無負壓給水設備節能技術研究

任淑軍

（三門峽市自來水公司，三門峽 472000）

節能減排是國家的一項長期發展戰略，目前，人們越來越重視二次供水節能，常見的二次供水方式包含高位水箱供水、變頻調速給水和氣壓給水等，這些技術在實際應用中均存在一定的缺陷，節能效果不是十分理想。無負壓給水設備可直接與自來水管網串聯，利用進水管網原有壓力起到節能效果，與其他二次供水設備相比，有著非常明顯的應用優勢。當前，無負壓給水設備在實際應用中還存在非常大的提高空間，做好節能方面研究，才能夠將無負壓給水設備節能潛力充分發掘出來，提高節能有效性，下面就此展開研究分析。

1 常見小流量供水節能技術

負壓給水設備在實際應用中選擇變頻調速控制水泵，有非常好的節能降耗效果。而無負壓給水設備水泵工況點則存在較多影響因素，比如自來水管網壓力、用水量變化等，如果設備無法結合實際情況自我調節和控制，將非常容易偏離高效區狀態，大幅度降低設備工作效率，產生過多無用功，很難取得理想的節能效果。這種現象的出現主要是因為無負壓供水設備在水泵選擇方面，結合設計工況選擇最大流量、揚程以及自來水管網最小壓力，但是水泵在實際使用過程中很少會出現這種極限情況，設計過程中如果過于重視供水安全，則非常容易使水泵流量和揚程超過實際需要，將會大幅度縮小水泵運行高效區，尤其是長期小流量情況下，水泵長時間偏離高效區運行，甚至在夜間可能零流量，產生大量無效功。因此，在小流量供水情況下，無負壓給水設備很難實現高效運行，能量浪費嚴重，為了對這一情況進行有效控制，在無負壓給水設備選擇方面必須要對小流量供水節能技術有充分的研究，一般可以采取以下幾種措施。

1.1 穩流補償器設置保壓裝置，與小流量保壓管連接

水流量小情況下，水泵停止運行，利用水流量保壓管供水。穩流補償器保壓裝置調節水量在不斷減少情況下，設備出口壓力持續下降，下降超過限值后，水泵自動啟動，水泵的運行不僅要滿足用水點用水需要，同時還需要利用保壓管向保壓裝置內補水。在重新到達小流量狀態時，水泵再次停止工作，從而達到節能目標。

1.2 設置氣壓水罐，停泵后供水

水流量小情況下，適當提高設備出口端壓力，使其超過設定壓力0.05MPa，水泵啟動一方面滿足供水要求，另一方面還要為氣壓水罐補水，完成補水后水泵停止運行。用水點由氣壓水罐供應，氣壓水罐在供水過程中調節的水量逐漸減少，同時設備壓力下降，當壓力下降到一定值后水泵自動啟動，在為供水點供水的同時為氣壓水罐補水。供水達到用水小流量狀態后水泵再次運行，通過水泵間歇式啟停起到相應的節能作用。

1.3 增設小流量水泵

水流量小情況下，主泵自動停止運行，小流量水泵啟動，以此來取得節能效果。小流量水泵功率小，在運行過程中能耗低。一般在無負壓給水設備中增設小流量水泵，可配置1～2臺變頻水泵，在揚程方面，按照主泵揚程選擇，也可以略低于主泵揚程。

1.4 設置小容量高位水箱

無負壓給水設備先將水輸送至高位水箱，后由高位水箱向各用水點供水，這種供水方式可使無負壓給水設備持續處于高效運行狀態，避免不必要的能量浪費，起到節能效果。但是，設置高位水箱會占用建筑物一定的空間，對建筑物抗震有一定影響，同時容易對水體造成二次污染。

這四種方案，前三種方案應用較為廣泛，能夠實現對用水小流量狀態的準確判斷，其原理是隨著用水量的減少，水泵頻率會有明顯下降，降低至閥止后自動判定小流量狀態。

2 無負壓給水設備節能技術

無負壓給水設備在實際應用中多選擇恒壓控制方式，即設備出口端水壓穩定，這種控制方式較為簡單，只需要在設備出口位置安裝壓力表就可以實現對水壓的準確檢測。但這種控制方式存在弊端，很難根據用戶的用水變化對水泵運行狀態進行適當控制和調整，同時還容易造成壓力波動，這種供水方式會有一定的能量浪費。無負壓給水設備主要應用變壓變流量供水，能夠為給水節能提供一個發展方向，常用的無負壓給水設備變壓變流量供水可以選擇以下兩種方式。

2.1 用水末端恒壓控制

將壓力測控點設置在用水末端，利用無線傳輸方式，將壓力信號傳遞至控制系統，實現遠程恒壓控制。這種控制方式在實際應用中能夠結合用水量變化和控制水管網水頭損失變化，在滿足用水要求的同時最大限度減少多余浪費，取得理想的節能效果。這種節能方式存在較大難度，隨著距離的增加，壓力信號反饋時間會有明顯減少，很難實現對故障信息的及時檢查，系統可靠性低，更多應用在獨立建筑物等方面。

2.2 出口端變壓變流量控制

將流量計等流量控制單元安裝在設備出口端，通過對現場實際數據的記錄，總結管網特性曲線方程，將該方程輸入控制系統，設備在運行過程中可結合具體流量大小算出相應的壓力值，實現對流量的有效控制，取得相應的節能效果。在不同區域、不同季節以及不同時間段，用水管網用水存在一定的區別，利用現場數據觀測所獲取的拋物線方程會與實際情況存在一定的偏差，在實際應用中需要對拋物線方程展開顯著性檢測。另外，還需要結合用戶用水情況對拋物線方程進行優化和完善，保證設備實際運行情況盡量與特性曲線保持一致。

無負壓給水設備還可以選擇分時段分壓力供水，結合用戶用水特點，在不同時段設置不同的供水壓力。在用水高峰時，出水管網存在較大的壓力損失，為了正常供水，在設備出口端適當提高供水壓力值，在用水中峰，出水管網壓力損失相對較小，可適當降低設備出口端供水壓力；在小流量情況下，可再次降低設定壓力。為了更好滿足用戶用水需要，將一天劃分為六個不同時段，分別設置不同壓力，整個程序自動運行，預先設定時間自動調整設備出口端壓力，實現恒壓供水。這種供水方式相對較為簡單，在實際應用中可以取得非常好的節能效果。

3 結語

我國常見的二次供水方式包含高位水箱供水、變頻調速給水和氣壓給水等，無負壓給水設備屬于一種新的二次供水設備，有著節能、無二次污染等特點，在實際應用中有著非常好的節能效果。在小流量情況下，無負壓給水設備低效率運行，必須要應用小流量供水節能技術，減少不必要的能量浪費。無負壓給水設備主要應用變壓變流量控制，能夠更好地滿足水量變化以及減少水管網水頭損失，減少浪費，實現設備節能運行。加大無負壓給水設備節能技術開發力度，能夠在減少能耗的同時提高運行效率，更好地滿足國家二次供水節能需要，促進社會經濟持續穩定發展。