吳慶竹

（山東亞新設(shè)計(jì)工程有限公司 山東 煙臺(tái) 264003）

隨著城市現(xiàn)代化水平的逐步提高，高層建筑不斷增加，特別是高層住宅在城市居住小區(qū)所占的比例不斷增加，市政管網(wǎng)一次供水已不能滿(mǎn)足小區(qū)居民的生活要求了，二次供水局部增壓技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，特別是最近幾年，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在我國(guó)大中城市得到了大力的推廣應(yīng)用。以煙臺(tái)市為例，城區(qū)市政管網(wǎng)一次供水壓力約為0.35～0.5MPa，只能保障多層住宅的生活用水，高層和小高層住宅小區(qū)均需要配套建設(shè)二次供水加壓設(shè)施 (也有局部地區(qū)加壓與否須視具體情況而定)。從2000年到現(xiàn)在10多年的時(shí)間里，無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)得到了充分的發(fā)展和應(yīng)用。

二次供水是指通過(guò)二次加壓供水設(shè)施，間接向用戶(hù)提供供水，早期采用的形式有水塔式供水、高位水箱供水，后來(lái)發(fā)展為氣壓供水、變頻供水。這些傳統(tǒng)的二次供水方式有兩個(gè)不可回避的缺點(diǎn)，一是沒(méi)有利用市政管網(wǎng)的原有水壓，不利于節(jié)能，二是難以避免生活用水的二次污染。而無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的出現(xiàn)，恰恰解決了這兩個(gè)難題。

1 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的工作原理及組成

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備是利用變頻調(diào)速給水技術(shù)，真空抑制與穩(wěn)流補(bǔ)償技術(shù)和全密閉自平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與市政供水管道直接串接加壓而不產(chǎn)生負(fù)壓，不影響其他用戶(hù)用水的給水裝置。

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備采用微機(jī)控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，其中的負(fù)壓補(bǔ)償系統(tǒng)克服了對(duì)管網(wǎng)的不良影響。如果市政管網(wǎng)壓力高于設(shè)定壓力值時(shí)，壓力變送器將該信號(hào)送到變頻控制柜，使水泵機(jī)組處于休眠狀態(tài)。自來(lái)水則可通過(guò)旁通管路直接到達(dá)用戶(hù)管網(wǎng)實(shí)施供水。當(dāng)市政管網(wǎng)壓力下降或用戶(hù)管網(wǎng)用水量增加時(shí)，壓力傳感器將用戶(hù)管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值的信號(hào)反饋給變頻控制柜中的控制器，并通過(guò)其啟動(dòng)水泵機(jī)組，調(diào)整變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以保持恒壓供水；如果少數(shù)泵啟動(dòng)尚不能滿(mǎn)足供水要求時(shí)，變頻器將控制多臺(tái)泵變頻或工頻運(yùn)行，以達(dá)到恒壓變量供水的要求。

當(dāng)水泵機(jī)組的供水與自來(lái)水管網(wǎng)的進(jìn)水保持平衡時(shí)，負(fù)壓消除器使穩(wěn)壓補(bǔ)償器與外界隔離，水泵機(jī)組可利用自來(lái)水的壓力進(jìn)行恒壓供水。一旦平衡破壞，負(fù)壓消除器使穩(wěn)壓補(bǔ)償器與外界相通，并通過(guò)穩(wěn)壓補(bǔ)償器中的檢測(cè)裝置，采集穩(wěn)壓補(bǔ)償器內(nèi)的真空度及水位信號(hào)反饋給微機(jī)，通過(guò)微機(jī)控制負(fù)壓消除器動(dòng)作，抑制負(fù)壓產(chǎn)生，保證設(shè)備在維持正常供水的前提下不對(duì)城市管網(wǎng)產(chǎn)生任何負(fù)面影響。

當(dāng)市政管網(wǎng)停水時(shí)，水泵機(jī)組仍可繼續(xù)工作，直到穩(wěn)壓補(bǔ)償器中的水位下降至液位的下限后自動(dòng)關(guān)機(jī)，來(lái)水后又自動(dòng)開(kāi)機(jī)。控制系統(tǒng)停電時(shí)，水泵機(jī)組停止工作，自來(lái)水可通過(guò)市政管網(wǎng)與用戶(hù)之間的連通管進(jìn)入用戶(hù)管網(wǎng)，為低樓層用戶(hù)供水，來(lái)電時(shí)機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)恢復(fù)正常供水。

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備主要由穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、水泵、變頻控制器、控制儀表、管道配件等組成，并可根據(jù)需要預(yù)留加氯機(jī)或臭氧發(fā)生器接口。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備大致可分為兩種：罐式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備和箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。罐式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的調(diào)蓄能力比較小，適用于市政管網(wǎng)水力條件較好，進(jìn)水量與用戶(hù)用水量差值不太大的情況。箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的調(diào)蓄能力比較大，適用于市政管網(wǎng)水力條件較差，進(jìn)水量與用戶(hù)用水量差值比較大的情況。

2 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備供水方式較之傳統(tǒng)二次加壓供水設(shè)備供水存在以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 不用建水池或設(shè)水箱，可以直接與市政給水管網(wǎng)串接，可充分利用自來(lái)水原有的壓力，節(jié)能效果顯著。

2.2 無(wú)須設(shè)置水池、水箱及相應(yīng)的消毒設(shè)備，節(jié)省占地和投資。

2.3 系統(tǒng)為全封閉結(jié)構(gòu)，不與外界空氣聯(lián)通，無(wú)“跑、冒、滴、漏、滲”等現(xiàn)象，杜絕水質(zhì)污染，保證用戶(hù)供水質(zhì)量。

2.4 穩(wěn)流補(bǔ)償器可緩沖進(jìn)水壓力波動(dòng)和調(diào)節(jié)流量，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

2.5 自動(dòng)化控制程度高，保護(hù)功能齊全，無(wú)需值守，全自動(dòng)運(yùn)行，維護(hù)簡(jiǎn)單，管理方便，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)。

3 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例

無(wú)負(fù)壓設(shè)備有效地利用了自來(lái)水原有的壓力，差多少，補(bǔ)多少，節(jié)能效果顯著。以筆者完成設(shè)計(jì)的煙臺(tái)某小區(qū)為例，該小區(qū)建筑面積約30萬(wàn)m2，共26棟樓，最高層為24層，此建筑高度最高為82m。 其中1-12層為中區(qū)，12-24層為高區(qū)，均由箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備供水。

此項(xiàng)目低區(qū)若采用普通變頻供水模式，系統(tǒng)流量為155m3/h，揚(yáng)程為71米，采用三用一備供水模式，單臺(tái)泵功率為 18.5kW，變頻節(jié)能效率按65%計(jì)，每年用電金額約為：

3*18.5kW*24小時(shí) *30天 *12月 *0.5元/度電 *0.65=155844元

而采用箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備之后可利用管網(wǎng)2-3公斤左右的壓力，流量為155m3/h，水泵選型揚(yáng)程為66米(保守計(jì)算)，采用三用一備供水模式，單臺(tái)泵功率為15kW。

用戶(hù)用水高峰時(shí)，三臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間約為8小時(shí)：

3*15kW*8小時(shí)*30天*12月*0.5元/度電=64800元

用戶(hù)用水低峰時(shí)，水泵由兩臺(tái)或單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間約12小時(shí)，夜間水泵處休眠狀態(tài)：

1*15kW*12小時(shí)*30天*12月*0.5元/度電=32400元

每年用電金額約為：64800元+32400元=97200元

由此可見(jiàn)，低區(qū)生活供水設(shè)備運(yùn)行1年，使用箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備比普通變頻供水設(shè)備可節(jié)省電費(fèi)約155844元-97200元=58644元，同理可計(jì)算出高區(qū)生活供水設(shè)備運(yùn)行1年可節(jié)省電費(fèi)約28296元，節(jié)能效果比較顯著。

4 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在應(yīng)用中必須注意的幾點(diǎn)問(wèn)題

無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備雖然較傳統(tǒng)的二次加壓方式有很多優(yōu)點(diǎn)，但在其應(yīng)用中必須注意一下幾點(diǎn)問(wèn)題：

4.1 由于無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備調(diào)節(jié)容積相對(duì)較小，對(duì)市政市政給水管網(wǎng)的要求比較高，若項(xiàng)目水力條件差，比如城市郊區(qū)的市政給水管網(wǎng)末端，供水壓力與流量均不能保證，這種情況就不宜采用無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。因此項(xiàng)目前期一定搞清楚所在地的市政供水條件。

4.2 由于停電時(shí)只能保證市政給水壓力范圍內(nèi)的用戶(hù)供水，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備對(duì)電源要求比較高，必須可靠，保護(hù)功能要求齊全。電源條件達(dá)不到要求的地區(qū)，不宜不宜采用無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備。

4.3 有些城市和地區(qū)供水主管部門(mén)可能還沒(méi)有對(duì)無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的使用給予完全認(rèn)可，這時(shí)候，和當(dāng)?shù)刂鞴懿块T(mén)的溝通就非常重要。

4.4 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備設(shè)計(jì)流量與揚(yáng)程的確定。設(shè)計(jì)流量應(yīng)滿(mǎn)足給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量的要求，按最大秒流量或最大小時(shí)流量進(jìn)行選泵計(jì)算。設(shè)計(jì)揚(yáng)程應(yīng)滿(mǎn)足系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需水壓。

4.5 設(shè)置有旁通管路的系統(tǒng)，應(yīng)增設(shè)旁通管路放水及沖洗設(shè)施，定期排水沖洗，以避免旁通管在較長(zhǎng)時(shí)間不啟用水流腐化變質(zhì)，再次啟用時(shí)造成對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)的二次污染。

4.6 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備不宜用于可能對(duì)市政管網(wǎng)造成不良影響的相關(guān)行業(yè)（如生化、核工業(yè)、有毒物質(zhì)、輻射）的二次加壓給水工程。

［1］中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院,主編.建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].

［2］無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備[M].2版.2008年10月,第一章1.11節(jié).