[发明专利]对压力区中的水压进行闭环或开环控制的方法和系统及其执行装置和操作装置

说明书

本发明涉及一种对压力区中的水压进行闭环或开环控制的方法和系统及其执行装置和操作装置。

出于安全或者技术方面的考虑，在高层建筑中通常按标准要求限制工作用水消耗装置（例如消防水龙或者自动喷水灭火器）上的最大水压。

如果给高度为 120 m 的第 40 个楼层中的消防水龙准备供水压力，那么出于（例如消防员）操作安全方面的考虑，在取水时地下车库中的最大动水压力同样不可超过 8 巴（Bar）。 出于保护消防员的考虑，将 80 MPa（8 巴）压力规定为最大合理极限值。尽管多年以来已按照标准（DIN 1988）从消防设备中去掉了这些减压阀，但是以往通常使用减压器来限制消防水龙上的压力。

根据申请时公认的技术规范，已知有以下两种不同类型的设备可以限制最大压力：

- 第一种类型是将建筑物划分为多个水压区， 这里可以给所有 10 个楼层敷设独立的管道，分别通过单独的增压设备给这些管道供水。 在附件 1 中的2008 年出版的 DIN EN 1988-500 标准草案中即可找到根据现有技术的设计方案，即设计方案B。

-   第二种设备类型是通过立管给建筑物供水， 通过压力调节器和/或者减压器保证最大供水压力。 在附件 1中的上述 DIN EN 1988-500 标准草案中可找到根据现有技术的设计方案，即设计方案 C 和/或者设计方案 D。

但是这两种类型均有缺点：现有技术的第一种类型由于需要准备多个立管和增压泵，如果不能超过规定的最大压力，就需要很高的材料和技术费用，这就使得这些设计方案非常昂贵。在第二种类型中，压力调节阀和/或者减压阀非常敏感，从而可能会使供水受到威胁。 因此将其用于消防水设备中很有争议，应当避免使用（参考 DIN 1988）。

基于这种情况，希望能够开发出一种设备，该设备一方面给高层建筑物中每个楼层的工作水和/或者消防水设备提供所希望的或者所需的压力，但另一方面也可在不使用压力调节器和/或者减压阀的情况下，仅仅利用一根立管和一个泵设备按照相应的压力极限提供所需的压力。

按照现有技术的一种设备中的解决方案（参考 G?tsch、Enrico 于 2009 年5月6日在网上发表的高楼饮用水分离站控制类型，网址：http://www.gep-h2o.de/service/fachbibliothek/fachbeitrag-detail.html?beitrag_id=87），在单路控制情况下触发消防水模式时采用针对每个楼层保存的某一供水压力，该供水压力可在所需的取水点提供所需的动水压力：大致需要 4.5 巴。 当第 20 个楼层中触发消防水报警时，泵必须产生例如 15 巴的供水压力，才能在第 30 个楼层上达到所需的 4.5 巴。 反之当操作地下车库中的消防水龙时，泵仅需产生例如 5 巴的供水压力，即可达到相同的动水压力。相应的值被保存起来，并且在某一楼层上触发报警的情况下仅需查询该楼层的值。实际中可通过变速泵实现这一点，譬如可采用具有变频三相交流电机驱动的泵。

但是这种做法也有与上述做法一样的明显缺点，如果在第 20 个楼层中进行灭火，那么在地下车库中就要同时存在 15 巴的供水压力。 之后如果在地下车库中出现火灾，那么这里就会大大超过 8 巴的最大允许动水压力。

除了该问题之外，在此类设备中还有故障检测问题。在取水站上检测到故障（通常是相应取水站的信号线断线或者短路）应导致将供水压力调整或调节到相当于该取水站最大允许动水压力的水平，因为在这种情况下必须尽可能考虑到针对某一报警信号（即取水）向该取水站提供相应的最大允许供水压力。这是有道理的，因为只有当火灾被（烟感探测器）检测出来之前可能已经侵袭导线以及取水站的信号线时，才要在火灾情况下尽可能首先进行这种故障检测。因此这种故障检测表示可能存在火灾情况的证据，可能要以相应调整压力的方式使得消防水供应系统对此有所准备，从而使其能够在随后触发报警的情况下立即利用相应的供水压力做出反应。

现在仍然存在的难题是，调整或调节水压，以使得一方面在触发报警、也就是在取水情况下有以上所述与高度相关的充分（但也是最大允许的）供水压力可供使用，但另一方面也要根据故障检测结果（尤其是根据断线和/或者短路识别结果）保证以前瞻性方式调整压力。之所以很难做到，是因为相应的结果也有可能相互有关。如果已经在第八个楼层中探测到火灾或者这里的消防水系统已经发出报警，则已经在第八个楼层上导致了取水，那么当火灾侵袭到信号线时，完全可能在其它楼层上引起故障检测。