浅析无负压供水技术

摘要：阐述了管网叠压（ 无负压） 供水设备的工作原理、特点以及存在的问题，分析了管网叠压（ 无负压） 供水设备的作用，并简要的说明在选用管网叠压（ 无负压） 供水设备时应考虑的因素，就相应问题提出了合理的建议。

关键词：管网叠压（无负压） ；供水设备；工作原理

管网叠压供水设备是在变频恒压供水设备上发展起来的，主要由稳流补偿器、水泵、智能控制系统等组成。管网叠压供水设备系统见图1。

1.无负压供水系统设备作用分析

为了减小直接抽吸对市政供水的影响， 一般应在设备入口管道上串接了一个承压贮水容器。主要起缓冲作用（动态补偿作用） 的水罐称为缓冲罐； 平时无动态缓冲作用仅在市政管无水压时才起备用水源作用的水罐称为水源罐。

配套缓冲罐的接力增压设备与配套水源罐的接力增压设备运行原理有一定差异，下面分别予以说明。

2.1配套缓冲罐的设备

成套设备一般由缓冲罐、水泵机组、气压罐控制柜及控制仪

表组成。

缓冲罐即可串接使用，也可并接使用（进出水为同一管道，作为分支与市政管路相接）。

（2）水泵机组：选用本公司具有非过载特性的水泵，其工作特性可以适应水源的较大范围内的压力变化，不会产生过载现象。

（3）气压罐：其作用与通常2 次增压供水设备中的气压罐相同，本系列标准产品采用的隔膜式微型气压罐，主要利用其保压功能，有利于设备的智能化自动节能控制。

（4）变频控制柜：可采用全变频控制系统，即所有水泵均采用变频调速拖动，也可采用部分变频控制系统（样本标准产品只有1 台泵为变频调速拖动）。

（5）旁通管路：如果市政供水平时能够满足水压要求，仅在供水高峰时压力不足，可加载旁通管路，可使市政下拉供水与增压供水实现自动切换运行。

①当市政管网高压时，设备处于停机状态，市政水源过缓冲罐、旁通管路直接向用户管网供水。

②当市政管网欠压时，设备自动启动，在原有水压基础上变频调速增压（恒压）供水，由于是按"差多少，补多少"的原则增压，所以在全流量范围即满足了用户恒压供水的需求，同时又实现了高效节能运行。运行过程中密闭的缓冲罐相当一段管路，新鲜卫生的自来水不断流过水源罐，不会遭受外界污染。

③设备运行中，缓冲罐部分容积为压缩空气（其压力与市政水压相同），因而贮存了一定压力势能，靠此贮能可大大减缓各种冲击对市政水源的影响，同时对市政供水具有动态的削峰补偿作用。当市政服务压力从P2 降至P1 时，缓冲罐提供的最大补偿水量与缓冲罐总容积关系为：

2.2配套水源罐的设备

成套设备一般由自动隔离阀（选购件）、水源罐（或承压水池）、水泵机组、气压罐、变频控制柜（含控制仪表）组成。

（1）自动隔离阀或节流装置（选购件）：用于隔离市政水源，可任意设定动作压力，当市政水源压力低于该值时，隔离装置动作，切换到水源罐或承压水池供水。也可考虑使用廉价的节流装置代替隔离阀，限制最大进水流量，供水不足部分靠水源罐补偿。

（2）水源罐：给水运行时罐内全部容积充满了水，由于无压缩空气贮能，对各种冲击的缓冲作用和对市政水源的动态补偿效果不如缓冲罐。但当市政水源压力太低，水源罐出水（供水）大于进水量时，罐内贮水容积可全部用来补偿市政水源的不足。

水源罐提供补偿水量期间，靠真空抑制器使空气自动进入罐体，可避免对高下管网造成负压抽吸作用（即所谓无负压无吸程）。

水源罐只能串接在进水管路中使用。

（3）承压水池：一般为钢筋混凝土结构，与水源罐工作原理相同，因其容积大，对市政供水具有很好的削峰填谷作用，适用于全国各地各种市政水源情况。当市政供水管网因故停水期间可由承压水池提供一定时间的供水水源，适用于客户要求高可靠供水的场合。

（4）水泵机组：选用本公司具有非过载特性的水泵，其工作特性可适应市政水源的较大范围内的压力变化，不会产生过载现象。

（5）气压罐：其作用与通常2 次增压供水设备中的气压罐相同，标准产品设计中采用隔膜微型气压罐，主要利用其保压功能，有利于设备的智能化自动节能控制。

（6）变频控制柜：可选择采用全变频技术方案，即所有水泵均采用变频拖动，也可采用部分变频技术方案（只有一台泵为变频调速拖动）。

（7）旁通管路：如果市政供水平时满足水气要求，仅在供水高峰时压力不足，可加载旁通管路，使市政直接供水与增压供水自动切换运行[7-8]。

3. 结论和建议

（1）管网叠压供水技术的最大优势在于可以利用供水管网剩余水压和避免来自外界的二次污染，需要解决的主要问题是消除对供水管网的不利影响，应用的根本前提是供水管网的供水能力有保障。

（2）管网叠压供水设备正常运行时可有效避免来自外界的二次污染，但系统设置了稳流罐或旁通管，采用空气接触消除负压时，仍然存在水质安全隐患，需要考虑定期清洗、消毒。

（3）安装高程较低的管网叠压供水设备，采用负压消除技术不能保证供水管网所需的最小自由水头，应采用限流控制技术，避免过量抽水。

（4）通过基础理论研究和工程实践资料积累逐步完善管网叠压供水设备入网标准，供水企业应通过管网水力计算及在线监测等方式对各区域的最大供水能力进行充分的评估，加强供水管网基础设施建设，通过增大部分“瓶颈”管段（主要是街坊管）的直径等技术措施增强市政管网的供水保障能力。

（5）稳流罐的有效容积应该根据供水管网正常运行时进水管的补水能力、建筑内部用水量及其变化规律通过计算确定。

（6）对供水管网压力能够直接供水的区域采用独立的竖向分区，以减小叠压供水设备规格，降低工程投资和运行费用。

参考文献：

[1] 陈卫国，张于辉.试论无负压设备在城市供水中的应用[J].民营科技，2009 （2）：10

[2] 商庆山，曹 成. 浅谈管网叠压（ 无负压） 供水设备的性能及应用[J].给水排水动态，2006（4）：7

[3] 任永华.管网叠压供水设备原理及应用[J].山西建筑，2008，34（22）：189

[4] 常金秋.浅谈管网叠压供水[J].上海应用技术学院学报，2008，8（1）：22-23

[5] 张 炜.无负压供水技术在城市自来水供水系统中的应用分析与比较[J].四川建材，2009，35（148）：323-324

作者简介：李非（1982- ），男，汉族，河北保定人，华北电力大学动力工程系，工程师，主要研究方向：动力工程及工程热物理。