淺談無負壓變頻恒壓供水

郭克芬

淺談無負壓變頻恒壓供水

郭克芬

介紹了無負壓變頻恒壓供水設備的結構組成及工作原理,通過將無負壓變頻恒壓供水與傳統二次加壓供水設備進行比較,指出了無負壓變頻恒壓供水設備的優點,并結合具體應用實例指出了該設備的缺陷和不足,以指導實踐。

無負壓變頻恒壓供水,工作原理,真空消除器,缺陷

1 概述

隨著我國社會主義現代化建設事業的持續發展,給排水設備也在不斷提高,從過去老式的水泵加屋頂水箱到現在變頻供水(節能、去掉了易污染的屋頂水池)。近年來又一新型的供水設備出現——無負壓變頻恒壓供水,它是在變頻恒壓供水設備上發展起來的,主要由水泵控制器、水泵、氣壓罐、智能控制系統等組成。工作原理介紹如下：

無負壓變頻恒壓供水設備由真空消除器、穩壓平衡器、加壓水泵、智能型數控柜及各種電控儀表和管路組成。其各部分的功能是這樣的：系統中的負壓消除器是在穩壓平穩器內出現負壓時起消除負壓的作用,避免因產生負壓而影響周圍用戶的用水,這也是目前不允許將加壓設備與自來水管網直接串聯的主要原因,而負壓消除器有效解決了負壓的形成問題,保證了加壓設備的正常運行;系統中的穩壓平衡器則是針對自來水管網內壓力與流量的瞬間變化而設置的,它可以使加壓泵進水口的流量與壓力保持相對的穩定,保證設備在管網壓力與流量發生瞬間變化時能夠正常運行,避免設備的自我保護性頻繁開停機;系統中的電控儀表可隨時檢測自來水管網壓力變化情況和用戶管網的壓力情況,并即時將信息傳送到數控柜,數控柜根據有關的信息隨時調整設備的運行狀態。另外,直接式管網疊壓供水設備還設置有保護自來水管網壓力的功能,使自來水管網的設定壓力不受影響,從而避免了影響周圍用戶的用水。在供水管路設計上,該設備除了加壓泵向用戶管網輸水外,還有一條直供管路使自來水管網與用戶管網直接相聯,在用水低峰期,自來水壓力能夠滿足用戶用水需要時,可以由自來水管網直接向用戶供水。

2 真空消除器

真空消除器是恒壓供水設備的核心,依靠它消除管網中負壓,從而不影響周圍用水,保護管網與設備,達到市政供水的要求。它的工作原理比較簡單,跟一個復合排氣閥如出一轍。它主要由一個浮球來工作的,根據無負壓調節罐罐內水位的升降帶動浮球的垂直上下移動控制閥門的開和關,從而達到調節罐吸氣和排氣,同時實現了罐內真空(罐內水未滿的時候)的消除。真空消除器是一個新名詞,所以很多廠家在它的身上大做文章,做得有一點的神秘(包裝得很好)。其實它只是一個能自動進出空氣的閥門,而且造價也不高。

3 無負壓變頻恒壓供水與傳統二次加壓供水設備的比較

3.1 傳統二次加壓供水設備

目前,我們常見的供水流程是這樣的：自來水公司水廠將水加壓通過管道輸送到市區各取水點,進入各取水點的蓄水設施,包括混凝土水池和水箱,各取水點再從水池或水箱中取水或經過變頻加壓,直接供應用戶,或經過加壓將水送至建筑物高位水箱,再經自流進入各用戶,以上供水方式是目前普遍使用的供水方式,但這種供水方式存在以下幾個問題：

1)衛生問題。

蓄水設施中的蓄水池及普通材料制作的水箱,往往因為本身材質問題,容易滋生具有致癌毒素的有害藻類,并且由于水池或水箱中的水與空氣直接接觸,空氣中的粉塵和細菌極易進入水中,使水中細菌迅速滋生,嚴重污染了水質,影響了居民的身體健康,這已成為現在人們生活中的焦點問題之一。另外,由于水池和水箱的清洗既費時又費力,一般物業管理部門不愿意做清洗工作,導致水池和水箱中的沉淀物日積月累,同樣也成為嚴重的污染源。

2)能源浪費。

將具備一定壓力的自來水放入水池和水箱,則自來水原有壓力消失,二次加壓系統則需從零加壓,不能充分利用管網余壓,造成能量的損失。另外,在用水低峰期,自來水管網的壓力非常大,一般都能滿足 10層以下居民的用水,對于占城市住宅大部分的低層住宅來說,完全可以滿足正常使用要求,但普通供水方式在用水低峰期依舊處于運行狀態,使能源得不到綜合有效的利用,浪費非常大,這對于我國目前能源緊張的形勢來說,實在是令人痛惜。

3)運行成本高。

由于不能有效利用自來水管網余壓,普通二次加壓設備選型較大,每天運行時間長,因此消耗電能較多,使用不經濟。

4)先期投資大。

修建蓄水池和水箱,需要有較大的土建投資和較長施工周期,并且加壓設備因為是零加壓,設備選型和設備投資都較大。

5)占地面積大。

修建水池或水箱都需要占用較大的空間,這對地產商來說,寸土寸金,同樣是一種浪費。

6)物業管理麻煩。

水池和水箱的清洗費時費力,而且清洗期間居民用水受到影響,因此管理麻煩,檢修復雜。

另外,普通供水方式還存在安裝復雜、工程量大,周期長的缺點,普通變頻供水設備在局部停電時水泵停止工作,所有用戶全部停水,非常不方便。

3.2 無負壓變頻恒壓供水設備

直接式管網疊壓供水設備已是一種非常成熟的新型供水方式,較傳統供水設備,它具備以下特點：

1)能源不浪費。

直接式管網疊壓供水設備直接與管網串接,在原有管網壓力的基礎上疊加所需的壓力,差多少,補多少,能充分利用管網的余壓,不會產生負壓,不會造成能源的浪費,符合國家節約能源的要求。

2)衛生無污染。

設備為全密封運行,異物不會進入系統;負壓消除器的ZP膜濾裝置將空氣中的細菌擋住,不會進入系統;穩壓平衡器采用食品級不銹鋼,或經防腐處理的優質碳鋼板制作,不會滋生藻類,是真正的綠色無污染產品,符合人們對飲用水的要求越來越高的趨勢。

3)運行成本低。

由于加壓泵的選型較小,并且采用多泵制,因此消耗電能相對減少。另外,在用水低峰期,由于自來水管網壓力較大,因此,加壓泵只需疊加非常小的壓力就能滿足用水需要,對于多層或小高層住宅小區來說,加壓泵 24 h中除用水高峰期的幾個小時處于高效運行外,其余大部分時間處于低耗運行,甚至停止運行,自來水由設備中的自來水管網直供管路直接進入用戶,相對傳統供水方式來說,能耗非常低,節能效果極其顯著,較傳統供水方式可節能 30%～70%,其節能效果深受設備用戶的推崇。

4)先期投資省。

因為無需修建蓄水池或水箱,所以節省了一大筆土建投資,而且由于利用了自來水管網的余壓,無需從零加壓,因此,加壓泵選型較小,設備投資減少。

5)占地面積小。

因為不需要建水池或水箱,大大節約了占地面積。

6)安裝簡單。

直接式管網疊壓供水設備為成套供應用戶,現場只需連接進出水管,施工周期短,安裝簡單。

7)停電可維持供水。

由于設備有一條直供管路與用戶管網直接相通,在局部停電時加壓泵雖停止工作,但建筑低層用戶可依靠自來水直供管路維持供水。

另外,直接式管網疊壓供水設備為數字控制全自動運行,停電停水自動停機,來電來水自動開機,不會產生二次污染、設備維護簡單。

4 無負壓變頻恒壓供水的運行實例

無負壓變頻恒壓供水除了應用于建筑外,也可成功應用于市政給水管道的加壓。

在遷西自來水供水方面,由于地形高差較大,為了便于取水,給水廠設置位置處于整個遷西最低點,如果中途不設置加壓裝置,水廠出水壓力將達到 0.8MPa,動力及管道費用較高,通過給水管網平差計算,在離水廠較遠且地勢較高的玉泉街設置加壓設備。

普通的提升泵房工藝流程為：集水池→提升泵池→出水管。管道給水進入集水池之前的給水水頭全部損失,需重新加壓才能達到二次供水的目的,由于本地段處于舊城區,沿街建筑密集,土地緊張,普通提升泵房且占地面積較大,而無負壓變頻恒壓供水可利用進水給水水頭,降低了動力損耗,同時,占地面積小,市政管道水可直接接入無負壓罐,在罐內加壓進入市政管道。

通過兩年的運行情況來看,運行安全可靠。

5 無負壓變頻恒壓供水的應用與缺陷

無負壓變頻恒壓供水本身是一種供水設備,根據它自身的特點應用如下：

適用于任何自來水壓力不足地區的加壓給水。

新建、改建、擴建的住宅小區、寫字樓、綜合樓生活用水。

自來水廠的給水中間加壓泵站。

工礦企業的生活、生產用水等。

各種循環水系統。

盡管無負壓變頻恒壓供水有它自身的優點(可以利用市政管網壓力,不會造成能源的浪費;避免對水的二次污染),但有它明顯不足的一面。首先,無負壓供水有一定的風險,因為無負壓供水沒有水箱,雖能儲水,但是量非常少,一旦管網停水,用戶隨時都會沒有水用。所以在選擇無負壓供水時,請慎重,因此對用水要求高的建筑物和消防用水不適應。其次,由于它是一種新型的設備,技術不是很成熟,技術參數也不很規范,如選型水泵(H,Q),調節罐(V)的確定等等。

[1]CJ/T 302-2008,箱式無負壓供水設備[S].

[2]孫元帥,盧 彬.無負壓供水設備在實踐中的應用[J].山西建筑,2009,35(20)：198-199.

Shallow discussion on water supply system of constant pressure and frequency conversion w ithout negative pressure

GUO Ke-fen

This thesis introduces the structural components and working principle of water supply instrument of constant pressure and frequency conversion without negative pressure,compareswater supply facility of constant pressure and frequency conversion without negative pressure to water supp ly facility of traditional second time pressure,and points out theadvantages ofwater supply system of constant p ressureand frequency conversion without negative pressure.Combining with specific application case,it points out its defects and shortcoming,with a view to guide practice.

water supply system of constant pressure and frequency conversion withoutnegative pressure,working principle,canceller,defects

TU991.6

A

1009-6825(2011)03-0129-02

2010-09-30

郭克芬(1981-),女,助理工程師,唐山市交通勘察設計院有限公司,河北 唐山 063000

道路工程