摘 要：由于城市建設(shè)急速發(fā)展，土地資源緊張，能源緊缺，還有對(duì)供水質(zhì)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(yīng)不同領(lǐng)域的無負(fù)壓(疊壓)供水設(shè)備成為必然趨勢。無負(fù)壓(疊壓)供水技術(shù)在環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水等關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破性的進(jìn)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(shè)備的替代產(chǎn)品;該型供水設(shè)備研制成功必然帶來二次供水的革新。本文將對(duì)無負(fù)壓供水技術(shù)的工作原理、技術(shù)優(yōu)勢、應(yīng)用技術(shù)要求及不足之處進(jìn)行技術(shù)上的探討。
　　關(guān)鍵詞：無負(fù)壓(疊壓)供水;技術(shù)優(yōu)勢;系統(tǒng)組成;工作原理;技術(shù)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(hào)：TK284.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
　　一、無負(fù)壓(疊壓)供水的技術(shù)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(jìn)行二次加壓供水，造成了極大地浪費(fèi)。為了減少供水能源的浪費(fèi)，隨著供水設(shè)備深入研究，研制開發(fā)了無負(fù)壓供水設(shè)備。下面將對(duì)兩種給水設(shè)備作一下比較：
　　傳統(tǒng)水池給水設(shè)備與無負(fù)壓給水設(shè)備對(duì)比表

	傳統(tǒng)水池給水設(shè)備	無負(fù)壓給水設(shè)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(zhì)量	自來水進(jìn)入水池中，各種雜物極易進(jìn)入水池，嚴(yán)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(shí)使用工況不斷變化，供水管網(wǎng)供水壓力波動(dòng)也比較大。	自來水經(jīng)過設(shè)備加壓后直接供給住戶，穩(wěn)流補(bǔ)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(zhì)沒有污染，用戶可以放心使用。采用微機(jī)變頻軟啟動(dòng)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(fèi)大量的水資源。	全封閉結(jié)構(gòu)，杜絕了溢，滴，漏，滲，清洗等浪費(fèi)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(fèi)。這種供水方式能耗大，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高，一旦停電，住戶就停水，使用不經(jīng)濟(jì)。	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(bǔ)多少，自來水滿足要求是，設(shè)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(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，使用經(jīng)濟(jì)。
安裝情況	水池或水箱以及水泵等供水設(shè)備占地面積大，施工安裝比較麻煩，周期野相對(duì)較長。	不用建水池或水箱，節(jié)省了占地面積，成套設(shè)備出廠，到現(xiàn)場后，直接與自來水管和供水管對(duì)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(duì)增加 因水質(zhì)污染嚴(yán)重，需要安裝水凈化設(shè)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(duì)減小 不需考慮消毒設(shè)備，節(jié)省了定期清洗消毒的費(fèi)用。 設(shè)備充分利用自來水管網(wǎng)的壓力，耗能小，運(yùn)行成本低，可節(jié)省日常用電開支，使用比較經(jīng)濟(jì)。

　　以實(shí)際工程為例，自來水管網(wǎng)平時(shí)供水壓力為0.25MPa，高峰期供水壓力為0.15MPa，設(shè)計(jì)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(fù)壓供水設(shè)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(jì)算，低區(qū)為例：EP=pTQmHA/102ηp 式中：p：水的密度，1.03kg/L T：及泵運(yùn)行時(shí)間，h; Qm：單位時(shí)問流量，L/s; H：揚(yáng)程，m; A：變頻節(jié)能系數(shù); ηp：水泵、電機(jī)和傳動(dòng)裝置的總運(yùn)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(shí)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(yùn)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(tái)37 kW水泵，水泵工頻運(yùn)行，水泵按每天10h運(yùn)行，則每天電耗W=370kW.h/天，那么每年運(yùn)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(fù)壓供水設(shè)備可節(jié)省年運(yùn)行電耗5.34萬元/年，以運(yùn)行15年考慮，則可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約80萬元。由此可見無負(fù)壓供水的優(yōu)勢不言而喻。
　　二、無負(fù)壓(疊壓)供水設(shè)備的組成及工作原理
　　1無負(fù)壓供水設(shè)備的組成：無負(fù)壓供水系統(tǒng)在進(jìn)水口處設(shè)置無負(fù)壓穩(wěn)流罐，通過管路進(jìn)入水泵變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，為用戶提供清潔的水源。無負(fù)壓供水系統(tǒng)主要由水泵、穩(wěn)流壓力罐、負(fù)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(diǎn)，其系統(tǒng)組成如圖1所示。
　　2 無負(fù)壓供水設(shè)備的工作原理
　　(1)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，市政水進(jìn)入無負(fù)壓穩(wěn)流罐，罐內(nèi)的空氣從頂部的排氣閥排出。當(dāng)穩(wěn)流罐注滿水時(shí)，排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，罐內(nèi)的水壓等于市政水壓。當(dāng)設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行，穩(wěn)流罐內(nèi)空氣聚集到相當(dāng)程度時(shí)，罐內(nèi)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(dāng)市政進(jìn)水管水流空或穩(wěn)流罐內(nèi)水壓低于大氣壓時(shí)，此時(shí)穩(wěn)流罐內(nèi)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(fù)壓。
　　(3)用水高峰期，當(dāng)市政管網(wǎng)的壓力低于用戶所需的壓力時(shí)，變頻調(diào)速泵組啟動(dòng)運(yùn)行，確保供水管網(wǎng)壓力滿足用戶的要求。用水低峰期，當(dāng)市政管網(wǎng)供水壓力已滿足供水要求時(shí)，變頻調(diào)速泵組自動(dòng)停止工作，市政水通過旁通管直接供給用戶。
　　(4)當(dāng)市政管網(wǎng)停水時(shí)，穩(wěn)流罐內(nèi)的水位逐漸下降，當(dāng)降至最低水位時(shí)，穩(wěn)流罐上的液位計(jì)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，變頻調(diào)速泵組停止運(yùn)行顯示缺水保護(hù)信號(hào)。
　　三 、無負(fù)壓(疊壓)供水設(shè)備須滿足下列技術(shù)要求
　　1、無負(fù)壓供水設(shè)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(fù)壓管網(wǎng)直供水設(shè)備應(yīng)保證在市政供水管網(wǎng)限定的流量下運(yùn)轉(zhuǎn)，若超出市政管網(wǎng)的流量，側(cè)可能出現(xiàn)負(fù)壓下強(qiáng)行抽水，使周邊的用水產(chǎn)生波動(dòng)。
　　(2)防止管路產(chǎn)生負(fù)壓、積氣和回流現(xiàn)象。無負(fù)壓管網(wǎng)直供水設(shè)備應(yīng)具有防止負(fù)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(fù)壓管網(wǎng)直供水設(shè)備應(yīng)采用水泵出水端壓力恒定控制或供水管路最不利點(diǎn)恒壓控制的方式。
　　(2)恒壓控制穩(wěn)態(tài)精度要求：設(shè)定壓力與實(shí)際壓力差不得超過±0.01MPa。
　　(3)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求：必須平滑、穩(wěn)定地進(jìn)行調(diào)節(jié)，不應(yīng)產(chǎn)生調(diào)節(jié)震蕩，響應(yīng)速度應(yīng)合理。避免水流喘振、斷流和水擊現(xiàn)象出現(xiàn)。
　　(4)無負(fù)壓管網(wǎng)直供水設(shè)備應(yīng)具備的控制功能要求：應(yīng)具有兩臺(tái)泵定時(shí)切換及故障報(bào)警停泵功能。進(jìn)水壓力控制設(shè)定上限壓力，開泵時(shí)水泵能根據(jù)設(shè)定壓力值自動(dòng)升降轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)出水壓力，達(dá)到下限壓力時(shí)停泵。必須設(shè)有手動(dòng)開關(guān)泵按鈕，當(dāng)自動(dòng)功能出現(xiàn)故障時(shí)必須手動(dòng)開關(guān)水泵，不至于影響用水和市政管網(wǎng)運(yùn)行的安全。
　　四、無負(fù)壓(疊壓)供水技術(shù)存在的不足
　　1、設(shè)備進(jìn)水量大于供水量時(shí)影響市政管網(wǎng)的水壓。在無負(fù)壓供水系統(tǒng)中設(shè)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(shí)在市政管網(wǎng)引起負(fù)壓。但是，當(dāng)無負(fù)壓供水設(shè)備設(shè)于地下層，自來水管網(wǎng)的進(jìn)水量大于或接近于設(shè)備的供水量時(shí)，管道壓力將逐漸下降，當(dāng)穩(wěn)壓平衡器的壓力接近大氣壓時(shí)，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(fù)壓供水系統(tǒng)取消了貯水池，當(dāng)市政管網(wǎng)供水量小于設(shè)備供水管量時(shí)，穩(wěn)壓平衡器的壓力迅速降至與大氣壓相等，容器內(nèi)水位隨之開始下降。由于無負(fù)壓供水設(shè)備的穩(wěn)壓平衡器容積較小，水位在短時(shí)間內(nèi)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(yùn)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(diào)速范圍內(nèi)高效率地運(yùn)行。為保證最不利條件下正常供水，無負(fù)壓供水系統(tǒng)一般按照設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)市政管網(wǎng)最低水壓所需揚(yáng)程選擇水泵，當(dāng)市政管網(wǎng)壓力以及用水量變化時(shí)，采用變頻調(diào)速技術(shù)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(diào)控區(qū)域的情況下，水泵側(cè)偏離高效區(qū)運(yùn)行。
　　4、旁通管長時(shí)間停留，易污染水質(zhì)。無負(fù)壓供水設(shè)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(shí)水泵機(jī)組不工作的情況下，將自來水直接通過旁通管供給用戶。當(dāng)較長時(shí)間不啟用，停滯在管路中的水流將腐化變質(zhì)，再次啟用時(shí)易對(duì)水質(zhì)二次污染。
　　五 結(jié)束語
　　無負(fù)壓供水技術(shù)應(yīng)用于二次供水的一種新興的供水技術(shù)，雖然還存在一定的不足，但它的優(yōu)點(diǎn)也是非常明顯的。無負(fù)壓供水技術(shù)具有節(jié)能、衛(wèi)生安全、節(jié)約投資、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，有推廣應(yīng)用價(jià)值;正確使用無負(fù)壓供水技術(shù)對(duì)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(shí)也需加快該設(shè)備產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)程的制定，標(biāo)準(zhǔn)的制定會(huì)促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的輸出，也會(huì)起到導(dǎo)引市場和技術(shù)發(fā)展，規(guī)范行業(yè)發(fā)展的作用。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]無負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 26003-2010
　　[2]伊君.無負(fù)壓供水設(shè)備初步探討[J].中國建設(shè)信息，2006(1)：67.
　　[3]張風(fēng)英.論無負(fù)壓供水設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)[J].安裝，2006(2)：39，41.
　　[4]李瑜林.淺談無負(fù)壓變頻恒壓供水的應(yīng)用及前景[J].山西建筑，2007，33(21)：205，206.
　　[5]李剛.無負(fù)壓管網(wǎng)增壓設(shè)備應(yīng)用探討[J].給水排水，2004，30(4)：88-91.
　　[6]商慶山，曹成 淺談管網(wǎng)疊壓(無負(fù)壓)供水設(shè)備的性能及應(yīng)用 給水排水動(dòng)態(tài)，2006,4:7~9