無負壓供水技術的應用及前景

【摘 要】隨著社會的發展，經濟的進步，高層住宅因具有土地使用率高、通風效果好、成為了住宅建設的重要類型之一，也是我國目前正大量建設的住宅類型。而穩定經濟的高層住宅二次供水技術一直是國內各水司的研究方向和重點。本文，擬通過對傳統變頻恒壓供水技術和無負壓供水技術的對比，從保質、節能節水、經濟性等方面論述無負壓供水技術的應用和前景。

【關鍵詞】無負壓；供水技術

1.二次供水技術

1.1傳統二次供水技術

變頻恒壓供水技術是由水泵機組和變頻控制系統、穩壓裝置（壓力罐）及配套的管路閥門等組成的自動供水設備。將供水設備系統設備串接在供水管網壓力不足的地方，設備通過壓力傳感器檢測出口壓力，將檢測值和設定值進行比較，運算出需要增加的壓力值，確定水泵投入臺數和變頻器輸出頻率（反應到電機及水泵為轉速）以符合用水曲線實現恒壓供水。

1.2無負壓供水技術

無負壓供水技術是以市政管網為水源的直接增壓供水，所以又叫管網疊壓供水設備，其出口壓力等于市政管網壓力加上泵組揚程。

2.二次供水技術對比

3.無負壓供水技術的優勢

3.1由于設備功率變小，再加上分腔室穩壓補償罐。當用戶用水量小時，不用啟動水泵，大大降低了因頻繁啟動水泵而耗掉的電能，同時也降低了因水泵頻繁啟動所造成的壽命減短的缺點。

3.2無負壓成套設備采用全密閉設計，杜絕了自來水與空氣接觸，真正達到了無二次污染；全套設備選用進口SUS304食品級不銹鋼材質，保證對自來水不會產生污染。

3.3低噪音。采用不銹鋼低噪音水泵，由于水泵功率降低，電機振動極小，采用先進的四級電機技術，且在設備底層加底座槽鋼，穿墻部分加套管，以最大限度減輕共震。因此噪音很低，解決普通水泵噪音擾民問題。

3.4相比變頻恒壓供水的來說，可以做到斷電不斷水，不斷水的概念是指市政管網來水壓力能供到什么程度就供到什么程度。

3.5配置方面。管路、閥門等全部采用不銹鋼材質，水泵葉輪、導葉、導葉套等均為不銹鋼材質。無負壓控制系統、穩流補償系統配置先進，運行穩定、衛生、高效。

3.6節省占地空間，便于安裝，免維護。無負壓設備是集分腔式無負壓補償罐、水泵、控制系統為一體的成套設備，占地面積小，安裝十分方便，只需將自來水進水管和出水管之間與設備對接即可。因設備使用不銹鋼材質，密閉運行，所以免維護。施工方便，工期短。

無負壓供水技術的經濟性

3.7減少投資，降低運行成本。無負壓供水設備有效地利用了自來水原有壓力，差多少，補多少，節能效果極其顯著，可達到30%～70%以上。

4.無負壓產品的劣勢

4.1對市政管網的要求較高 無負壓產品的工作條件要求市政供水管網能夠保持較穩定的壓力和流量。

4.2供水系數低 因為取消水箱，在停水時保障供水正常的能力不如變頻恒壓供水。

4.3旁通管路水質下降.無負壓供水設備的旁通管用于市政管網水壓能滿足用水要求或停電時水泵機組不工作的情況下，將自來水直接通過旁通管供給用戶.由于旁通管在較長時間不啟用，停滯在管路中的水流將腐化變質，再次啟用旁通管時造成對管網水質的二次污染。

4.4無負壓設備因設計原理及形式，不適于作為大流量公建類的高層供水設備。

5.無負壓產品的應用實例

5.1項目概況

該項目涉及供水樓宇12幢，項目豎向分區情況為：1-4層，低區；市政直供：5-11層，加壓中區，居民戶數280戶，一廚一衛用水戶型174戶，一廚二衛用水戶型106戶，最不利用水點標高36m（按3m/層計算）；12-24層，加壓高區，居民戶數234戶，一廚一衛用水戶型88戶，一廚二衛用水戶型138，一廚三衛8戶；最不利用水點標高75m 。根據讀圖得知，市政給該項目兩路不同水源的DN200給水管，市政到此地最不利點水壓0.20MPa。

5.2系統參數計算

5.2.1設計給水流量

根據《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）第 3.6.4 條款的規定確定住宅樓生活給水設計流量。通過公式計算，計算公式如下：

U0=%

U0—生活給水管道的最大用水時衛生器具給水當量戶均出流概率（%）

q0—最高用水日的用水定額，按表3.1.9取用

m—每戶用水人數

Kh—小時變化系數，按表3.1.9取用

Ng—每戶設置的衛生器具給水當量數

T—用水時數（h）

0.2—一個衛生器具給水當量的額定流量（L/S）

給水當量計算：

當每戶一衛一廚時，每戶的衛生器具及當量為：洗滌盆1套（N=0.75）；坐便器1具（N=0.5）；洗臉盆1個（N=0.75）；淋浴器1具（N=0. 75）；洗衣機水嘴1個（N=1.0）小計：戶當量Ng=3.75

用水定額：120L/(1.d)；戶均人數：3.5人

用水時數：24h；時變化系數Kh=2.5

最大用水時衛生器具給水當量平均出流概率為：0.0243取U0=1.6%

當每戶兩衛一廚時，每戶的衛生器具及當量為：洗滌盆1套（N=0.75）；坐便器2具（N=0.5*2=1.0）；洗臉盆2個（N=0.75*2=1.5）；淋浴器1具（N=0.75）；浴盆1具（N=1.0）；洗衣機水嘴1個（N=1.0），小計：戶當量Ng=6.0

用水定額：120L/(1.d)；戶均人數：4人

用水時數：24h；時變化系數Kh=2.5

最大用水時衛生器具給水當量平均出流概率為：0.0174取U0=1.2%

計算管段衛生器具給水總當量：中區Ng=1290高區Ng=1206

經查《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003）表D-1得：

管段衛生器具最大用水秒流量為：中區Q≈9.86L/S=33m3/h

高區Q≈9.38L/S=31m3/h

5.2.2水泵揚程計算

按照《建筑給水排水排水設計規范》的規定，水泵直接供水時所需揚程進行計算，(以滿足最不利用水點要求時水泵所需揚程為計算依據)：

Hb≥1.1（Hy+Hc +∑h）-Ho

其中：

Hb—水泵滿足最不利點所需水壓；

Hy—最不利配水點與引入管的標高差（從室外地坪算起）；

Hc—最不利配水點所需流出水頭；

Ho—市政最小水壓；

∑h—泵房與最遠建筑物間管線的水力損失，含沿程水頭損失hf和局部水頭損失hd。

建筑面積較小的項目可以忽略不計。給水管網在最不利點流量分配情況下，克服水泵出口至最不利點用水間的水頭損失而考慮的系數。

通過上述計算：用水高峰時水泵滿足最不利點所需的水壓：

5.3經濟性對比

如用變頻設備，設備揚程為100米左右，流量為40m3/h，功率為10kw（共三臺）二用一備，總功率為10kw*2臺=20kw。而選用無負壓設備后，水泵揚程為80米，流量為30m3/h，功率為7.5kw（共二臺）一用一備，揚程為50米，流量為24m3/h，功率為3kw（共二臺）一用一備，總功率為7.5kw+3kw=10.5kw；設備功率減少20kw -10.5kw =9.5kw，設備運行1小時可節省電9.5度，一天按12個小時計算9.5度＊12小時 =114度，按一年365天計算可節省電114度＊365天 =41610度，按實際1度電0.50元（非照明用電）計算41610度＊0.50元=20805元。

根據衛生局規定，水箱一年需要清洗二次，不僅浪費大量的自來水，而且每次清洗費用為2600元左右，一年清洗費用為2600元＊2次=5200元，原低位水箱供水整套設備還存在跑、冒、滴、漏等現象，一年損失水源500元左右，按一年來計算可節省水500元計：5200元＋500元＝5700元。

普通變頻恒壓供水設備每年檢測一次，一次檢測二個出水點，檢測費用1128元/個＊2個=2256元。而使用無負壓設備無需檢測，一年節省檢測費用2256元。另外，無負壓供水設備無需用紫外消毒器，每年需要更換消毒燈管等費用1000元左右，計：2256 元＋1000元＝3256元。

綜上所述，設備運行一年的話，使用一套無負壓供水設備比普通變頻恒壓供水設備可節省費用共計29761元（20805元+5700元+3256元=29761元）。

6.結論

隨著人民生活水平的提高，大家對飲用水的質量提出了更高的要求，為確保人們能飲用對身體健康有益的自來水，保證供水設備高質量、高效率，減少設備故障率，原先供水方式已不能滿足要求，采用無負壓供水技術，制定科學可靠的二次供水方案，可滿足供水安全性，提高飲用水的質量。 [科]

【參考文獻】

［１］中國市政工程西南設計院主編.《給水排水設計手冊》第1冊·常用資料.中國建筑工業出版社出版.

［２］管網疊壓供水技術規程（CECS221-2007）.

［３］建筑給水排水設計規范.GB50015-2003.

［４］高層建筑給水排水設計手冊（第二版）.湖南科學技術出版社出版.

［５］泵站設計規范.GB/T50256-97.

［６］核工業第二研究設計院主編.《給水排水設計手冊》第2冊.中國建筑工業出版社出版.