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市政水壓在高層建筑生活給水系統(tǒng)中的合理利用論文
一、目前高層建筑給水現(xiàn)狀
目前我國城市自來水的壓力在非高峰用水時，一般市政給水管網(wǎng)壓力均在0.15～0.35MPa，此壓力值能滿足低層和多層建筑的給水要求，但滿足不了高層建筑的需要。由于國家規(guī)定城市供水條例“禁止在城市公共供水管道上直接裝泵抽水”。由于市政供水存在一定的余壓，高層建筑在進行供水分區(qū)時，應充分利用市政給水管網(wǎng)的可用水頭，直接對高層建筑下面幾層供水，對于節(jié)能和安全供水都是十分有利的，它可以節(jié)省很大一部分提升水上樓的能耗，因為高層建筑中用水量大的部門，如公共浴室、洗衣房、汽車庫、餐廳、美發(fā)廳等一般都在建筑的下面幾層，這部分用水量占建筑物總用水量相當大的比例。但是對于市政給水管網(wǎng)壓力不能滿足的建筑高區(qū)部分的用水，還是需要將市政給水引入儲水池或水箱，再加壓供水，同樣會造成能量的浪費。因此，不少供水設備廠家經(jīng)過深入研究，研制出了無負壓變頻供水設備。
二、無負壓給水系統(tǒng)在高層建筑給水中的引入
1.無負壓給水系統(tǒng)概述
傳統(tǒng)的城市供水系統(tǒng)把從給水廠送水到用戶水龍頭的全過程分為一次供水和二次供水兩個相對獨立的系統(tǒng)，而無負壓供水系統(tǒng)是將二者結(jié)合成為一個整體的系統(tǒng)，變二次供水為一次直接供水到戶。無負壓給水設備則是該系統(tǒng)可以使用的設備。無負壓自動供水設備是指直接連接到供水管網(wǎng)上的增壓設備或可稱為管網(wǎng)增壓供水設備、管網(wǎng)直接加壓供水設備等。無負壓自動供水系統(tǒng)的主要優(yōu)勢有：
�、倥c自來水管道直接串聯(lián)，充分利用室外市政給水管網(wǎng)的水壓，可以減少水泵的揚程，自來水壓力能滿足供水要求時，通過設備的旁通管，直接由自來水供水，設備停止工作。節(jié)能效果明顯，設備運行費用低，經(jīng)濟效果明顯。
�、谑∪ニ�、水池等設施，節(jié)省建筑物內(nèi)用的空間，簡化給水系統(tǒng)設計。
�、廴∠涞葍λ莘e，減少生產(chǎn)二次污染的環(huán)節(jié)。
�、軅鹘y(tǒng)的二次加壓供水方式，存在建筑內(nèi)停電即停水，無負壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設備停電時可通過旁通管，直接利用自來水壓力部分供水。
2.無負壓給水系統(tǒng)的組成
無負壓管網(wǎng)增壓設備主要由穩(wěn)流補償器，真空抑制器、壓力傳感器、變頻供水泵和中央控制器組成。穩(wěn)流補償器為一承壓水罐，直接與市政供水管網(wǎng)相連接，起到蓄水和穩(wěn)壓作用；變頻泵根據(jù)壓力傳感器傳出的壓力信號，由穩(wěn)流補償器進水進行二次加壓，為用戶供水；真空抑制器根據(jù)穩(wěn)流補償器內(nèi)的壓力自動控制啟閉，平衡穩(wěn)流補償器內(nèi)壓力使之不產(chǎn)生負壓，從而避免水泵與管網(wǎng)直接連接運行時對管網(wǎng)內(nèi)其他用戶供水壓力產(chǎn)生影響；中央控制器可對系統(tǒng)內(nèi)各部分壓力、流量信號進行分析計算，對真空抑制器和供水泵發(fā)出控制信號。設系統(tǒng)（圖1）所接供水管網(wǎng)入口壓力為P1，用戶側(cè)需要的供水壓力為P2，穩(wěn)流補償器內(nèi)的壓力為P0（忽略穩(wěn)流補償器內(nèi)液位不同所造成的壓差），設備的進水量為Q1，向用戶的供水量為Q2，則P1－P0＝SQ12，P0＝P1－SQ12，P2＝P0+△h，式中S——設備入口管段的管道阻力特性系數(shù)；△h——供水泵的揚程（水泵連接段管阻力忽略不計）。對于二次加壓系統(tǒng)，在大多數(shù)情況下供水管網(wǎng)的進水壓力低于用戶側(cè)需要的供水壓力即P1＜P2，此時供水泵變頻調(diào)速運行，維持設備供水出口壓力始終為P2。1）當用水量Q2為0時，P0＝P1，此時水泵維持最小轉(zhuǎn)速，水泵揚程△h＝P2-P1；2）隨著用戶用水量的增大，穩(wěn)流補償器內(nèi)的壓力P0由P1開始逐漸減小，但始終大于大氣壓力即0＜P0＜P1，此時水泵揚程△h＝P2-P0＝P2-P1+SQ2，設備的進水量Q1隨著供水量Q2的增大而增大，且始終保持Q1＝Q2；3）若某個時間用戶的用水量短時間內(nèi)超過QA增大至QB，穩(wěn)流補償器內(nèi)的壓力開始有進一步下降的趨勢，此時控制器發(fā)出信號，真空抑制器開始工作，維持穩(wěn)流補償器內(nèi)的壓力P0＝0，從而避免負壓產(chǎn)生。因此時進水量仍保持為QA且QA＜QB，穩(wěn)流補償器內(nèi)水位開始下降，當達到最低水位時，控制器發(fā)出信號，水泵停止運行同時發(fā)出報警信號。若穩(wěn)流補償器內(nèi)有效體積為V，則這一供水過程最大可持續(xù)時間T＝V/（QB-QA），因此在QB流量下供水持續(xù)時間超過T時，供水設備將停止運行出現(xiàn)斷流，等到穩(wěn)流補償器第二次充滿水時，才能恢復運行。
3.無負壓給水系統(tǒng)的適用范圍和設計方法
無負壓給水系統(tǒng)的流量范圍為：1～10000m3/h，壓力范圍0～2.5MPa，壓力調(diào)節(jié)精度≤0.01MPa，環(huán)境溫度0～40℃，相對濕度90%以下（電控部分），電源380V（1±10%）、50HZ±2HZ�？刂品绞剑簡闻_或多臺并聯(lián)，出口變壓或恒壓。工頻啟動方式：電機功率≤15kW直接啟動，電機功率＞15kW降壓啟動。操作方式：變頻自動、工頻手動，無負壓自動供水系統(tǒng)設計適用于市政自來水管網(wǎng)壓力不足地區(qū)的二次加壓供水。在設計中，變頻調(diào)速水泵的出水量應按給水系統(tǒng)的設計秒流確定；水泵揚程計算時應考慮利用室外給水管網(wǎng)的最小水壓，由于室外給水管網(wǎng)的水壓晝夜、四季的變化，為了防止超壓情況的發(fā)生，應按室外給水管網(wǎng)的最大水壓疊加水泵的揚程值，核定水泵出口處的最大壓力，考慮是否對管道的配件和附件造成損害。
4.無負壓給水設備管網(wǎng)準用的技術條件
管網(wǎng)之所以要有限制性地準用無負壓設備，是因為該類設備的使用，會涉及到管網(wǎng)供應能力、管網(wǎng)運行安全和水質(zhì)安全等三個方面。所謂準用技術條件，也就是管網(wǎng)對設備接入的技術要求或技術規(guī)范，在設備性能和使用環(huán)境可以滿足以下三項要求時允許其接入管網(wǎng)使用
�、賾诠芫W(wǎng)限定的流量下運轉(zhuǎn)，不得超量取水直接加壓供水，取消了水池、水箱，失去了儲水調(diào)峰的中間環(huán)節(jié)，用水高峰流量直接由管網(wǎng)供給，使管網(wǎng)高時流量和時變化系數(shù)增大。勢必要求水廠提高送水壓力以達到管網(wǎng)末端服務壓力。但水廠供水壓力的提高會引起電耗增高、供水成本加大、漏水率上升、管網(wǎng)布局不合理以及管網(wǎng)運行調(diào)度不及時等一系列連鎖反應。在這些課題尚無定論的時候，只能是在基本上不改變供水現(xiàn)狀和格局的限定條件下擴大直接供水范圍，即可先利用當前管網(wǎng)的富裕水頭、冗余的供水能力來擴展直接供水范圍，根據(jù)管網(wǎng)能力有選擇、有限制地使用該類設備。
②應具有防止負壓、壓力振蕩及回流的有效功能管道中出現(xiàn)負壓和隨之而來的氣囊、氣阻、壓力振蕩、倒流及水錘等是危及管網(wǎng)安全或產(chǎn)生隱患的重要因素。因此，對直接抽水設備的首要功能要求就是為了保證管網(wǎng)安全而沒有負壓。
�、蹜舷嚓P規(guī)定在管網(wǎng)上使用的無負壓給水設備必須符合國家和地方生活飲用水衛(wèi)生監(jiān)督管理辦法（條例）及涉水產(chǎn)品安全衛(wèi)生的有關規(guī)定。
三、結(jié)語
無負壓自動供水設備應用于管網(wǎng)二次加壓，可提高供水水質(zhì)，節(jié)能效果理想，運行費用較低，總體上滿足節(jié)能和生活飲用水安全的要求。在具體工程實踐中，需要綜合考慮當?shù)厥姓┧芫W(wǎng)的壓力和用戶實際用水的特征，經(jīng)過經(jīng)濟技術比較后確定是否選用。
參考文獻：
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