谈无负压管网叠压供水系统在高层建筑的应用

高志杰

(青岛千禧置业有限公司，山东青岛 266555)

0 引言

随着我国经济的快速发展，国内各地区的新建民用建筑，高层建筑占的比例越来越高，尤其是土地供应紧张的大中型城市。如何合理的对这些高层建筑进行合理的给水系统设计，对这些建筑日常运行的经济性以及安全可靠的运行有着重要的意义。人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高。再加上目前能源紧缺，因而采用高性能、高节能、高环保，能适应不同领域的无负压(叠压)供水设备成为必然趋势。

高层建筑给水系统低区部分可以直接由城市给水管网供水，高区部分则由水泵加压供水。就现在城市给水状况而言，自来水网一般可满足建筑7层以下的生活用水要求，超过部分的供水应根据具体情况确定。以前传统供水通过二次加压泵站将水供给到用户，但因为管理不善、水池、水箱无法定期的清洗、消毒措施失效以及系统本身存在缺陷，特别容易造成水质污染，甚至产生严重的水污染事故。而无负压给水设备的研制成功弥补了传统供水的不足。无负压管网叠压供水系统是在传统供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式，管网叠压供水设备，其实也就是我们经常所说的无负压变频供水设备，又叫做变频无负压供水设备。管网叠压供水设备的主要控制参数包括设备的流量、压力、电机容量等，它采用了系统工程技术、流体控制技术、微机变频技术、过秤组态技术、数据处理技术、远程通讯技术实现叠压(无负压)供水的全过程，通过可调控人机界面显示运行状态。以全新的设计原理、流程和结构，实现了真正意义上的管网叠压技术，节能、降耗、环保、卫生。建设部于2007年颁布两项标准CJ/T 254-2007管网叠压供水设备，CECS 221∶2007管网叠压供水技术规程，使无负压管网叠压供水设备推广起到了重要的作用。

1 无负压管网叠压供水设备的显著优点

1)无负压。通过微电脑控制系统，联合真空抑制器、稳流补偿系统实现无负压供水，从而避免对自来水管网产生影响。

2)密封性好。无负压管网叠压设备是密封结构，不存在泄露现象，也不需要清洗。

3)节能。无负压管网叠压利用水泵叠加的原理，对用户所需压力和自来水管网的压力“差多少，补多少”。当自来水满足要求时设备停止工作，全部由自来水直供，节电可达35%～85%。

4)节省投资。无负压管网叠压设备直接串接到自来水管网上进行加压供水，不需要再修建生活水池或水箱，也节省了后期管理费用。

5)智能化程度高。无负压管网叠压设备采用变频控制器，无需人员职守，无水自动停机，来水自动开机。水泵定时自动切换，过流、过压、过载、欠压自动保护。智能的控制程序，可方便简单的在触摸屏上显示各部位的压力参数、电流、电压、频率等参数以及各泵的运行状态。

6)杜绝二次污染。生活饮用水产生二次污染主要是在二次加压系统中的水池或水箱中，因为水池或水箱不是全封闭结构，将纯净的自来水放入水池中，各种杂质、污染物易进入水中，并且自来水在水池中停留的时间过长，水质易变质。再者不全封闭结构很容易造成投毒等恶性事件，甚至会有动物的尸体。而选用我公司的WFYⅡ型无负压给水设备，无需建水车，且为全封闭系统，同时设备本身采用了食品级不锈钢材质，彻底杜绝了二次加压供水系统中的二次污染，保证了供水系统安全，达到了绿色环保的卫生要求。

7)省占面积，安装简单。无负压管网叠压体积小，对泵房的基础没有特殊要求，占地面积小，与自来水直接对接，安装简单方便。

2 设备运行原理

具体运行过程如下:

在无高位水箱供水方式中，该设备直接以市政管网为水源叠压供水，具体见图1。

1)当自来水管网本身满足供水的需求时，无负压管网叠压设备处于停机状态，自来水水源通过图1旁通管路直接向用户管网供水。

2)当自来水管网欠压时，设备自动启动，在自来水水压基础上变频调速增压供水，实际按“差多少，补多少”的原则增压供水。注意:设备的控制系统本身即可设置为连续运行方式(不停机)，也可现场设置为间歇运行(自动启停)方式，设备如需间歇运行，应在设备选型时配套选购一台气压罐。标配设备不含气压罐，宜设置为连续运行方式。

3)当市政供水压力接近禁止抽吸压力时，其实并非完全不允许抽吸，而是不允许大流量抽吸，因此设备可设置为自动降压运行，例如市政压力正常时，设备出口压力按30 m目标值运行，可供7层住宅建筑全部用户供水，当市政压力接近禁止抽吸压力时，设备自动降压为20 m目标值运行，仍可保证5层以下部分用户的供水。待市政压力恢复正常后，设备会自动恢复按30 m目标值运行。

4)为防止过度抽吸，设备具有低压禁止运行功能，即当市政水源压力太低(不允许继续抽吸)时，经延时确认设备会自动停机。

3 无负压与传统变频恒压供水设备的比较优点

1)节约设备投资:以一套设备为例:一项目要求总流量为100 m3/h，水泵扬程为100 m;如用无负压，在进水压力为0.3 MPa时，水泵扬程可选70 m，节约投资30%;设备水泵扬程越低节约投资越大。如一般变频时水泵扬程要求为60 m时，用无负压水泵扬程可选30 m，节约投资50%。

2)节约设备运行耗电:如上例，在设备满负荷运行时可节电30%，由于大部分时间为非高峰用水(一天中有21 h)，非高峰用水流量又一般为额定流量的20%～30%。所以综上所述，根据经验统计无负压比传统变频恒压供水设备节电50%～70%。

计算:

上例水泵总功率约为45 kW，以节电50%计。

45×0.5×24×365=197 100度电 ×0.7元 =13.8万元。

以上一套叠压给水设备与客户成交价一般为36万元～38万元左右。

3)节水方面，无负压管网叠压设备是密封结构，不存在泄露现象，也不需要清洗从而节省了定期清洗水箱时而造成对水资源的浪费。

4)水质卫生，无负压管网叠压设备用自来水直接叠加到水泵进水口，是连续密闭的增压供水，保证了自来水水质卫生，避免了各种水源污染问题。

5)节省占地方面费用，无负压管网叠压设备不需要修建设置蓄水池，节省面积40%。

6)QB全变频节能分析。单泵变频调节范围一般为60%～100%，就是说变频工作在30 Hz以下连微小的流量，也达不到额定的扬程，因为水泵是靠一定的转速产生的离心力来工作的。例一项目两用一备，单泵流量100 m3/h。当用户流量在100 m3/h以内时启动一台泵变频运行;当用户流量需要101 m3/h时，如果选型时为单变频控制，即要启动一台工频(100 m3/h)，一台变频(60 m3/h)。这时做了将近60%的无用功。而如果选用全变频时每台为60 m3/h，效率提高将近40%。以上例节约50%为13万元，那40%也在10万元以上，保守一半也在5万元以上(而一台15 kW的变频器仅2万元左右)。

4 结语

无负压管网叠压设备，与传统的二次供水方案相比，不但可节约投资，而且运行管理费用低，供水安全、卫生、可靠，维护管理简单，节省设备安装面积，采用变频控制技术，供水安全可靠，是很好的供水解决方式。

［1］CECS 221∶2007，管网叠压供水技术规程［S］.

［2］GB 50231-2009，机械设备安装工程施工及验收通用规范［S］.

［3］上海凯泉泵业集团无负压供水设备产品宣传册［Z］.2009.