无负压叠压供水方式探讨
论文作者：游俊峰 2011-10-24 23:23:11
摘要：无负压叠压供水是在变频供水基础上发展起来的新型供水方式，文章对无负压叠压供水方式谈一些看法。
关键词：无负压；供水；原理
我国对无负压给水设备开发研究始于20世纪90年代中，国民经济快速发展，我国城镇供水系统建设发展很快，供水能力普遍大幅度提高，从市政角度讲，不少城市直接从市政管网抽取二次增压供水基础条件已初步具备。从社会需求上讲，社会经济发展需要，人们又企盼着既避免水质二次污染，又能更节能节电供水增压新设备去代替传统增压设备。正是这种背景下，无负压给水设备开始国内较快发展起来。
一、无负压供水设备工作原理
（一）给水增压系统的演变
我国采用给水增压系统大致经历了三个阶段。第一阶段是采用“储水池＋水泵＋高位水箱”方法，市政来水需要增压水先全部进入储水池，然后由定速泵加压后送至用户，高位水箱起到高低峰用水时调节作用；第二阶段采用“储水池＋变频调速水泵”方法，设定了水泵供水压力后，变频器控制下，水泵转速是随供水量变化而改变，降低转速结果是减小了功率，一定程度上节省了电耗。这两个阶段给水设备通病，一是都有开放性储水设施，水与大气接触水质容易受到污染，二是带一定水压市政供水进入储水池后都泄至大气压，未能利用上市政供水余压，这部分未利用能量，天长日久后将是不小一笔电费。这两个通病都是让无负压给水设备给克服了，无负压给水设备不设储水池，整套设备是密封不与大气接触，故彻底避免了水质二次污染可能；正是密闭系统，设定了供水需要水压情况下，市政水流至水泵进水口时余压可叠加为扬程利用，水泵补充设定水压与余压不足部分故是很节能。另外，储水池一般储存数小时用水量，体积大占也较大，无负压给水设备不设储水池，故也就节省了占，这一点尤其将给水设备放室内或下室时，经济效益尤为明显。这正是第三阶段给水增压设备——无负压给水设备能被人看好，且到迅速发展原因。
（二）无负压供水设备工作原理
无负压供水设备是近年来出现的一种新型给水加压设备，其工作原理是：通过微机控制变频调速来实现恒压供水。设备在运行过程中微机时刻监测市政管网和系统压力，自动控制真空抑制器及稳流补偿器来抑制负压的产生，既充分利用了市政管网的压力，又不产生负压，不对市政管网产生任何不良影响，保证
了用水的安全性。无负压供水设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用足够的储存水量满足高峰期用水，且不会对自来水管网产生吸力。
（三）无负压叠压供水方式
无负压叠压供水是在变频供水基础上发展起来的新型供水方式，由于该方式封闭运行无污染、节省占地面积、可利用管网压力叠压供水达到节能的目的，深受房地产开发商的青睐，该方式因不产生负压对市政管网不造成任何危害，也得到了建设部和主要大中城市供水部门的认可。因此我们可以把无负压叠压供水列为供水设备发展的新阶段。
二、无负压供水与传统的二次供水相比具备以下优点
1．节约能源。无负压供水设备与市政管网直接串接，在市政管网剩余压力的基础上叠加不够部分的压力，能充分利用市政管网余压，避免能源的浪费。
2．运行成本低。由于充分利用了市政管网的余压，水泵扬程大幅度降低，对于周期性水压不足的系统，当水压满足要求时加压水泵甚至可以停止运行，所以运行成本大大降低，此外，由于取消了屋顶水箱和地下蓄水池，省去了定期的清洗费用。
3．节省投资。由于无需修建大型蓄水池和屋顶水箱，节省了土建投资，又由于利用了市政管网的余压，加压泵的选型较传统的供水方式小，减少了水泵及变频设备投资。
4．管理方便、简单。无负压供水设备为数字控制全自动运行，停电停水时自动停机，来电来水时自动开机，便于管理。
5．卫生、无二次污染。无负压供水设备采用全密封方式运行，可防止灰尘等异物进入供水系统；负压消除器的ZP膜滤装置可将空气中的细菌挡住，稳压平衡器采用食品级不锈钢制作，不会滋生藻类，符合人们对高标准水质的要求。
三、无负压供水应用中应注意的问题
1．水泵选型问题。由于自来水压力在不同时间段或是在故障情况下的供水压力是不同的，无负压设备所用水泵的额定扬程和额定流量应能满足最不利情况下，正常供水的要求，也就是当自来水进水压力接近零的情况下，也应能正常供水，此时设计出的水泵，在自来水进水压力较高时，可能会出现过载或是运行效率很低的问题。
2．仍存在大量电能浪费的问题。由于水泵选型兼顾的范围过宽，如果没有合适的运行策略，不可避免地会使供水系统进入整体低效运行，在无负压供水设备中，由于多数有变频器，所以一般不存在富裕扬程而造成的浪费，但是却大量存在效率偏差造成的浪费，有时浪费可能将高达30-40%。
3．卫生隐患问题。有些无负压供水设备，在自来水压力较稳的情况下，无负压罐内的水不能形成良好的流动，如同死水，时间久了，其卫生情况存在隐患，利用外界空气直接进入罐内，来消除负压的无负压设备，空气的进入也会造成一定的二次污染。
4．水泵汽蚀问题。在补气式无负压供水设备中，由于在负压情况下，会有空气通过排气阀不断进入罐内，部分空气会溶入水中，在水泵进口吸力或离心力的作用下，空气析出变成水泡爆裂，从而发生汽蚀，有经验的给排水工作人员知道，这在泵站中是十分不利的，因为它会对水泵造成损害。
5．囊式无负压供水设备的胶囊寿命问题。在无负压供水设备中，由于负压发生时会产生对胶囊上部的下拉作用，时间久了胶囊极易在上部发生断裂，一般情况下，胶囊是按承受由里向外的压力而设计的，当承受负压时会大大降低胶囊的使用寿命。
6．容积及成本问题。建一个十几立方米甚至几百立方米的蓄水池并不困难，但要做一个同样容积的金属承压容器无论从成本角度，还是从安装角度都存在极大的不经济性、从保障供水的连续性来讲，无负压设备的储水量还无法与蓄水池相比。
7．影响周围用户水压。在无负压供水系统中设置稳压平衡器，目的是为了避免市政管网供水能力不足时在市政管网引起负压，如果系统高程设置正确，是可以实现这一功能的。但是，如果将无负压供水设备置于地下室，当自来水管网的进水量大于等于设备的供水量时，管道压力将逐渐下降，至稳压平衡器的压力等于或接近大气压时，室外管网的压力已经低于了必须保证的最低压力，影响周边用户正常用水。
8．用水可靠性降低。无负压供水系统取消了蓄水池，当市政管网供水量小于建筑物设计流量时，稳压平衡器的压力迅速降至与大气压相等，容器内水位随之开始下降。由于目前无负压供水设备的稳压平衡器容积一般较小，存水量很少，水位在短时间内降至最低控制水位而使系统停止工作，系统的连续性供水能力降低。
四、结语
综上所述，无负压叠压供水作为新型供水方式，已在一定范围的应用。鉴于我国城市供水现状，特别是中华人民共和国国务院令第 158 号《城市供水条例》第三十二条规定：“禁止擅自将自建设施供水管网系统与城市公共供水管网系统连接；因特殊情况确需连接的，必须经城市自来水供水企业同意，报城市供水行政主管部门和卫生行政主管部门批准，并在管道连接处采取必要的防护措施。” 因此，无负压叠压供水方式在设计选用前应征得供水部门的同意，并向供水部门了解和掌握供水参数情况，确定用户引入管管径及供水量，这样才能进行合理选用。
