变频无负压二次供水技术探讨

变频无负压二次供水技术探讨

林喜芳1邱东梅2

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（1、中山市第二建筑设计院有限公司，广东中山5284002、广州市番禺建筑设计院有限公司，广东广州510000）

摘要：无负压供水技术在环保、节能、节水等关键技术方面取得了突破性的进步，具有传统供水方式不可比拟的优势，是传统供水设备的替代产品；该型供水设备研制成功必然带来二次供水的革新。本文对无负压供水技术的工作原理、技术优势、应用技术要求及不足之处进行技术的探讨。

关键词：无负压供水；传统二次供水；工作原理；技术优势；技术要求；不足

随着城镇化水平的快速发展，城市人口急剧增加及城镇房地产的迅速发展，住宅楼层不断加高，原有城市一次供水管网的供水压力日显不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供水压力过低，造成高层用户用水困难。传统的处理方法是修建蓄水池和高位水箱，通过水泵二次加压供水，但这种二次加压方式存在缺点：（1）投资大，需要修建地面蓄水池、屋顶水箱，在使用过程中还要定期清洗水箱，日常维护费用也大；（2）水源污染严重，蓄水池及屋顶水箱的均存在二次污染的可能；（3）能源浪费，市政管网的一次供水压力无法利用。为了减少供水能源的浪费，随着供水设备深入研究，研制开发了变频无负压供水设备。

1无负压供水设备的组成及工作原理

无负压供水系统在进水口处设置无负压稳流罐，通过管路进入水泵变频调速供水系统，为用户提供清洁的水源。无负压供水系统主要由水泵、稳流压力罐、负压抑制器和变频数控柜组成，取消了贮水池和屋顶水箱，水泵直接从与自来水管网连接的稳压平衡器吸水加压，然后送至各用水点，其系统组成如图1所示。

1.1工作原理。（1）设备正常运行时，市政水进入无负压稳流罐，罐内的空气从顶部的排气阀排出。当稳流罐注满水时，排气阀处于关闭状态，罐内的水压等于市政水压。当设备长时间运行，稳流罐内空气聚集到相当程度时，罐内水位下降，排气阀随打开排气。（2）若市政管网供水量不足，当市政进水管水流空或稳流罐内水压低于大气压时，此时稳流罐内水位下降，浮球随之下降而吸入空气，使稳流罐压力等于大气压力，以防止市政管网出现虹吸而形成负压。（3）用水高峰期，当市政管网的压力低于用户所需的压力时，变频调速泵组启动运行，确保供水管网压力满足用户的要求。用水低峰期，当市政管网供水压力已满足供水要求时，变频调速泵组自动停止工作，市政水通过旁通管直接供给用户。（4）当市政管网停水时，稳流罐内的水位逐渐下降，当降至最低水位时，稳流罐上的液位计发出停机信号，变频调速泵组停止运行显示缺水保护信号。

1.2无负压供水系统技术优势。无负压供水与传统的二次供水方式相比较，具有清洁、卫生、节能、环保、占地小、易安装、维护简单等特点。无负压供水方式和传统二次供水方式的技术比较见表1。

2无负压变频供水设备须满足下列技术要求

2.1无负压供水设备必须满足市政管网的约束条件。（1）任何情况下均不允许超量取水现象。无负压管网直供水设备应保证在市政供水管网限定的流量下运转，若超出市政管网的流量，侧可能出现负压下强行抽水，使周边的用水产生波动。（2）防止管路产生负压、积气和回流现象。无负压管网直供水设备应具有防止负压、压力振荡、回流的有效功能。

2.2必须安全、稳定的向用户恒压供水。（1）无负压管网直供水设备应采用水泵出水端压力恒定控制或供水管路最不利点恒压控制的方式。（2）恒压控制稳态精度要求：设定压力与实际压力差不得超过±0.01MPa。（3）控制系统动态性能要求：必须平滑、稳定地进行调节，不应产生调节震荡，响应速度应合理。避免水流喘振、断流和水击现象出现。（4）无负压管网直供水设备应具备的控制功能要求：应具有两台泵定时切换及故障报警停泵功能。进水压力控制设定上限压力，开泵时水泵能根据设定压力值自动升降转速调节出水压力，达到下限压力时停泵。必须设有手动开关泵按钮，当自动功能出现故障时必须手动开关水泵，不至于影响用水和市政管网运行的安全。

3无负压供水技术存在的不足

3.1设备进水量大于供水量时影响市政管网的水压。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。但是，当无负压供水设备设于地下层，自来水管网的进水量大于或接近于设备的供水量时，管道压力将逐渐下降，当稳压平衡器的压力接近大气压时，室外管网的压力开始出现低于市政管网保证的最低压力，造成周边用户供水压力不足。

3.2供水量靠市政管网直接提供，用水安全性降低。无负压供水系统取消了贮水池，当市政管网供水量小于设备供水管量时，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。由于无负压供水设备的稳压平衡器容积较小，水位在短时间内降至最低控制水位而使系统停止工作，系统无法保证安全供水能力。

3.3用水曲线变化大，水泵难以在高效区运行。因受本身性能的局限，水泵只能在一定的流量区间及有限的调速范围内高效率地运行。为保证最不利条件下正常供水，无负压供水系统一般按照设计流量对应市政管网最低水压所需扬程选择水泵，当市政管网压力以及用水量变化时，采用变频调速技术控制水泵出口水压恒定。但如果市政管网压力和用水量的变化范围都较大，超出供水泵组调控区域的情况下，水泵侧偏离高效区运行。

3.4旁通管长时间停留，易污染水质。无负压供水设备的旁通管用于市政管网水压能满足用水要求或停电时水泵机组不工作的情况下，将自来水直接通过旁通管供给用户。当较长时间不启用，停滞在管路中的水流将腐化变质，再次启用时易对水质的二次污染。

结束语

无负压供水技术应用于二次供水的一种新兴的供水技术，虽然还存在一定的不足，但他的优点也是非常明显的。无负压供水技术具有节能、卫生安全、节约投资、管理方便等优点，有推广应用价值；正确使用无负压供水技术对提高系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义。

参考文献

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