无负压给水设备节能技术研究

任淑军

（三门峡市自来水公司，三门峡 472000）

节能减排是国家的一项长期发展战略，目前，人们越来越重视二次供水节能，常见的二次供水方式包含高位水箱供水、变频调速给水和气压给水等，这些技术在实际应用中均存在一定的缺陷，节能效果不是十分理想。无负压给水设备可直接与自来水管网串联，利用进水管网原有压力起到节能效果，与其他二次供水设备相比，有着非常明显的应用优势。当前，无负压给水设备在实际应用中还存在非常大的提高空间，做好节能方面研究，才能够将无负压给水设备节能潜力充分发掘出来，提高节能有效性，下面就此展开研究分析。

1 常见小流量供水节能技术

负压给水设备在实际应用中选择变频调速控制水泵，有非常好的节能降耗效果。而无负压给水设备水泵工况点则存在较多影响因素，比如自来水管网压力、用水量变化等，如果设备无法结合实际情况自我调节和控制，将非常容易偏离高效区状态，大幅度降低设备工作效率，产生过多无用功，很难取得理想的节能效果。这种现象的出现主要是因为无负压供水设备在水泵选择方面，结合设计工况选择最大流量、扬程以及自来水管网最小压力，但是水泵在实际使用过程中很少会出现这种极限情况，设计过程中如果过于重视供水安全，则非常容易使水泵流量和扬程超过实际需要，将会大幅度缩小水泵运行高效区，尤其是长期小流量情况下，水泵长时间偏离高效区运行，甚至在夜间可能零流量，产生大量无效功。因此，在小流量供水情况下，无负压给水设备很难实现高效运行，能量浪费严重，为了对这一情况进行有效控制，在无负压给水设备选择方面必须要对小流量供水节能技术有充分的研究，一般可以采取以下几种措施。

1.1 稳流补偿器设置保压装置，与小流量保压管连接

水流量小情况下，水泵停止运行，利用水流量保压管供水。稳流补偿器保压装置调节水量在不断减少情况下，设备出口压力持续下降，下降超过限值后，水泵自动启动，水泵的运行不仅要满足用水点用水需要，同时还需要利用保压管向保压装置内补水。在重新到达小流量状态时，水泵再次停止工作，从而达到节能目标。

1.2 设置气压水罐，停泵后供水

水流量小情况下，适当提高设备出口端压力，使其超过设定压力0.05MPa，水泵启动一方面满足供水要求，另一方面还要为气压水罐补水，完成补水后水泵停止运行。用水点由气压水罐供应，气压水罐在供水过程中调节的水量逐渐减少，同时设备压力下降，当压力下降到一定值后水泵自动启动，在为供水点供水的同时为气压水罐补水。供水达到用水小流量状态后水泵再次运行，通过水泵间歇式启停起到相应的节能作用。

1.3 增设小流量水泵

水流量小情况下，主泵自动停止运行，小流量水泵启动，以此来取得节能效果。小流量水泵功率小，在运行过程中能耗低。一般在无负压给水设备中增设小流量水泵，可配置1～2台变频水泵，在扬程方面，按照主泵扬程选择，也可以略低于主泵扬程。

1.4 设置小容量高位水箱

无负压给水设备先将水输送至高位水箱，后由高位水箱向各用水点供水，这种供水方式可使无负压给水设备持续处于高效运行状态，避免不必要的能量浪费，起到节能效果。但是，设置高位水箱会占用建筑物一定的空间，对建筑物抗震有一定影响，同时容易对水体造成二次污染。

这四种方案，前三种方案应用较为广泛，能够实现对用水小流量状态的准确判断，其原理是随着用水量的减少，水泵频率会有明显下降，降低至阀止后自动判定小流量状态。

2 无负压给水设备节能技术

无负压给水设备在实际应用中多选择恒压控制方式，即设备出口端水压稳定，这种控制方式较为简单，只需要在设备出口位置安装压力表就可以实现对水压的准确检测。但这种控制方式存在弊端，很难根据用户的用水变化对水泵运行状态进行适当控制和调整，同时还容易造成压力波动，这种供水方式会有一定的能量浪费。无负压给水设备主要应用变压变流量供水，能够为给水节能提供一个发展方向，常用的无负压给水设备变压变流量供水可以选择以下两种方式。

2.1 用水末端恒压控制

将压力测控点设置在用水末端，利用无线传输方式，将压力信号传递至控制系统，实现远程恒压控制。这种控制方式在实际应用中能够结合用水量变化和控制水管网水头损失变化，在满足用水要求的同时最大限度减少多余浪费，取得理想的节能效果。这种节能方式存在较大难度，随着距离的增加，压力信号反馈时间会有明显减少，很难实现对故障信息的及时检查，系统可靠性低，更多应用在独立建筑物等方面。

2.2 出口端变压变流量控制

将流量计等流量控制单元安装在设备出口端，通过对现场实际数据的记录，总结管网特性曲线方程，将该方程输入控制系统，设备在运行过程中可结合具体流量大小算出相应的压力值，实现对流量的有效控制，取得相应的节能效果。在不同区域、不同季节以及不同时间段，用水管网用水存在一定的区别，利用现场数据观测所获取的抛物线方程会与实际情况存在一定的偏差，在实际应用中需要对抛物线方程展开显著性检测。另外，还需要结合用户用水情况对抛物线方程进行优化和完善，保证设备实际运行情况尽量与特性曲线保持一致。

无负压给水设备还可以选择分时段分压力供水，结合用户用水特点，在不同时段设置不同的供水压力。在用水高峰时，出水管网存在较大的压力损失，为了正常供水，在设备出口端适当提高供水压力值，在用水中峰，出水管网压力损失相对较小，可适当降低设备出口端供水压力；在小流量情况下，可再次降低设定压力。为了更好满足用户用水需要，将一天划分为六个不同时段，分别设置不同压力，整个程序自动运行，预先设定时间自动调整设备出口端压力，实现恒压供水。这种供水方式相对较为简单，在实际应用中可以取得非常好的节能效果。

3 结语

我国常见的二次供水方式包含高位水箱供水、变频调速给水和气压给水等，无负压给水设备属于一种新的二次供水设备，有着节能、无二次污染等特点，在实际应用中有着非常好的节能效果。在小流量情况下，无负压给水设备低效率运行，必须要应用小流量供水节能技术，减少不必要的能量浪费。无负压给水设备主要应用变压变流量控制，能够更好地满足水量变化以及减少水管网水头损失，减少浪费，实现设备节能运行。加大无负压给水设备节能技术开发力度，能够在减少能耗的同时提高运行效率，更好地满足国家二次供水节能需要，促进社会经济持续稳定发展。