摘 要：由于城市建設急速發(fā)展，土地資源緊張，能源緊缺，還有對供水質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，采用高性能、高節(jié)能、高環(huán)保，能適應不同領域的無負壓(疊壓)供水設備成為必然趨勢。無負壓(疊壓)供水技術在環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水等關鍵技術方面取得了突破性的進步，具有傳統(tǒng)供水方式不可比擬的優(yōu)勢，是傳統(tǒng)供水設備的替代產(chǎn)品;該型供水設備研制成功必然帶來二次供水的革新。本文將對無負壓供水技術的工作原理、技術優(yōu)勢、應用技術要求及不足之處進行技術上的探討。
　　關鍵詞：無負壓(疊壓)供水;技術優(yōu)勢;系統(tǒng)組成;工作原理;技術要求;不足
　　Abstract: Due to the rapid development of urban construction, the strain on the resources of land, energy shortages, there are increasing demands on water quality and water system reliability, high-performance, high energy saving, environmental protection, and it can adapt to different areas of non-negative pressure (stack pressure) water supply facilities become an inevitable trend. This article discussed no negative pressure water technology works, and technical advantages, the application of technical requirements and the inadequacies of the technical.
　　Key words: negative pressure (overlying) water; technical advantages; system components; works; technical requirements; lack
　　中圖分類號：TK284.7 文獻標識碼： A 文章編號：
　　一、無負壓(疊壓)供水的技術優(yōu)勢
　　隨著城鎮(zhèn)化水平的快速發(fā)展，城市人口急劇增加，建筑樓層不斷的加高，現(xiàn)有城市一次供水管網(wǎng)的供水壓力日顯不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供水壓力過低，造成高層用戶用水困難。傳統(tǒng)的處理方法是修建蓄水池和高位水箱，通過水泵進行二次加壓供水，造成了極大地浪費。為了減少供水能源的浪費，隨著供水設備深入研究，研制開發(fā)了無負壓供水設備。下面將對兩種給水設備作一下比較：
　　傳統(tǒng)水池給水設備與無負壓給水設備對比表

	傳統(tǒng)水池給水設備	無負壓給水設備
供水方式	須建水池或水箱，自來水全部放入水池或水箱中，再二次加壓供水。	不需要建水池或水箱，與自來水管道直接串聯(lián)加壓供水，可充分利用自來水原有壓力。
供水質量	自來水進入水池中，各種雜物極易進入水池，嚴重影響污染水源，被污染的水后經(jīng)過加壓后供給住戶使用。同時使用工況不斷變化，供水管網(wǎng)供水壓力波動也比較大。	自來水經(jīng)過設備加壓后直接供給住戶，穩(wěn)流補償器經(jīng)防腐出口，密封連接，水體不與空氣直接接觸，保證水質沒有污染，用戶可以放心使用。采用微機變頻軟啟動恒壓控制，供水壓力比較平衡。
節(jié)水情況	水池溢，滴，漏，滲比較普遍，另外每次清潔，消毒，都浪費大量的水資源。	全封閉結構，杜絕了溢，滴，漏，滲，清洗等浪費水資源的現(xiàn)象。
節(jié)能情況	自來水全部放入水池，原有的自來水壓力不能充分利用，能量白白浪費。這種供水方式能耗大，設備運行費用高，一旦停電，住戶就停水，使用不經(jīng)濟。	與自來水管道直接串聯(lián)，可充分利用自來水管道原有壓力，差多少，補多少，自來水滿足要求是，設備就停止工作，節(jié)能效果比較顯著。這種供水方式能耗小，設備運行費用低，使用經(jīng)濟。
安裝情況	水池或水箱以及水泵等供水設備占地面積大，施工安裝比較麻煩，周期野相對較長。	不用建水池或水箱，節(jié)省了占地面積，成套設備出廠，到現(xiàn)場后，直接與自來水管和供水管對接，安裝簡單，施工周期短。
投資情況	須建水泵房，占地面積大，工程總投資相對增加 因水質污染嚴重，需要安裝水凈化設備，投資成本增大。 因使用水池或水箱，需要定期清洗消毒，增加了日常開支。	占地面積小，工程總投資相對減小 不需考慮消毒設備，節(jié)省了定期清洗消毒的費用。 設備充分利用自來水管網(wǎng)的壓力，耗能小，運行成本低，可節(jié)省日常用電開支，使用比較經(jīng)濟。

　　以實際工程為例，自來水管網(wǎng)平時供水壓力為0.25MPa，高峰期供水壓力為0.15MPa，設計用水量為80m3/h，最大秒流量為40L/s，最高層需供水壓力100m，選用無負壓供水設備采用分區(qū)供水方式，低區(qū)流量5L/s，供水壓力50m;高區(qū)流量20L/s，供水壓力100m;考慮自來水供水壓力的不穩(wěn)定性和克服阻力所損耗的壓力，高峰期利用自來水管網(wǎng)壓力0.12MPa,則低區(qū)供水壓力為38m，高區(qū)為88m,低峰期自來水管網(wǎng)壓力為0.25MPa，同上可利用的壓力為0.22MPa。根據(jù)用水規(guī)律，用水高峰約2H，中峰約5h，低峰約7h，小流保壓期約10h，則水泵每天電耗EP可通過下列公式計算，低區(qū)為例：EP=pTQmHA/102ηp 式中：p：水的密度，1.03kg/L T：及泵運行時間，h; Qm：單位時問流量，L/s; H：揚程，m; A：變頻節(jié)能系數(shù); ηp：水泵、電機和傳動裝置的總運行效率根據(jù)水泵樣本確定。 高峰期EPl=19.19kW.h，中峰期EP2=20.7kW.h，低峰期EP3=13.85kW.h，小流量保壓時間為10h，耗電基本為零，故低區(qū)EP=53.74 kW.h。
　　同上，高區(qū)EP=133.28kW.h,則水泵每年運行電耗為187.02kW.h/天*365天*0.8元/kW.h=5.46萬元/年。
　　傳統(tǒng)供水方案按選用2臺37 kW水泵，水泵工頻運行，水泵按每天10h運行，則每天電耗W=370kW.h/天，那么每年運行電耗E1=370kW.h/天×365天×0.8元/W.h=10.8萬元/年。
　　綜上與傳統(tǒng)供水相比，選用無負壓供水設備可節(jié)省年運行電耗5.34萬元/年，以運行15年考慮，則可節(jié)省運行費用約80萬元。由此可見無負壓供水的優(yōu)勢不言而喻。
　　二、無負壓(疊壓)供水設備的組成及工作原理
　　1無負壓供水設備的組成：無負壓供水系統(tǒng)在進水口處設置無負壓穩(wěn)流罐，通過管路進入水泵變頻調速供水系統(tǒng)，為用戶提供清潔的水源。無負壓供水系統(tǒng)主要由水泵、穩(wěn)流壓力罐、負壓抑制器和變頻數(shù)控柜組成，取消了貯水池和屋頂水箱，水泵直接從與自來水管網(wǎng)連接的穩(wěn)壓平衡器吸水加壓，然后送至各用水點，其系統(tǒng)組成如圖1所示。
　　2 無負壓供水設備的工作原理
　　(1)設備正常運行時，市政水進入無負壓穩(wěn)流罐，罐內的空氣從頂部的排氣閥排出。當穩(wěn)流罐注滿水時，排氣閥處于關閉狀態(tài)，罐內的水壓等于市政水壓。當設備長時間運行，穩(wěn)流罐內空氣聚集到相當程度時，罐內水位下降，排氣閥隨打開排氣。
　　(2)若市政管網(wǎng)供水量不足，當市政進水管水流空或穩(wěn)流罐內水壓低于大氣壓時，此時穩(wěn)流罐內水位下降，浮球隨之下降而吸入空氣，使穩(wěn)流罐壓力等于大氣壓力，以防止市政管網(wǎng)出現(xiàn)虹吸而形成負壓。
　　(3)用水高峰期，當市政管網(wǎng)的壓力低于用戶所需的壓力時，變頻調速泵組啟動運行，確保供水管網(wǎng)壓力滿足用戶的要求。用水低峰期，當市政管網(wǎng)供水壓力已滿足供水要求時，變頻調速泵組自動停止工作，市政水通過旁通管直接供給用戶。
　　(4)當市政管網(wǎng)停水時，穩(wěn)流罐內的水位逐漸下降，當降至最低水位時，穩(wěn)流罐上的液位計發(fā)出停機信號，變頻調速泵組停止運行顯示缺水保護信號。
　　三 、無負壓(疊壓)供水設備須滿足下列技術要求
　　1、無負壓供水設備必須滿足市政管網(wǎng)的約束條件。
　　(1)任何情況下均不允許超量取水現(xiàn)象。無負壓管網(wǎng)直供水設備應保證在市政供水管網(wǎng)限定的流量下運轉，若超出市政管網(wǎng)的流量，側可能出現(xiàn)負壓下強行抽水，使周邊的用水產(chǎn)生波動。
　　(2)防止管路產(chǎn)生負壓、積氣和回流現(xiàn)象。無負壓管網(wǎng)直供水設備應具有防止負壓、壓力振蕩、回流的有效功能。
　　2)必須安全、穩(wěn)定的向用戶恒壓供水。
　　(1)無負壓管網(wǎng)直供水設備應采用水泵出水端壓力恒定控制或供水管路最不利點恒壓控制的方式。
　　(2)恒壓控制穩(wěn)態(tài)精度要求：設定壓力與實際壓力差不得超過±0.01MPa。
　　(3)控制系統(tǒng)動態(tài)性能要求：必須平滑、穩(wěn)定地進行調節(jié)，不應產(chǎn)生調節(jié)震蕩，響應速度應合理。避免水流喘振、斷流和水擊現(xiàn)象出現(xiàn)。
　　(4)無負壓管網(wǎng)直供水設備應具備的控制功能要求：應具有兩臺泵定時切換及故障報警停泵功能。進水壓力控制設定上限壓力，開泵時水泵能根據(jù)設定壓力值自動升降轉速調節(jié)出水壓力，達到下限壓力時停泵。必須設有手動開關泵按鈕，當自動功能出現(xiàn)故障時必須手動開關水泵，不至于影響用水和市政管網(wǎng)運行的安全。
　　四、無負壓(疊壓)供水技術存在的不足
　　1、設備進水量大于供水量時影響市政管網(wǎng)的水壓。在無負壓供水系統(tǒng)中設置穩(wěn)壓平衡器，目的是為了避免市政管網(wǎng)供水能力不足時在市政管網(wǎng)引起負壓。但是，當無負壓供水設備設于地下層，自來水管網(wǎng)的進水量大于或接近于設備的供水量時，管道壓力將逐漸下降，當穩(wěn)壓平衡器的壓力接近大氣壓時，室外管網(wǎng)的壓力開始出現(xiàn)低于市政管網(wǎng)保證的最低壓力，造成周邊用戶供水壓力不足。
　　2、供水量靠市政管網(wǎng)直接提供，用水安全性降低。無負壓供水系統(tǒng)取消了貯水池，當市政管網(wǎng)供水量小于設備供水管量時，穩(wěn)壓平衡器的壓力迅速降至與大氣壓相等，容器內水位隨之開始下降。由于無負壓供水設備的穩(wěn)壓平衡器容積較小，水位在短時間內降至最低控制水位而使系統(tǒng)停止工作，系統(tǒng)無法保證安全供水能力。
　　3、用水曲線變化大，水泵難以在高效區(qū)運行。因受本身性能的局限，水泵只能在一定的流量區(qū)間及有限的調速范圍內高效率地運行。為保證最不利條件下正常供水，無負壓供水系統(tǒng)一般按照設計流量對應市政管網(wǎng)最低水壓所需揚程選擇水泵，當市政管網(wǎng)壓力以及用水量變化時，采用變頻調速技術控制水泵出口水壓恒定。但如果市政管網(wǎng)壓力和用水量的變化范圍都較大，超出供水泵組調控區(qū)域的情況下，水泵側偏離高效區(qū)運行。
　　4、旁通管長時間停留，易污染水質。無負壓供水設備的旁通管用于市政管網(wǎng)水壓能滿足用水要求或停電時水泵機組不工作的情況下，將自來水直接通過旁通管供給用戶。當較長時間不啟用，停滯在管路中的水流將腐化變質，再次啟用時易對水質二次污染。
　　五 結束語
　　無負壓供水技術應用于二次供水的一種新興的供水技術，雖然還存在一定的不足，但它的優(yōu)點也是非常明顯的。無負壓供水技術具有節(jié)能、衛(wèi)生安全、節(jié)約投資、管理方便等優(yōu)點，有推廣應用價值;正確使用無負壓供水技術對提高系統(tǒng)安全可靠性、節(jié)能等具有十分重要的意義。同時也需加快該設備產(chǎn)品標準和工程規(guī)程的制定，標準的制定會促進技術的發(fā)展和技術的輸出，也會起到導引市場和技術發(fā)展，規(guī)范行業(yè)發(fā)展的作用。
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