À l’heure actuelle, face à l’urbanisation croissante en Chine, les ressources foncières se raréfient et les projets de construction privilégient généralement les immeubles de grande hauteur. Assurer un approvisionnement en eau fiable et sûr dans les systèmes d’approvisionnement en eau des immeubles de grande hauteur, ainsi que réaliser des économies d’énergie et protéger l’environnement, sont des sujets de recherche clés dans la conception de ces systèmes.
De nombreuses entreprises de construction ont résolu efficacement les problèmes d’approvisionnement en eau des immeubles de grande hauteur grâce à l’utilisation d’une technologie d’alimentation en eau à pression constante. Parallèlement, elles ont assuré le fonctionnement continu des canalisations d’eau grâce à la stabilisation de la tension, à la conversion de fréquence et à d’autres technologies, et mis en place un système d’alimentation en eau intelligent. Cet article analyse ainsi l’application de cette technologie aux systèmes d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur afin de servir de référence aux professionnels du secteur.
La pression d’alimentation en eau du réseau municipal est généralement inférieure à 0,3 MPa, ce qui ne permet pas de répondre aux besoins des usagers des immeubles de grande hauteur. De plus, en raison du risque élevé de pollution secondaire et de l’occupation fréquente des combles, les réservoirs d’eau traditionnels en hauteur peinent à répondre aux exigences de qualité de vie des habitants. Par conséquent, dans la conception traditionnelle de l’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur, les concepteurs adoptent souvent une méthode combinant des réservoirs d’eau souterrains et des groupes de pompage à fréquence variable pour obtenir une alimentation en eau zonée. Aujourd’hui, dans un souci d’économie d’énergie et de protection de l’environnement, les méthodes d’alimentation en eau doivent être améliorées et innovées afin d’offrir aux usagers des services d’approvisionnement en eau plus efficaces et plus rapides. Forts de nombreuses années d’expérience en conception et en construction d’installations d’alimentation en eau, nous analysons principalement l’application de la technologie d’alimentation en eau sans pression négative aux systèmes d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur.
1. Qu’est-ce que la Technologie d’alimentation en eau à Pression non Négative ??
L’alimentation en eau à pression positive est une technologie couramment utilisée dans les réseaux d’approvisionnement en eau urbains. Elle utilise principalement la conversion de fréquence pour augmenter la pression des canalisations municipales, afin de répondre aux besoins des usagers des immeubles de grande hauteur. Contrairement à la méthode traditionnelle d’approvisionnement en eau par réservoir, le système d’alimentation en eau à pression positive est directement raccordé à la canalisation, éliminant ainsi le stockage et l’alimentation en eau du réservoir et réduisant la consommation d’énergie. La technologie de stabilisation et de compensation de pression de ce système permet de stabiliser la pression du réseau, tandis que le système de contrôle intelligent surveille le réseau en temps réel. Ce système permet non seulement un gain de temps et d’efforts, mais aussi une régulation intelligente de la pression pour assurer un approvisionnement continu. Il est important de noter qu’avant d’utiliser le système, le personnel de construction doit régler la valeur de stabilisation de la pression en fonction de la consommation réelle d’eau et utiliser la technologie de réglage fin correspondante pour contrôler la pression, afin d’éviter les problèmes d’approvisionnement causés par une pression excessive, voire d’affecter la vie quotidienne des usagers. De plus, le système d’alimentation en eau à pression non négative adopte une technologie de compensation du vide, c’est-à-dire via une connexion en série entièrement fermée pour éviter que les impuretés ne se mélangent au réseau d’alimentation en eau, afin d’éviter des problèmes tels que le blocage des conduites d’eau du robinet et la réduction de la qualité de l’eau potable.
2. Types d’équipements d’alimentation en eau à Pression non Négative
2.1. Équipement d’alimentation en eau à pression non négative scellé
Les équipements d’alimentation en eau scellés à pression non négative utilisent des conteneurs en acier inoxydable. Les techniciens scellent généralement complètement le moteur, la pompe à eau et les autres équipements afin d’éviter toute pollution secondaire de l’eau. Ce type d’appareil est couramment utilisé dans des endroits tels que les cages d’escalier et les bassins souterrains. Il présente l’avantage d’être peu encombrant et d’être simple et rapide à installer. Son inconvénient est que, en cas de coupure du réseau public municipal, en raison de la capacité de stockage limitée du conteneur en acier inoxydable, l’équipement risque de s’arrêter après un certain temps de fonctionnement.
2.2. Équipement d’alimentation en eau à pression non négative de type réservoir régulateur de débit
L’équipement d’alimentation en eau à pression non négative de type réservoir de régulation de débit permet d’ajuster la pression et le volume d’eau en installant une vanne de régulation de débit contrôlable devant la pompe à eau, réduisant ainsi l’impact du système d’approvisionnement en eau public urbain sur celle-ci.
2.3. Équipement d’alimentation en eau à pression non négative de type réservoir d’eau réglable
L’équipement d’alimentation en eau à pression positive de type réservoir d’eau réglable est équipé d’un réservoir d’eau réglable. Ce système assure une circulation d’eau deux fois par jour grâce à la mise en parallèle entre le réservoir et la pompe, ainsi qu’au réglage du dispositif de commande électronique, garantissant ainsi la qualité de l’eau. Le mécanisme du dispositif est le suivant : lorsque le volume et la pression d’eau du réseau d’alimentation sont conformes aux exigences, l’eau est directement fournie par le réseau municipal ; dans le cas contraire, l’eau est prélevée directement du réservoir d’eau réglable. Ainsi, en cas d’instabilité du réseau d’alimentation en eau municipal, les concepteurs d’immeubles de grande hauteur peuvent opter pour un système d’alimentation en eau à pression positive de type réservoir d’eau réglable.
3. Principes et Avantages de la Technologie d’alimentation en eau à Pression non Négative
3.1. Principe de la technologie d’alimentation en eau à pression non négative
Un dispositif d’alimentation en eau à pression positive peut être considéré comme un dispositif d’alimentation en eau sous pression. Lors de son utilisation, le personnel de construction doit le raccorder au réseau d’alimentation en eau afin d’exploiter pleinement la pression résiduelle du réseau urbain et de former un système d’alimentation en eau en cascade, garantissant ainsi que la pression du réseau atteigne la valeur de protection définie. Lors de l’utilisation d’un équipement d’alimentation en eau à pression positive, le personnel de construction doit tenir compte des conditions de fonctionnement de l’alimentation en eau sous pression secondaire afin d’éviter les problèmes de pression négative, de garantir un approvisionnement en eau sûr et fiable et de réduire l’impact sur la consommation normale d’eau des usagers environnants. Ce nouveau système d’alimentation en eau à pression positive est un équipement de haute technologie intégrant une technologie de contrôle électromécanique avancée. En cas de pénurie d’eau dans le réseau d’alimentation en eau urbain, les principaux principes techniques du système sont les suivants.
- Prévenir la pression négative: Le système ouvrira automatiquement une vanne de régulation du vide pour injecter de l’air extérieur dans le système de compensation de courant stable afin d’éviter la pression négative et d’autres phénomènes.
- Contrôler et limiter le débit: Le capteur de pression du système limitera de manière appropriée le volume d’eau en fonction du signal surveillé pour garantir que la pompe à eau ne surchargera pas l’eau.
- Ajuster la pression: Le système passe automatiquement en mode d’alimentation en eau à pression constante, puis revient automatiquement en mode à fréquence variable une fois la pression revenue à la normale. Parallèlement, le système peut également utiliser un équipement d’alimentation en eau à pression non négative pour réguler et stocker l’ensemble du réseau d’alimentation en eau.
3.2. Avantages de la technologie d’alimentation en eau à pression non négative
- Prévenir la pollution secondaire: L’étanchéité des équipements d’alimentation en eau à pression non négative est généralement excellente et ils sont peu sensibles aux micro-organismes. Ils ne provoquent pas de pollution secondaire et réduisent considérablement les risques de fuites d’eau.
- Il est propice aux économies d’énergie: Le système d’alimentation en eau à pression non négative est directement connecté en série avec le réseau d’approvisionnement en eau urbain, ce qui réduit efficacement la consommation d’énergie générée pendant l’approvisionnement en eau et le processus d’approvisionnement en eau ; couplé à l’aide de la technologie à fréquence variable, par rapport au système d’approvisionnement en eau traditionnel, le système peut économiser près de la moitié de la consommation d’énergie.
- Efficacité opérationnelle élevée et faibles coûts de gestion: Le système d’alimentation en eau à pression non négative présente un niveau élevé de mécanisation, ce qui peut améliorer considérablement l’efficacité de la gestion du personnel sans augmenter les coûts de gestion.
- Réduire efficacement les coûts d’investissement: Les méthodes traditionnelles d’approvisionnement en eau nécessitent la construction de nouvelles piscines ou de réservoirs d’eau surélevés, coûteux et nécessitant généralement un grand espace de toit. Cependant, la technologie d’approvisionnement en eau sans pression négative permet d’éviter efficacement ces problèmes.
- Haut niveau d’automatisation: La technologie d’alimentation en eau sans pression négative permet de stabiliser l’alimentation en eau en pressurisant le réseau de canalisations sans pression négative ; elle utilise une technologie de simulation intelligente pour contrôler automatiquement le débit d’eau ; elle déclenche automatiquement des alarmes vocales en cas de détection de situations particulières telles que surpression, surintensité, surcharge ou manque d’eau. De plus, le système d’alimentation en eau sans pression négative prend en charge des services de télésurveillance personnalisés et intègre un centre de surveillance centralisé adapté aux besoins du client pour une surveillance 24 h/24 du courant, de la tension, de la pression d’entrée et de sortie des canalisations et de la fréquence de la pompe à eau. Outre le démarrage et l’arrêt de l’équipement, le centre de surveillance permet également de gérer à distance certains défauts logiciels, réduisant ainsi considérablement les temps de gestion et de maintenance.
4. Précautions à prendre pour l’application de la technologie d’alimentation en eau à pression non négative à différentes étapes
4.1. Phase de conception
La conception des raccordements entre les installations d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur et le réseau d’alimentation en eau urbain est essentielle à la conception d’un système d’alimentation en eau à pression positive. Par conséquent, les concepteurs doivent se concentrer sur le raccordement entre les équipements d’alimentation en eau, les pompes d’alimentation et le réseau d’alimentation en eau municipal, afin de réaliser des économies d’énergie, de maîtriser efficacement les problèmes d’alimentation en eau à pression négative et de répondre à la demande en eau des usagers.
Lorsque l’eau du robinet pénètre dans le réservoir de régulation du système d’alimentation en eau à pression positive, le dispositif de suppression de vide évacue le gaz contenu dans le réservoir. Une fois le réservoir rempli d’eau, le dispositif de suppression de vide s’arrête automatiquement. De plus, lorsque la demande en eau du bâtiment et la pression des canalisations répondent aux exigences d’utilisation, les concepteurs peuvent utiliser des clapets anti-retour de dérivation pour l’alimentation en eau. Si ces exigences ne sont pas satisfaites, le régulateur de pression, le capteur, le wattmètre, etc. du système d’alimentation en eau à pression positive envoient des signaux correspondants à la pompe à eau pour la mettre en marche.
Pendant le fonctionnement de la pompe à eau, si le débit d’eau dans la canalisation est inférieur à celui de la pompe, le concepteur doit ajuster le volume d’eau du réservoir en fonction de la situation réelle. À ce moment, l’air extérieur pénètre dans le registre à vide, réduisant ainsi la pression dans la canalisation. Une fois le pic de consommation d’eau passé, le volume d’eau dans le réseau de canalisations est également redistribué. Lorsque le volume d’eau dans la canalisation dépasse celui de la pompe, le système d’alimentation en eau maintient son état de fonctionnement initial ; et si le niveau d’eau dans le réservoir de régulation continue de baisser, le contrôleur de niveau de liquide déclenche une alarme et arrête la pompe à eau.
En cas de faible consommation d’eau dans les immeubles de grande hauteur, les concepteurs peuvent utiliser de petits diffuseurs pour l’alimentation en eau, c’est-à-dire maintenir une certaine fréquence de fonctionnement pour garantir la hauteur manométrique de la pompe et ainsi garantir l’alimentation en eau.
4.2. Étape de préparation
La technologie d’alimentation en eau à pression positive permet d’améliorer la structure d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur, permettant ainsi au système de répondre aux besoins des différents étages. Avant d’utiliser cette technologie, les techniciens doivent analyser en détail les canalisations d’alimentation en eau des différentes régions afin de déterminer la plage d’alimentation et de garantir un approvisionnement continu. Ils doivent également clarifier des informations telles que le lieu de pompage, le nombre d’habitants et le point d’alimentation en eau, afin de fixer raisonnablement la valeur de stabilisation de la pression et de créer un environnement d’alimentation en eau optimal pour les usagers. Parallèlement, après une étude détaillée de la configuration du logement et des locaux d’habitation, les techniciens doivent comparer la situation réelle à la situation théorique, en se concentrant sur l’analyse de la durée de vie des équipements concernés, de la consommation d’énergie, de la qualité de l’eau du quartier et d’autres facteurs, afin d’élaborer un plan de construction respectueux de l’environnement, scientifique et rentable. De plus, les techniciens doivent vérifier rigoureusement la qualité des équipements avant leur mise en service sur le site, afin d’éviter des problèmes tels que des pannes du système d’alimentation en eau dues à des problèmes de qualité.
4.3. Phase de construction
Afin d’assurer le fonctionnement normal et stable de l’équipement d’alimentation en eau sans pression négative, avant l’installation, le personnel de construction doit vérifier et nettoyer soigneusement les débris durs à l’intérieur de la pompe à eau afin d’éviter tout dommage à la turbine, au corps de pompe, etc. pendant le fonctionnement de l’équipement. Par ailleurs, lors de l’installation de la canalisation, il est interdit d’exercer une pression sur la pompe à eau afin d’éviter toute déformation et tout impact sur son fonctionnement. Une fois l’équipement installé, le personnel de construction doit serrer les boulons d’ancrage à temps afin d’éviter toute vibration au démarrage de la pompe à eau et d’en compromettre la stabilité. De plus, le personnel de construction doit installer une vanne de régulation sur les conduites d’entrée et de sortie de la pompe à eau, ainsi qu’un manomètre sur sa conduite de sortie, afin que le personnel de gestion concerné puisse vérifier ou ajuster son état de fonctionnement à tout moment et garantir son bon fonctionnement. Il est important de noter qu’avant la première utilisation, le personnel de construction doit également procéder à un nettoyage, une purge et d’autres traitements complets de l’ensemble du système d’alimentation en eau sans pression négative afin d’éviter que des impuretés ne se mêlent au corps de la pompe et n’endommagent l’équipement.
Après la mise en service officielle de l’équipement d’alimentation en eau sans pression négative, le personnel de gestion doit vérifier fréquemment la température des roulements de la pompe à eau et du moteur, et les lubrifier régulièrement. Si un bruit anormal est détecté au niveau du roulement lors de l’inspection, le personnel de gestion doit immédiatement en rechercher la cause (par exemple, si les boulons d’ancrage de l’équipement sont desserrés, si l’eau qui goutte au niveau de la garniture de la pompe à eau est conforme, etc.) et y remédier rapidement. Parallèlement, le personnel de gestion doit également réparer et entretenir régulièrement le réseau de canalisations de l’équipement d’alimentation en eau sans pression négative, et vérifier l’absence de fuites dans la canalisation reliant le réservoir de stockage d’eau au réservoir haute pression, ainsi qu’à la sortie du réseau de canalisations. Le cas échéant, la situation doit être résolue rapidement.
5. Points clés pour l’application de la technologie d’alimentation en eau à pression non négative dans les systèmes d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur
5.1. Sélection scientifique de systèmes d’alimentation en eau à pression non négative
- Tous les immeubles de grande hauteur ne sont pas adaptés à l’installation d’équipements d’alimentation en eau à pression positive. Les concepteurs doivent tenir compte de la situation réelle du bâtiment et choisir avec soin.
- Le volume de réglage des équipements d’alimentation en eau à pression positive est relativement faible, ce qui les rend relativement dépendants du réseau d’alimentation en eau urbain et les rend inadaptés aux zones comme les banlieues où la pression de l’eau est faible et où le débit et la pression ne peuvent être garantis.
- Le fonctionnement normal d’un système d’alimentation en eau à pression positive est indissociable d’une alimentation électrique stable et fiable. Par conséquent, leur utilisation est limitée dans les zones où l’alimentation électrique est mauvaise.
- Les bâtiments industriels produisant des substances toxiques et des produits chimiques susceptibles d’avoir un impact négatif sur la gestion du réseau de canalisations urbain ne doivent pas utiliser de systèmes d’alimentation en eau à pression positive.
5.2. Conception et sélection d’équipements de transfert de superposition de réseaux de canalisations à pression non négative et réglage du réseau de canalisations
Lors de la conception du système d’alimentation en eau des immeubles de grande hauteur, les concepteurs doivent choisir avec souplesse le local des pompes d’alimentation en eau en série, en fonction de la hauteur du bâtiment et de la configuration du sous-sol. Le principe de sélection est le suivant : il doit répondre aux exigences de la division d’alimentation en eau supérieure et ne pas exercer une pression excessive sur le réseau de transfert. Le dispositif de superposition du réseau de canalisations du sous-sol doit être séparé de la zone d’alimentation en eau domestique de l’immeuble. Les concepteurs peuvent installer un dispositif de superposition du réseau de canalisations dans chaque division et sélectionner le nombre de pompes de chaque dispositif en fonction du débit secondaire prévu. Si le bâtiment est un espace combiné en série, le niveau de pression correspondant du dispositif de superposition dans chaque division doit être déterminé en fonction de la pression d’alimentation en eau du local où il se trouve. Lors du choix de la pompe de transfert, le concepteur doit préciser le débit total de chaque zone afin de pouvoir le réguler par conversion de fréquence. Parallèlement, une petite pompe à eau et un boîtier de pression d’air doivent être configurés pour la pompe de transmission afin de répondre aux faibles besoins en eau nocturnes. Concernant le réseau de transfert, l’auteur recommande l’utilisation d’un système d’alimentation en eau en boucle, c’est-à-dire que les dispositifs de transfert de chaque division sont pompés uniformément par le réseau en boucle. Cette méthode simplifie la liaison de contrôle, évite d’avoir à installer un dispositif de transfert distinct pour chaque division et permet de réduire efficacement le nombre total de canalisations dans le bâtiment et de gagner de la place. De plus, comme le groupe de pompes de transfert est équipé de plusieurs pompes de secours, même en cas de panne de la pompe de transfert, l’alimentation en eau normale du système n’en sera pas affectée et le personnel de maintenance disposera de suffisamment de temps pour intervenir.
5.3. Prise en compte complète des facteurs techniques et économiques
Lors de l’adoption d’une technologie d’alimentation en eau à pression positive, les entreprises de construction doivent prendre en compte les coûts de construction, les coûts d’exploitation et les autres facteurs financiers, et s’efforcer de trouver un équilibre entre les aspects techniques et économiques. À cet égard, les entreprises de construction peuvent, en partant du principe des avantages économiques, comparer de manière exhaustive les coûts et les avantages des réservoirs d’eau individuels de haut niveau, des pompes à eau, des réservoirs sous pression, des réservoirs d’eau souterrains, des pompes à pression constante et à fréquence variable, des équipements d’alimentation en eau superposés, etc., afin d’exploiter pleinement les avantages de cette technologie tout en minimisant les investissements.
6. Conclusion
En résumé, dans un contexte de développement rapide du secteur de la construction, le nombre d’immeubles de grande hauteur augmente. L’amélioration de la conception de l’approvisionnement en eau et la maîtrise de la pression d’alimentation sont devenues un sujet de recherche clé dans la conception actuelle des systèmes d’approvisionnement en eau. Par conséquent, les entreprises de construction et le personnel concerné doivent approfondir les points d’application de la technologie d’approvisionnement en eau sans pression négative afin de garantir la rationalité et la scientificité de la conception et des plans de construction, et, in fine, d’assurer un approvisionnement en eau sûr et durable des immeubles de grande hauteur.