浅谈无负压供水设备在现代居住小区中的应用

吴庆竹

（山东亚新设计工程有限公司 山东 烟台 264003）

随着城市现代化水平的逐步提高，高层建筑不断增加，特别是高层住宅在城市居住小区所占的比例不断增加，市政管网一次供水已不能满足小区居民的生活要求了，二次供水局部增压技术应运而生，特别是最近几年，无负压供水设备在我国大中城市得到了大力的推广应用。以烟台市为例，城区市政管网一次供水压力约为0.35～0.5MPa，只能保障多层住宅的生活用水，高层和小高层住宅小区均需要配套建设二次供水加压设施 (也有局部地区加压与否须视具体情况而定)。从2000年到现在10多年的时间里，无负压供水技术得到了充分的发展和应用。

二次供水是指通过二次加压供水设施，间接向用户提供供水，早期采用的形式有水塔式供水、高位水箱供水，后来发展为气压供水、变频供水。这些传统的二次供水方式有两个不可回避的缺点，一是没有利用市政管网的原有水压，不利于节能，二是难以避免生活用水的二次污染。而无负压供水设备的出现，恰恰解决了这两个难题。

1 无负压供水设备的工作原理及组成

无负压供水设备是利用变频调速给水技术，真空抑制与稳流补偿技术和全密闭自平衡结构设计，实现与市政供水管道直接串接加压而不产生负压，不影响其他用户用水的给水装置。

无负压供水设备采用微机控制变频调速实现恒压供水，其中的负压补偿系统克服了对管网的不良影响。如果市政管网压力高于设定压力值时，压力变送器将该信号送到变频控制柜，使水泵机组处于休眠状态。自来水则可通过旁通管路直接到达用户管网实施供水。当市政管网压力下降或用户管网用水量增加时，压力传感器将用户管网压力低于设定值的信号反馈给变频控制柜中的控制器，并通过其启动水泵机组，调整变频器的输出频率，调节水泵转速以保持恒压供水；如果少数泵启动尚不能满足供水要求时，变频器将控制多台泵变频或工频运行，以达到恒压变量供水的要求。

当水泵机组的供水与自来水管网的进水保持平衡时，负压消除器使稳压补偿器与外界隔离，水泵机组可利用自来水的压力进行恒压供水。一旦平衡破坏，负压消除器使稳压补偿器与外界相通，并通过稳压补偿器中的检测装置，采集稳压补偿器内的真空度及水位信号反馈给微机，通过微机控制负压消除器动作，抑制负压产生，保证设备在维持正常供水的前提下不对城市管网产生任何负面影响。

当市政管网停水时，水泵机组仍可继续工作，直到稳压补偿器中的水位下降至液位的下限后自动关机，来水后又自动开机。控制系统停电时，水泵机组停止工作，自来水可通过市政管网与用户之间的连通管进入用户管网，为低楼层用户供水，来电时机组自动开机恢复正常供水。

无负压供水设备主要由稳流补偿器、真空抑制器、水泵、变频控制器、控制仪表、管道配件等组成，并可根据需要预留加氯机或臭氧发生器接口。目前市场上常见的无负压供水设备大致可分为两种：罐式无负压供水设备和箱式无负压供水设备。罐式无负压供水设备的调蓄能力比较小，适用于市政管网水力条件较好，进水量与用户用水量差值不太大的情况。箱式无负压供水设备的调蓄能力比较大，适用于市政管网水力条件较差，进水量与用户用水量差值比较大的情况。

2 无负压供水设备的优点

无负压供水设备供水方式较之传统二次加压供水设备供水存在以下优点：

2.1 不用建水池或设水箱，可以直接与市政给水管网串接，可充分利用自来水原有的压力，节能效果显著。

2.2 无须设置水池、水箱及相应的消毒设备，节省占地和投资。

2.3 系统为全封闭结构，不与外界空气联通，无“跑、冒、滴、漏、渗”等现象，杜绝水质污染，保证用户供水质量。

2.4 稳流补偿器可缓冲进水压力波动和调节流量，设备运行稳定、可靠。

2.5 自动化控制程度高，保护功能齐全，无需值守，全自动运行，维护简单，管理方便，设备使用寿命长。

3 无负压供水设备的应用实例

无负压设备有效地利用了自来水原有的压力，差多少，补多少，节能效果显著。以笔者完成设计的烟台某小区为例，该小区建筑面积约30万m2，共26栋楼，最高层为24层，此建筑高度最高为82m。 其中1-12层为中区，12-24层为高区，均由箱式无负压供水设备供水。

此项目低区若采用普通变频供水模式，系统流量为155m3/h，扬程为71米，采用三用一备供水模式，单台泵功率为 18.5kW，变频节能效率按65%计，每年用电金额约为：

3*18.5kW*24小时 *30天 *12月 *0.5元/度电 *0.65=155844元

而采用箱式无负压供水设备之后可利用管网2-3公斤左右的压力，流量为155m3/h，水泵选型扬程为66米(保守计算)，采用三用一备供水模式，单台泵功率为15kW。

用户用水高峰时，三台水泵同时运转，运转时间约为8小时：

3*15kW*8小时*30天*12月*0.5元/度电=64800元

用户用水低峰时，水泵由两台或单台运转，运转时间约12小时，夜间水泵处休眠状态：

1*15kW*12小时*30天*12月*0.5元/度电=32400元

每年用电金额约为：64800元+32400元=97200元

由此可见，低区生活供水设备运行1年，使用箱式无负压供水设备比普通变频供水设备可节省电费约155844元-97200元=58644元，同理可计算出高区生活供水设备运行1年可节省电费约28296元，节能效果比较显著。

4 无负压供水设备在应用中必须注意的几点问题

无负压供水设备虽然较传统的二次加压方式有很多优点，但在其应用中必须注意一下几点问题：

4.1 由于无负压供水设备调节容积相对较小，对市政市政给水管网的要求比较高，若项目水力条件差，比如城市郊区的市政给水管网末端，供水压力与流量均不能保证，这种情况就不宜采用无负压供水设备。因此项目前期一定搞清楚所在地的市政供水条件。

4.2 由于停电时只能保证市政给水压力范围内的用户供水，无负压供水设备对电源要求比较高，必须可靠，保护功能要求齐全。电源条件达不到要求的地区，不宜不宜采用无负压供水设备。

4.3 有些城市和地区供水主管部门可能还没有对无负压给水设备的使用给予完全认可，这时候，和当地主管部门的沟通就非常重要。

4.4 无负压供水设备设计流量与扬程的确定。设计流量应满足给水系统设计流量的要求，按最大秒流量或最大小时流量进行选泵计算。设计扬程应满足系统最不利点所需水压。

4.5 设置有旁通管路的系统，应增设旁通管路放水及冲洗设施，定期排水冲洗，以避免旁通管在较长时间不启用水流腐化变质，再次启用时造成对管网水质的二次污染。

4.6 无负压供水设备不宜用于可能对市政管网造成不良影响的相关行业（如生化、核工业、有毒物质、辐射）的二次加压给水工程。

［1］中国建筑设计研究院,主编.建筑给水排水设计手册[Z].

［2］无负压给水设备[M].2版.2008年10月,第一章1.11节.