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[摘 要]叠压给水设备以其不用建水池、不用设水箱、可以直接串接市政管网加压，从而达到了节省投资、節能效果、避免水质二次污染等优势，在二次加压给水中得到广泛的应用。本文在论述叠压给水设备的工作过程和节能分析的基础上，对该设备的应用条件进行了分析。
[关键词]叠压供水；能耗分析；应用条件；
中图分类号：TM431 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0395-01
1 建筑供水方式的变革
二次加压给水系统的发展经历了三个阶段：第一阶段是采用“储水池+水泵+高位水箱”的方法；第二阶段采用“储水池+变频调速水泵”的方法；第三阶段是应用“叠压给水设备”。前两个阶段的给水设备存在两个通病：一是有开放性的储水设施水质容易受到污染，二是带一定水压的市政供水进入储水池后都泄至大气压，未能利用上市政供水的余压，造成能量浪费。叠压给水设备克服了上述两个通病，另外，叠压给水设备不设储水池，节省了占地，经济效益明显，这正是叠压给水设备能得到迅速发展的原因。
2 叠压供水概述
自来水厂通过城市输、配水管道供水，水压一般在2kg/cm2左右，供水高度只为20m左右，即只能直接供水5层楼高，6层以上的建筑一般要进行二次加压才能供水这种技术的核心是叠压供水设备，该设备具有节水、节电、密封性能良好等优点，可以解决传统二次供水设施如水池、水箱存在的水质污染问题。叠压供水指的是供水设备在工作时，通过设备的控制方式、稳流补偿器与真空控制器的联合作用，消除水泵工作时产生的吸程，对自来水管网的动压没有影响，密闭的结构隔绝了与空气的接触，并且利用原有自来水的压力，实现压力“差多少补多少”的节能、无污染供水方式。
3 叠压供水的原理和配置
3.1 设备配置
以罐式两台泵为例，设备进口处设置倒流防止器、过滤器和一个稳流调节罐。稳流调节罐顶部设一个真空消除器或负压消除器，罐内设液位探测传感装置。两台水泵并联，并设有旁通管。
3.2 叠压供水设备的工作原理
通过微机控制变频调速来实现恒压供水。其根据实际情况设定用水点工作压力，并时刻监测市政管网压力，当压力低于用户所需压力时，微机自动控制子变频器启动，调节水泵轉速提高，直到管网压力上升到用户所需压力，并控制水泵以一恒定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高，当用水量减少时转速降低，时刻保证用户的用水压力恒定。自来水的压力越低，水泵的转速越高；自来水的压力越高，水泵的转速越低。当自来水的压力不小于用户所需的压力时，水泵停止运转。设备在运行过程中充分利用自来水的原有压力，又保证了用户供水压力恒定。
设备在运行过程中微机时刻监测市政管网和系统压力，自动控制真空抑制器及稳流补偿器米抑制负压的产生，既充分利用了市政管网的压力，又不产生负压，不对市政管网产生任何不良影响，保证了用水的安全性。叠压供水设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用足够的储存水量满足高峰期用水。且不会对自来水管网产生吸力。
3.3 负压消除装置
经过多年持续不断的改进，真空消除器有以下几种形式：①在进/排气阀上加设过滤膜装置，对进入稳流调节器的空气进行过滤，以保证水质清洁；②用带气囊的隔膜气压罐代替无气囊的缓冲水罐，保证空气与水的隔离；③自平衡式；④预压式等多种负压抑制方式，保证了设备不产生负压和不被空气污染。无论哪一种都应当在稳流调节器上装设压力传感装置和液位控制装置，当罐内压力低于设定值或罐内液位低于设定值时，强制水泵停止运行等等。应当说目前国内大多数叠压供水设备利用水力、机械或电气控制等措施，可以有效地防止水泵吸水时在管网中产生负压。
4 叠压供水与变频恒压供水的能耗分析
叠压给水设备运行方式是将叠压给水设备通过调节水罐直接与自来水管网连接，自动调节来水水量和压力，使自来水外管网叠压，内网自动恒压供水。此种给水方式充分利用了市政管网的初始给水压力Hj，水泵只是对Hj和所需供水压力Ha的差进行补压，所以可以达到节能的目的，叠压给水设备运行的能耗分析。
叠压给水设备运行方式的各耗电指标如下：
电耗功率Pa：
Pa=QaHa-QaHj=Qa（Ha-Hj） （1）
电损耗功率P损：
P损=Pa-P标=Qa（Ha-H0） （2）
电损率δ：
δ=P损/Pa==×100% （3）
节省的电耗功率Pj：
Pj=QaHj （4）
所以，采用叠压给水运行方式相对于恒压变频调速方式泵站节电率λ为：
λ=Pj/P频==×100% （5）
从公式⑤可以看出，泵站在采用全自动管网直联叠压二次加压供水运行方式时，供水系统的节电率λ和市政管网的供水压力Hj成正比；与内网的压力Ha成反比，而与泵站的水量Qa无关。
5 稳流调节罐的容积计算
根据《建筑给水排水设计规范》第3.6.4条款计算设计流量、根据用户配置的用水器具及供水、用水时间额定、自来水进水量（由自来水管径、压力长度等条件确定）、顾客实际用水量、建筑物高度等数据来综合确定的。稳流调节罐是按照自来水满足顾客要求的情况下估算的，如果自来水管径很细或压力很低，进水流量不能满足用水高峰的要求，需要重新计算稳流调节罐的容积，计算公式如下：
V容积=（Q出一Q进）△t （6）
式中：
Q进——是用水高峰的自来水进水量（m3/h）：
Q出——用水高峰的顾客用水量（m3/h）；
△t——用水高峰持续时间（h）。
6 叠压供水技术存在的几个问题：
（1）叠压供水设备在来水不足时为了实现叠压功能必须以牺牲用户用水，即停止或减少水泵吸水作为代价。
（2）叠压供水设备仅仅解决了水泵吸水口处的压力临界于负压时水泵如何停止吸水的问题，但并没有对管网可能产生的影响（如水压波动、水表计量等）作全面的分析和预防。
（3）使用叠压供水设备时必须充分考虑当地城市管网系统的水力条件。叠压供水技术应用不当可能出现影响周围用户的水压、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水质下降等问题；过分的强调或夸大设备的“叠压”功能，是不科学的。在外部管网水力条件不匹配的情况下，任何设备都无法实现真正意义上的叠压。
7 结语
通过这几年来对叠压供水方式的探索及试用，已经充分证明了该种新技术具有节约能源、减少水质二次污染等优点，并且安全可靠，而且安装方便占地的面积少，确实可以有效的节能有些城市已经将一些市政加压泵站改装成了叠压供水的装置，取得了很好的节能效果，但叠压供水的应用仍然有一些限制。目前，我们要做的是尽快制订相关的叠压供水相关规范规程，以便这项技术早日合法地应用到更多的工程，为我国社会主义现代化贡献力量。
[关键词]叠压供水；能耗分析；应用条件；
中图分类号：TM431 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0395-01
1 建筑供水方式的变革
二次加压给水系统的发展经历了三个阶段：第一阶段是采用“储水池+水泵+高位水箱”的方法；第二阶段采用“储水池+变频调速水泵”的方法；第三阶段是应用“叠压给水设备”。前两个阶段的给水设备存在两个通病：一是有开放性的储水设施水质容易受到污染，二是带一定水压的市政供水进入储水池后都泄至大气压，未能利用上市政供水的余压，造成能量浪费。叠压给水设备克服了上述两个通病，另外，叠压给水设备不设储水池，节省了占地，经济效益明显，这正是叠压给水设备能得到迅速发展的原因。
2 叠压供水概述
自来水厂通过城市输、配水管道供水，水压一般在2kg/cm2左右，供水高度只为20m左右，即只能直接供水5层楼高，6层以上的建筑一般要进行二次加压才能供水这种技术的核心是叠压供水设备，该设备具有节水、节电、密封性能良好等优点，可以解决传统二次供水设施如水池、水箱存在的水质污染问题。叠压供水指的是供水设备在工作时，通过设备的控制方式、稳流补偿器与真空控制器的联合作用，消除水泵工作时产生的吸程，对自来水管网的动压没有影响，密闭的结构隔绝了与空气的接触，并且利用原有自来水的压力，实现压力“差多少补多少”的节能、无污染供水方式。
3 叠压供水的原理和配置
3.1 设备配置
以罐式两台泵为例，设备进口处设置倒流防止器、过滤器和一个稳流调节罐。稳流调节罐顶部设一个真空消除器或负压消除器，罐内设液位探测传感装置。两台水泵并联，并设有旁通管。
3.2 叠压供水设备的工作原理
通过微机控制变频调速来实现恒压供水。其根据实际情况设定用水点工作压力，并时刻监测市政管网压力，当压力低于用户所需压力时，微机自动控制子变频器启动，调节水泵轉速提高，直到管网压力上升到用户所需压力，并控制水泵以一恒定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高，当用水量减少时转速降低，时刻保证用户的用水压力恒定。自来水的压力越低，水泵的转速越高；自来水的压力越高，水泵的转速越低。当自来水的压力不小于用户所需的压力时，水泵停止运转。设备在运行过程中充分利用自来水的原有压力，又保证了用户供水压力恒定。
设备在运行过程中微机时刻监测市政管网和系统压力，自动控制真空抑制器及稳流补偿器米抑制负压的产生，既充分利用了市政管网的压力，又不产生负压，不对市政管网产生任何不良影响，保证了用水的安全性。叠压供水设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用足够的储存水量满足高峰期用水。且不会对自来水管网产生吸力。
3.3 负压消除装置
经过多年持续不断的改进，真空消除器有以下几种形式：①在进/排气阀上加设过滤膜装置，对进入稳流调节器的空气进行过滤，以保证水质清洁；②用带气囊的隔膜气压罐代替无气囊的缓冲水罐，保证空气与水的隔离；③自平衡式；④预压式等多种负压抑制方式，保证了设备不产生负压和不被空气污染。无论哪一种都应当在稳流调节器上装设压力传感装置和液位控制装置，当罐内压力低于设定值或罐内液位低于设定值时，强制水泵停止运行等等。应当说目前国内大多数叠压供水设备利用水力、机械或电气控制等措施，可以有效地防止水泵吸水时在管网中产生负压。
4 叠压供水与变频恒压供水的能耗分析
叠压给水设备运行方式是将叠压给水设备通过调节水罐直接与自来水管网连接，自动调节来水水量和压力，使自来水外管网叠压，内网自动恒压供水。此种给水方式充分利用了市政管网的初始给水压力Hj，水泵只是对Hj和所需供水压力Ha的差进行补压，所以可以达到节能的目的，叠压给水设备运行的能耗分析。
叠压给水设备运行方式的各耗电指标如下：
电耗功率Pa：
Pa=QaHa-QaHj=Qa（Ha-Hj） （1）
电损耗功率P损：
P损=Pa-P标=Qa（Ha-H0） （2）
电损率δ：
δ=P损/Pa==×100% （3）
节省的电耗功率Pj：
Pj=QaHj （4）
所以，采用叠压给水运行方式相对于恒压变频调速方式泵站节电率λ为：
λ=Pj/P频==×100% （5）
从公式⑤可以看出，泵站在采用全自动管网直联叠压二次加压供水运行方式时，供水系统的节电率λ和市政管网的供水压力Hj成正比；与内网的压力Ha成反比，而与泵站的水量Qa无关。
5 稳流调节罐的容积计算
根据《建筑给水排水设计规范》第3.6.4条款计算设计流量、根据用户配置的用水器具及供水、用水时间额定、自来水进水量（由自来水管径、压力长度等条件确定）、顾客实际用水量、建筑物高度等数据来综合确定的。稳流调节罐是按照自来水满足顾客要求的情况下估算的，如果自来水管径很细或压力很低，进水流量不能满足用水高峰的要求，需要重新计算稳流调节罐的容积，计算公式如下：
V容积=（Q出一Q进）△t （6）
式中：
Q进——是用水高峰的自来水进水量（m3/h）：
Q出——用水高峰的顾客用水量（m3/h）；
△t——用水高峰持续时间（h）。
6 叠压供水技术存在的几个问题：
（1）叠压供水设备在来水不足时为了实现叠压功能必须以牺牲用户用水，即停止或减少水泵吸水作为代价。
（2）叠压供水设备仅仅解决了水泵吸水口处的压力临界于负压时水泵如何停止吸水的问题，但并没有对管网可能产生的影响（如水压波动、水表计量等）作全面的分析和预防。
（3）使用叠压供水设备时必须充分考虑当地城市管网系统的水力条件。叠压供水技术应用不当可能出现影响周围用户的水压、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水质下降等问题；过分的强调或夸大设备的“叠压”功能，是不科学的。在外部管网水力条件不匹配的情况下，任何设备都无法实现真正意义上的叠压。
7 结语
通过这几年来对叠压供水方式的探索及试用，已经充分证明了该种新技术具有节约能源、减少水质二次污染等优点，并且安全可靠，而且安装方便占地的面积少，确实可以有效的节能有些城市已经将一些市政加压泵站改装成了叠压供水的装置，取得了很好的节能效果，但叠压供水的应用仍然有一些限制。目前，我们要做的是尽快制订相关的叠压供水相关规范规程，以便这项技术早日合法地应用到更多的工程，为我国社会主义现代化贡献力量。