摘要：结合工程实例，介绍了近年来应用广泛的无负压供水设备的工作原理,分析计算了罐式无负压供水设备的选型及节能效果，对无负压供水方式与传统供水方式进行了比较。
关键词：无负压设备；节能减排；供水方式
引言
义乌作为改革开发的先驱，是一个严重缺水的城市，为了经济可持续发展，义乌政府决定推行中水用于厕所及绿化用水，其中卿云府作为第一用罐式无负压供中水到用户厕所的高层住宅项目。传统供水方式通常是在地下室设置储水池，先将城市中水管网中的水存放到储水池,再用加压泵从储水池抽水向用户供水。这种传统的供水方式一方面浪费能源,另方面又容易造成水质的污染,同时增加用户水费差距的支出。从工程建设、运行管理、投资成本、供水的可性等方面来考虑，传统的供水方式不够经济、不够合理。
为了响应政府要求，该中水系统采用上海威派格智慧水务股份有限公司ZWG罐式无负压稳流供水装置,解决了二次加压难的问题。罐式无负压供水设备为全封闭式结构,是绿色环保型供水设备,能真正地消除供中水过程中产生的污染,并且无需建造水池、水箱，占用空间相对较少,节省了设备的初期投资及冲洗水池与水池消毒的费用。罐式无负压供水设备可以直接串接至市政管网,能充分利用中水管网的原有压力,在相同的供水需求下,可以选用功率相对较水的小的水泵及控制设备，同时,在小流量用水的情况下,可以利用中水水压直接供水而无需启动用水泵,因此,与传统的带水池的供水设备相比, 罐式无负压供水没备可以节约大量的运行成本及投资成本。
1、罐式无负压设备工作原理
罐式无负压供水设备的关键技术是:水泵直接连接在市政管网上，在水泵进水口与市政管网之间增设无负压供水装置，这样既不会产生负压，也不会影响其他用户的用水，还可以充分利用市政管网的原有压力，因此，是一种高效节能的给水形式。如图1所示，正常情况下，市政供水情况较好时（市政来水量大于用户用水量），市政来水通过无负压流量控制器，通过恒压腔的缓冲稳流稳压，到达水泵的入口端，经过水泵机组的叠压增压向用户供水，泵后一路水经过双向补偿器向稳压补偿罐的高压腔进行蓄水蓄能，（能量储存器可以预先充一定体积的氮气，与高压腔联通）。高峰时，系统时刻监测市政管网压力，当压力下降到临界保护压力的时候，无负压流量控制器（威派格专利号：ZL2007520149205.1）动作，自动调节从市政管道的取水量，保证市政管网不产生负压。同时通过双向补偿器（威派格专利号：ZL200710099417.8）转换，由高压腔，双向补偿器，出水汇总管相通的状态，转换成高压腔，双向补偿器，入水汇总管相通，能量储存器（威派格专利号：ZL200720149204.7）释放出一定压力一定体积的气体，保证稳压补偿罐高压腔的水最大限度补偿给入水汇总管，在一定时间内可以补充市政管网来水量的不足，与市政来水汇合，经水泵机组叠压增压向用户供水。小流量时，在不用水或者小流量用水量的情况下，水泵机组处于休眠状态，依靠能量储存器，高压腔，双向补偿器、出水会总管与用户管道相连，对用户管道起到稳压保压作用，可以避免水泵和控制系统频繁启动（图1）。
2、罐式无负压设备功能
2.1无负压功能
设备具备无负压功能，即设备具有对市政给水管网或有压管网不产生负压功能。
2.2全封闭、差量补偿、不间断供水功能、环保性
设备与水接触到的部分为全封闭无污染，并且设备在全封闭的基础上，能保证一定时间内，当用水量大于市政管网给水量时，高压腔中的储备水能及时补充，满足用户对水量和水压的需求。整个系统全密闭运行，不与空气接触，异物不能进入管网系统，设备过流部件均采用食品级不锈钢，水箱也配备304不锈钢，保证水质，见（图2）。
2.3无水自动停机、有水自动开机功能、连续运行功能
设备在水源无水时应能自动停机保护，并具有报警功能；水源水压恢复后能自动启动。即设备具有无水自动停机和有水自动开机功能，设备在额定供水流量及压力的条件下，连续运转不少于12h后，各部件不产生影响正常运行的故障，且水泵运转无杂音和其它异常现象。
2.4超压保护功能
设备设有超压保护功能，能保证设备在运行过程中出现超压时自动停止运行并报警，并在发生水锤时可以通过防水锤泄水阀进行卸压降低水锤的危害。设备超压消除后能自动恢复正常运行。
图2
3、罐式无负压供水设备在高层建筑中的选型及节能计算
3. 1工程概况
仓后01地块（卿云府）项目面积13.6万平方，有7幢高层组成，其需二次加压的总住户约552户，中水管网竖向分2个压力区，4-15层为加压低区，最不利供水点高度为：44.2m，加压总户数388户，其中一厨一卫194户，其中一厨二卫145户，一厨三卫49户；16-26层为加压高区，最不利供水点高度为：79.2m，加压总户数360户，其中一厨一卫150户，其中一厨二卫170户，一厨两卫40户。现场高峰期实测来水压力约为0.20MPa，有时管网压力甚至低于0.15MPa。
3.2 参数设计
1）每户一厨一卫时，每户的卫生器具及当量为：蹲便器1套（N=0. 5），用水定额：40L/(人.d)，户均人数：3.5人，用水时数：24h；时变化系数Kh=2.5，低区户数388户，最不利供水点高度为：44.2m高区360户，最不利供水点高度为：79.2m，经计算：低区小时用水 ，Q =15m3/h；加压低区：Hb≥1.1（44.2+10 +5）-15=51m，加压高区小时用水 ，Q=3.06L/S=11m3/h；加压高区：Hb≥1.1（79.2+10 +5）-15=89m。
3.3设备选型
加压低区设备参数：通过计算可得低区系统流量:Q=15m3/h ，扬程：H=51m，选设备型号为：80ZWG3/WDL10-6，加压高区设备参数高区系统流量:Q=11m3/h，扬程：H=89m，选设备型号为：80ZWG3/WDL5-18。该工程选择上海威派格智慧水务股份有限公司的高科技产品一无负压智能化系站。该无负压设备的优势有以下几点:
（1）节省占地空间，两套设备的占地面积为32 m2设备安装简便,只需接2个进水口与2个出水口。
（2）设备为全封间回路,不产生二次污染，井且可节约清理水池与水池消毒的费用。如果清理消毒费按50元/m2计算，每年池行的清理消业为2次，传统供水水池的体积为300 m3则1年可节约的清理消毒费为30 000元。
（3）可充分利用自来水管网的原有压力。自来水管网的压力为200 kPa ，这样，该设备只需在200 kPa压力的基础上再增加相应的压力,即可满足用户的供水需求同时,也可在后期运行的过程中节省大量的电费。
（4）水费差价节省：中水水费价格为1元/T, 生活给水水水费价格为2.53元/T,每户按5吨/月计算，一年可以节省费用（2.53-1）元×552户×5吨×12个月=50673元。
此工程选用的是罐式无负压设备，其供水设备为2套：其中1套供水设备组成了一个系统，该系统的水泵采用了西门子技术生产的水冷高效多级304不锈钢80ZWG3/WDL10-6泵(Q=15m3,H=51m，N=2.2Kw )，另外1套供水设备也组成了一个系统，该系统的水泵采用了西门子技术生产的水冷高效多级304不锈钢80ZWG3/WDL5-18泵(Q=11m3,H=89m，N=2.2Kw )。
3.4运行成本与节能效益分析
如果采用传统供水方式，则选用2台11 kW的泵组， 1d按工作16h计算,电费按0.65元/ (Kw/h)计算可得1年的运行成本为83512元。如采用无负压智能化泵站，选用2台11 kW的泵组，1d按工作16h计算，电费按0.65元/ (Kw/h)计算.1年的运行成本为55674元。通过计算可得节约的.电费为27838元，节能效果为34%，除此之外，1年可节约的清理消毒费为30 000元,1年可节约的水费差价50673元，合计节约的费用为108511元。
4、施工完成效果
5、结语
无负压供水设备为个封闭式结构，是一种绿色环保节能型供水设备，其具有无需建设储水池，节约占地面积、节省投资、安装使用及检修管理便于操作作、降低了污染、可与中水管网直接连接、能充分地利用管网的压力、节水节电等优点，同时可以缓解义乌缺水情况，为经济可持续发展注入活力。
参考文献
［1］《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）；
［2］ GB50555-2010民用建筑节水设计标准；
［3］GB17051-1997《二次供水设施卫生规范》；
［4］《给水排水设计手册》第二册；
［5］《生活饮用水卫生标准》（GB5749）.
［6］二次供水消毒设备选用与安装--02SS104.
论文作者:陈设存
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/12
标签：设备论文; 负压论文; 管网论文; 市政论文; 水泵论文; 压力论文; 用水论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;