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摘要:无负压(无吸程)管网给水设备作为一种比普通变频调速给水设备更节能节电,又能避免自来水水质二次污染的给水增压新设备。本文结合某小区无负压供水设备应用实例,简述了无负压方案与传统设计方案优缺点对比,得出无负压供水设备具有卫生无污染、设备管理方便简单、不浪费能源、技术含量高等优点,以供同行探讨。
关键词：建筑给排水; 无负压供水; 应用
中图分类号：S276 文献标识码： A
引言：
无负压供水系统是在传统恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式。也是国家重点推广的高科技产品,无负压给水设备是直接串联到市政给水管网或原有管网上加压,有效利用原有管网压力达到节能的目的而对市政给水管网或有压管网不产生负压,能稳定和调节流量的给水设备,由水泵、稳流补偿器、真空抑制器、控制柜、控制仪表、管道及阀门组成。就现在,无论是设计者、还是房地产开发商,在讨论设置或改造增压给水设备时,往往都会先想到是否可以采用管网叠压式(无负压)给水设备。
1.节水在建筑给水排水设计中的应用
1.1多高层建筑中应充分利用市政给水管网的供水压力
在多高层建筑中（多高层建筑是指五层及五层以上建筑），城市管网水压难以完全满足其供水要求，在以往的工程设计中，将市政给水管直接引入地下贮水池，再由水泵提升到水箱后供水，这样就白白浪费了市政给水管网的自由水头，极不经济，因此应根据市政管网提供的水压（或在接口处接压力表测出水压），来确定市政管网的水压能满足一至几层的供水要求，然后进行分区。另对低层的住宅楼，若夜间水能上到楼顶，而白天高峰期水不能到达顶部几层时，则应优先选用仅设屋顶水箱的供水方式，这样即能市政水在夜间贮在屋顶水箱，又能保证白天用水高峰时的流量和压力。但对小高屋建筑来说，城市水压仅能保证n层以下用水，那么可分区供水，n层以上由市政管网——直接入网叠压式变频给水设备——用水点（该地自来水公司许可的条件下）；或n层以上由市政管网——水池——水泵——水箱——用水点或n层以上由市政管网——水池——变频给水设备——用水点这样充分利用了市政管网的可用水头，起到了节能的效果。
1.2应注意生活给水管道中超压的问题
《建筑给排水设计规范》规定生活给水系统最低层的用水点压力不宜超过400Kpa，但在实际上生活给水系统竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题。因为即使在分区后各区最低层配水点的静水压仍高达300Kpa左右，而在进行设计流量时，卫生器具的额定流量是在流出水头为20-30Kpa的前提条件下所得的，那么不采取减压节流的措施，卫生器具的实际出水量将会是额定流量的4-5倍。随之带来了水量浪费，水压过高，漏水量增加的弊病，同时易产生水击，噪声和振动，致使管件损坏破裂。
1.3 消防水池的节水节能措施
对于同层建筑或成片小区来说，尽可能共用一个消防水池、一个消防水箱和一套加压系统，即以区域集中消防加压贮水系统取代各建筑物中的单个消防加压贮水系统，可以节省工程建筑和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，同时可避免多座贮人水池的大量消防贮水及定期换水而造成水资源的浪费。由于消防贮水要求满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量，这样消防贮水池所贮的水量很大，又由于如无火灾的话平时消防水禁止使用，那么水在贮水池中停留时间过长，余氯量早已耗尽，而情致水质的恶化，变成脏水臭水，因此消防水池也要定期放水，水的浪费。因此还可考虑消防水水池与生活杂用水水池合建或与游泳池。水景合建，使消防水池的水流动起来，这样消防水池的水不至于变成死水，达到节水和一水多用目的。
1.4集中热水供应系统必须减小或消除冷水量的浪费
大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象，主要体现在开启热水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流很多冷水，之后才能将温度调至正常。
2.无负压供水设备的优点
2.1设备投资省，占地面积小，无需修建蓄水池或水箱，也不需设置大型气压罐，一节省了投资，充分利用了自来水管网1次供水压力，加压泵选型可以减小，设备投资减少。二节约了系统占地面积，充分利用节约的土地提高地產利用率，符合国家节约土地资源的要求。
2.2卫生无污染，供水系统从自来水管网至用户水龙头为全密封结构，污染物不会进入系统；水体不与空气直接接触，过流部件采用食品级不锈钢制作，不对水质产生污染。
2.3节能效果显著，设备直接与自来水管网串接，在自来水厂一次供水管网压力的基础上叠加所需的压力，差多少，补多少，能充分利用管网的余压；用水低峰期，设备甚至不需运行，节能效果显著，与传统给水设备比，节能达30％～60％。
2.4安装简便，无负压叠压供水设备为成套供应用户，现场只需联接进出水管，施工周期短，安装简单。
2.5运行成本低，由于加压泵的选型较小，而且可采用多泵关联供水，在用水低峰期直接利用城市一次供水压力供水，设备不需启泵或只启动1台泵足以满足用水需要，用水高峰时才会启动其他泵。因此，设备运行过程中能耗非常低，降低了运行成本。
2.6停电不会停止供水，由于设备有一条公共供水管路与用户管网直接相通，在停电时加压泵虽停止工作，但自来水厂一次供水压力仍可维持供水。
2.7管理维护简便，无负压叠压供水设备为微机全自动控制变频调速运行，停电设备自动停机，来电自动开机，完善的故障检测、诊断技术和报警提醒使得设备的管理维护异常简便；由于不会产生污染，因此无需麻烦的清洗工作。
3.无负压供水设备的工作原理
自来水管网的水通过进水管道部分进入稳流补偿罐，稳流补偿罐内空气通过负压消除器排出，直至罐内水满，设备通电置于自动工作状态。控制系统对设备进水总管压力与用户管网压力实时检测，并将压力信号转换为数字信号储存于寄存器中，与预先从触摸式人机界面设置的并储存于寄存器的压力设定值进行闭环运算，并将结果转换为模拟量以控制变频器的输出频率，控制水泵的运行转速，在市政供水量大于用户用水量时根据用户管网压力自动调节水泵转速，保证用户管网压力恒定；在市政供水量小于用户用水量时，及时调低水泵转速，控制供给用户的水量，确保给水设备不对市政管网产生。
4.无负压供水设备的设计特点
4.1变频供水系统关键的调节部件是变频器，控制设备是可编程控制器和人机界面触摸屏，采用双变频器交互切换的设计，在水泵切换时，能保证系统水压不会波动。
4.2稳流罐选择不锈钢稳流罐，该罐为立式或卧式结构，严格按照国标GBl50《钢制压力容器》生产。稳流材质采用SUS304-2B食品级不锈钢，具有较强的耐腐性，符合国家卫生饮用水设备标准；稳流罐耐压0.6MPa，具有较好的气密性；罐体进出口为法兰连接方式，方便与系统其他设备的连接；稳流罐下方设置有排污口。侧面安装了不锈钢液位计，罐中水位情况一目了然，整个罐体采用镜面抛光技术，十分美观。
5.结束语
通过这几年对无负压管网压供水方式的探索及试用，我们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，它是一种真正意义上的环保节能优质产品。在目前，我们要做的是尽快制定相关的无负压供水相关规范程，以便这项技术早日合法地应用到更多的工程，对提高给水系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]GB50015-2003，建筑给水排水设计规范.
[2]高层建筑给水排水设计手册.第二版，湖南科技技术出版社出版
[3]李广贺．水资源利用与保护［M］．北京：中国建筑工业出版社，2002：209-217.
[4]原妙丽．对建筑给排水节水措施的探讨［J］．科技情报开发与经济，2007(17)：81-82.
[5]李伟旭，吴晓煜．建筑节水的一些新途径［J］．沿海企业与科技，2007(7)：147-149.
关键词：建筑给排水; 无负压供水; 应用
中图分类号：S276 文献标识码： A
引言：
无负压供水系统是在传统恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式。也是国家重点推广的高科技产品,无负压给水设备是直接串联到市政给水管网或原有管网上加压,有效利用原有管网压力达到节能的目的而对市政给水管网或有压管网不产生负压,能稳定和调节流量的给水设备,由水泵、稳流补偿器、真空抑制器、控制柜、控制仪表、管道及阀门组成。就现在,无论是设计者、还是房地产开发商,在讨论设置或改造增压给水设备时,往往都会先想到是否可以采用管网叠压式(无负压)给水设备。
1.节水在建筑给水排水设计中的应用
1.1多高层建筑中应充分利用市政给水管网的供水压力
在多高层建筑中（多高层建筑是指五层及五层以上建筑），城市管网水压难以完全满足其供水要求，在以往的工程设计中，将市政给水管直接引入地下贮水池，再由水泵提升到水箱后供水，这样就白白浪费了市政给水管网的自由水头，极不经济，因此应根据市政管网提供的水压（或在接口处接压力表测出水压），来确定市政管网的水压能满足一至几层的供水要求，然后进行分区。另对低层的住宅楼，若夜间水能上到楼顶，而白天高峰期水不能到达顶部几层时，则应优先选用仅设屋顶水箱的供水方式，这样即能市政水在夜间贮在屋顶水箱，又能保证白天用水高峰时的流量和压力。但对小高屋建筑来说，城市水压仅能保证n层以下用水，那么可分区供水，n层以上由市政管网——直接入网叠压式变频给水设备——用水点（该地自来水公司许可的条件下）；或n层以上由市政管网——水池——水泵——水箱——用水点或n层以上由市政管网——水池——变频给水设备——用水点这样充分利用了市政管网的可用水头，起到了节能的效果。
1.2应注意生活给水管道中超压的问题
《建筑给排水设计规范》规定生活给水系统最低层的用水点压力不宜超过400Kpa，但在实际上生活给水系统竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题。因为即使在分区后各区最低层配水点的静水压仍高达300Kpa左右，而在进行设计流量时，卫生器具的额定流量是在流出水头为20-30Kpa的前提条件下所得的，那么不采取减压节流的措施，卫生器具的实际出水量将会是额定流量的4-5倍。随之带来了水量浪费，水压过高，漏水量增加的弊病，同时易产生水击，噪声和振动，致使管件损坏破裂。
1.3 消防水池的节水节能措施
对于同层建筑或成片小区来说，尽可能共用一个消防水池、一个消防水箱和一套加压系统，即以区域集中消防加压贮水系统取代各建筑物中的单个消防加压贮水系统，可以节省工程建筑和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，同时可避免多座贮人水池的大量消防贮水及定期换水而造成水资源的浪费。由于消防贮水要求满足在火灾延续时间内室内外消防用水总量，这样消防贮水池所贮的水量很大，又由于如无火灾的话平时消防水禁止使用，那么水在贮水池中停留时间过长，余氯量早已耗尽，而情致水质的恶化，变成脏水臭水，因此消防水池也要定期放水，水的浪费。因此还可考虑消防水水池与生活杂用水水池合建或与游泳池。水景合建，使消防水池的水流动起来，这样消防水池的水不至于变成死水，达到节水和一水多用目的。
1.4集中热水供应系统必须减小或消除冷水量的浪费
大多数集中热水供应系统存在严重的浪费现象，主要体现在开启热水装置后，不能及时获得满足使用温度的热水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。这种水流的浪费现象是设计、施工、管理等多方面原因造成的。如在设计中未考虑热水循环系统多环路阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环路中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水的进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流很多冷水，之后才能将温度调至正常。
2.无负压供水设备的优点
2.1设备投资省，占地面积小，无需修建蓄水池或水箱，也不需设置大型气压罐，一节省了投资，充分利用了自来水管网1次供水压力，加压泵选型可以减小，设备投资减少。二节约了系统占地面积，充分利用节约的土地提高地產利用率，符合国家节约土地资源的要求。
2.2卫生无污染，供水系统从自来水管网至用户水龙头为全密封结构，污染物不会进入系统；水体不与空气直接接触，过流部件采用食品级不锈钢制作，不对水质产生污染。
2.3节能效果显著，设备直接与自来水管网串接，在自来水厂一次供水管网压力的基础上叠加所需的压力，差多少，补多少，能充分利用管网的余压；用水低峰期，设备甚至不需运行，节能效果显著，与传统给水设备比，节能达30％～60％。
2.4安装简便，无负压叠压供水设备为成套供应用户，现场只需联接进出水管，施工周期短，安装简单。
2.5运行成本低，由于加压泵的选型较小，而且可采用多泵关联供水，在用水低峰期直接利用城市一次供水压力供水，设备不需启泵或只启动1台泵足以满足用水需要，用水高峰时才会启动其他泵。因此，设备运行过程中能耗非常低，降低了运行成本。
2.6停电不会停止供水，由于设备有一条公共供水管路与用户管网直接相通，在停电时加压泵虽停止工作，但自来水厂一次供水压力仍可维持供水。
2.7管理维护简便，无负压叠压供水设备为微机全自动控制变频调速运行，停电设备自动停机，来电自动开机，完善的故障检测、诊断技术和报警提醒使得设备的管理维护异常简便；由于不会产生污染，因此无需麻烦的清洗工作。
3.无负压供水设备的工作原理
自来水管网的水通过进水管道部分进入稳流补偿罐，稳流补偿罐内空气通过负压消除器排出，直至罐内水满，设备通电置于自动工作状态。控制系统对设备进水总管压力与用户管网压力实时检测，并将压力信号转换为数字信号储存于寄存器中，与预先从触摸式人机界面设置的并储存于寄存器的压力设定值进行闭环运算，并将结果转换为模拟量以控制变频器的输出频率，控制水泵的运行转速，在市政供水量大于用户用水量时根据用户管网压力自动调节水泵转速，保证用户管网压力恒定；在市政供水量小于用户用水量时，及时调低水泵转速，控制供给用户的水量，确保给水设备不对市政管网产生。
4.无负压供水设备的设计特点
4.1变频供水系统关键的调节部件是变频器，控制设备是可编程控制器和人机界面触摸屏，采用双变频器交互切换的设计，在水泵切换时，能保证系统水压不会波动。
4.2稳流罐选择不锈钢稳流罐，该罐为立式或卧式结构，严格按照国标GBl50《钢制压力容器》生产。稳流材质采用SUS304-2B食品级不锈钢，具有较强的耐腐性，符合国家卫生饮用水设备标准；稳流罐耐压0.6MPa，具有较好的气密性；罐体进出口为法兰连接方式，方便与系统其他设备的连接；稳流罐下方设置有排污口。侧面安装了不锈钢液位计，罐中水位情况一目了然，整个罐体采用镜面抛光技术，十分美观。
5.结束语
通过这几年对无负压管网压供水方式的探索及试用，我们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，它是一种真正意义上的环保节能优质产品。在目前，我们要做的是尽快制定相关的无负压供水相关规范程，以便这项技术早日合法地应用到更多的工程，对提高给水系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]GB50015-2003，建筑给水排水设计规范.
[2]高层建筑给水排水设计手册.第二版，湖南科技技术出版社出版
[3]李广贺．水资源利用与保护［M］．北京：中国建筑工业出版社，2002：209-217.
[4]原妙丽．对建筑给排水节水措施的探讨［J］．科技情报开发与经济，2007(17)：81-82.
[5]李伟旭，吴晓煜．建筑节水的一些新途径［J］．沿海企业与科技，2007(7)：147-149.