 加圧ポンプ制御装置
14 吸込側圧力発信器
15 吐出側圧力発信器
16 増圧ポンプ制御装置
17 インバータ

Claims

水道用配水管の水を一旦受水槽に受けた後、加圧ポンプにより中高層階床に配水する給配水システムにおいて、中間階床群に設けた増圧ポンプを前記加圧ポンプに直結し、且つ中間階層群に設けた増圧ポンプを高層階群に設けた加圧ポンプに直結し、夫々の加圧、増圧ポンプは夫々独立した制御系統で各ポンプの運転回転数を制御するようにし、中高層床階に加圧された給配水を行なうようにした、中高層建物用増圧給水システム。
中間階床群増圧ポンプが運転を開始した場合、その増圧ポンプの吸込側圧力が少なくとも0.098ＭＰa(1.0kgf／cm²)以上に保たれるように、その下側の階床群の増圧ポンプの吐出圧力は上側の階床群の増圧ポンプ吸込側圧力で0.147ＭＰa(1.5kgf／cm²)乃至0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力を保つように圧力制御する制御装置を備えた、請求項1に記載の中高層建物用増圧給水システム。
中間階床群に配置された増圧ポンプの吸込側に圧力タンクを備えた、請求項1に記載の中高層建物用増圧給水システム。
増圧ポンプ及びバイパス配管、圧力タンク等を備える増圧ポンプユニット（Ｉ）を受水槽に直結させ、前記増圧ポンプユニット（Ｉ）の吐出側給水管の末端には、該増圧ポンプユニット（Ｉ）と同構造の増圧ポンプ及びバイパス配管、圧力タンク等を備える増圧ポンプユニット（II）を直結し、該増圧ポンプユニット（II）の吐出側給水管の末端に、増圧ポンプユニット（III）、（IV）・・・を順次直列に連結するとともに、各ポンプユニットは吸込側圧力発信器によって得られた吸込み側圧力を所定の給水圧力まで高めるよう、各増圧ポンプを運転制御する制御ユニットを備え、低階床層から高層階床層に至るまで、所定の圧力で給水するようにした、請求項1に記載の中高層建物用増圧給水システム。
中間階床群の増圧ポンプが運転を開始した場合、その増圧ポンプの吸込側圧力が少なくとも0.098ＭＰa(1.0kgf／cm²)以上に保たれるように、その下側の階床群の増圧ポンプの吐出圧力は上側の階床群の増圧ポンプ吸込側圧力で0.147ＭＰa(1.5kgf／cm²)乃至0.196ＭＰa(2.0kgf／cm²)の押込圧力を保つように圧力制御する制御ユニットを備えた、請求項４に記載の中高層建物用増圧給水システム。
中間階に配置された増圧ポンプの吸込側に圧力タンクを備えた、請求項４に記載の中高層建物用増圧給水システム。