论文部分内容阅读
【摘 要】介绍无负压供水设备在西安西荷花园项目生活给水工程中的应用及其供水方式，计算依据以及方案选型计算及技术措施，总结出无负压给水设备的特点。
【关键词】无负压；供水设备；变频；节能环保
On the non-negative pressure water supply equipment in a project application
Yang Teng-yu,Liu Xian-chuang
(China construction seventh Engineering Division Corp. Ltd. General Contracting Company Zhengzhou Henan 450000)
【Abstract】No negative pressure water equipment described in Xianxihe Garden Project water supply project of life,and its water supply,calculated on the basis and the calculation and selection program of technical measures,summed up the characteristics of non-negative pressure water equipment.
【Key words】No negative pressure;Water supply equipment;Frequency;Energy saving and environmental protection
1. 引言
中国第一台无负压供水设备于1997年研制成功并投放市场，一直没能得到推广使用。直到2003年“非典”期间，人们才对二次供水污染的严重性有了清醒的认识，特别是经北京小汤山医院使用后，无负压供水设备具有的彻底解决二次供水污染等优点，终于引起世人的关注。加之这种设备在节能、节水、节地、节省建设资金等方面具有显著优势，成为了取代传统二次供水的首选设备，不少国家机关、高档宾馆、大专院校和高级住宅区此后在改造或新建工程时，都指定使用无负压供水设备，从而导致市场需求骤然升温。
无负压供水技术是对传统的二次供水技术的革新，在市政管网压力允许的情况下，当供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，真空抑制器打开，空气进入稳流补偿器中，使原本封闭的补偿器变为断流水箱，抑制负压产生，另在稳流补偿器中设置液位控制，当低于低位时，水泵停止工作，从而达到节能环保卫生的目的。
2. 某项目无负压供水设备应用实例
该项目位于西安市内，最高层为32层( 92.3m)共计4个栋号，泵房为地下1层(-6.7m)。1层～11层为低区供水，12层～22层为中区供水，23层～32层为高区供水。低区的服务用户数量为352户；泵房进水管径为DN200，出水管径为DNl00。中区的服务用户数量为352户；泵房进水管径为DN2000，出水管径为DNl00。高区的服务用户数量为320户；泵房进管径为DN200，出水管径为DNl00。自来水压力为0.30 MPa。泵房进水及出水均采用钢塑复合管连接。
设计院原设计：低区供水选择WWG63-42-2型无负压供水设备，CR32-3泵2台，中区供水选择WWG63-68-2型无负压供水设备，CR32-5泵2台，高区供水选择WWG53-98-2型无负压供水设备，CR32-6泵2台。与市政管网连接，不用设水箱、消毒器，直接加压供给用户。供水方式：市政自来水一WWG无负压供水设备一用水点。经我方与设计院、甲方实地测算论证后，决定低区、中区供水共用一台供水设备，在低区供水系统上加2套减压装置，阀后压力为0.75MPa。高区不变。
供水平面布置图如图1：
图1 供水平面布置图
方案选型计算如下：
计算依据：GB 50015-2003建筑给水排水设计规范第3.6.4条款。
2.1 设计生活给水流量根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用小时系数，按下式计算出最大用水时卫生器具给水当量平均流出概率：
U0=q0•m•kb/0.2•Ng•T•3600
其中，U0为生活给水管道最大用水时卫生器具给水当量流出概率，％；q0为最高用水日的用水定额，取230 L／(人•d)；m为每户用水人数，平均取3.5人；kb为最高用水日的用水定额，取230 L／(人•d)；Ng为每户设置的卫生器具给水当量数，Ng =4；T为用水时间，T=24 h；0.2为一个卫生器具给水当量的定额流量，L／s。根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，按下式计算出该管段卫生器具给水当量的同时出流概率：
U=1+αc •（Ng- 1）.0.49/ Ng
其中，Ng为计算管段上的给水当量总数； αc 为对应于不同U0的系数。根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，按下式计算的计算管段的设计秒流量：
qg=0.2•U•Ng
其中，qg为计算管网的设计秒流量，L／s。
2.2 管道水力及计算(即水泵扬程计算，按最不利点压力计算)。按照《建筑给水排水设计规范》的规定，水泵直接供水时所需扬程按下式进行估算：
Hb1.2Hy+Hc+Hz-Ho
其中，Hb为水泵最不利点所需的水压；Hy为最不利配水点与引入管的标高差；Hc为最不利配水点所需流出的水头，取5 m～10 m；Hx为地势高差(本工程可忽略不计)；Ho为市政自来水管网的最小压力，取0.1 MPa～0.15 MPa(已考虑经过设备的阻力损耗)；1.2为给水管网最不利点流量分配情况下，克服水泵出口至最不利点用水间的水头损失而考虑的系数。
结合工程用水特点，考虑到设备水泵的性能，选型如下：
中、低区供水设备型号：WWG76-66-2 (设备利用自来水压力后，在额定流量下，其出水口压力可达（0.9 MPa～1.2 MPa)。
水泵CR45-3(Q=76m3／h，H=98m，N=11Kw)。
高区供水设备和泵型号不变。
经过一年多的实际运行表明，此方案综合造价低，占地面积小，供水水质好，运行费用低，设备运行时的最大噪音低于50分贝，在改善水质、环保节能方面效果显著。
3. WWG型无负压供水设备的工作原理及特点
3.1 WWG型无负压供水设备的工作原理（见图2）。
无负压供述设备系统组成如上图，其工作原理如下：
(1) 在自来水管网的水压能满足用水要求的情况下，即管网压力大于或等于设定压力时，加压水泵停止工作，自来水可通过旁通管直接到达用水点。
(2) 当自来水管网水压不能满足用水要求时，电接点压力表向变频数控柜发出信号，变频软起动水泵机组加压供水，直至实际供水压力等于设定压力时，变频数控柜控制水泵机组以恒定转速运行。
图2 无负压供水设备组成图
(3) 在用水高峰期间，用户管网压力下降，当降到低于设定压力时，远传压力表发出信号给变频数控柜，使变频器频率升高，水泵机组转速增加，出水量和压力都随之上升，直至用户实际压力值等于设定压力值。
(4) 在用水低谷期间，用户管网压力上升，当高于设定压力值时，远传压力表发出信号给变频数控柜，使变频器频率降低，水泵机组转速降低，使用户管网实际压力值等于设定压力值.若水泵机组已无实际流量，水泵处于空转状态时，则水泵机组自动停止工作.自来水直接通过旁通管到达用户。
3.2 WWG型无负压供水设备的特点。
无负压供水系统将真空抑制技术、流体控制技术和智能变频技术等多项先进技术进行优化融合，无负压供水设备与自来水管网直接串接，实现稳压、节能、卫生、安全可靠运行，不产生负压，不用建水池、水箱。与传统的二次加压系统相比，无负压供水设备具有以下特点和优势：
(1) 无负压供水设备与市政管网直接串接，在市政管网剩余压力的基础上叠加不够部分的压力，能充分利用市政管网余压，避免能源的浪费。
(2) 成本低。由于充分利用了市政管网的余压，水泵扬程大幅度降低，对于周期性水压不足的系统，当水压满足要求时加压水泵甚至可以停止运行，所以运行成本大大降低。此外，由于取消了屋顶水箱和地下贮水池，省去了定期的清洗费用。
(3) 投资小。由于无需修建大型贮水池和屋顶水箱，节省了土建投资，又由于利用了市政管网的余压，加压泵的选型较传统的给水方式小，减少了水泵及变频设备投资。
(4) 面积小。因为省去了贮水池和屋顶水箱，缩小了占地面积。
(5) 方便、简单。无负压供水设备为数字控制全自动运行。停电停水时自动停机，来电来水时自动开机，便于管理。
(6) 无二次污染。无负压供水设备采用全密封方式运行，可防止灰尘等异物进入给水系统；负压消除器的ZP滤装置可将空气中的细菌挡住，稳压平衡器采用食品级不锈钢制作，不会滋生藻类，符合人们对高标准水质的要求。
4. 施工注意事项
施工注意事项：
(1) 该无负压设备不用建水池水箱等构筑物，为全封闭结构，可充分利用自来水原有的管网压力，采用变频调速控制和小流量停机保压功能，节能、节资、卫生、环保，水源没有污染。
(2) 设备采用一体式槽钢联合底座，需预制控制柜砼基础。
(3) 控制柜安装位置亦可根据现场情况酌情调整，但必须保证下列尺寸:控制柜侧面距墙不小于200mm，控制柜后需留有不小于l000mm的检修距离，控制柜前需留有1500mm的通道。
(4) 电源应采用三相五线制，即三根相线、一根零线、一根地线。配电功率不小于27Kw。
(5) 泵房内 应通风良好，保持干燥。控制柜安装位置严禁滴、漏、溅、积水等现象，周围无腐蚀性气体、尘埃、辐射、磁场及振动源等。控制柜上方严禁有管道通过。
(6) 泵房门窗及过道应预留足够的空间(净空距离不得小于1500mm)，以便设备能顺利进入泵房安装。
(7) 设备安装前须将管道冲洗干净。
(8) 设备安装按《泵站设计规范》(GB/T5 0265-97)及《无负压给水设备》（CJT/265-2007）执行。
5. 结语
(1) 无负压供水技术具有节能、卫生安全、节约投资、管理方便等优点，具有推广应用价值。
(2) 无负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。
(3) 无负压给水设备CJ/T265-2007行业标准已于2007年12月21日发布，于2008年6月1日实施。这对整个行业来说已经具有相关的标准依据。正确使用无负压供水技术对提高系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义。
参考文献
［1］ 陆新生.无负压管网增压稳流供水设备的应用［J］.节能与环保.2004，(01).
［2］ 水浩然.管网叠压式(无负压)给水设备设计选用应注意的问题［J］.给水排水动态.2006，(02).
［3］ 马戍环.无负压给水设备及管网准用的技术条件［J］.给水排水.2005，(07).
［4］ 丹丹．将编制无负压二次供水设备的产品行业标准［J］.给水排水.2005，(09).
［5］ 刘忠．谈管网叠压(无负压)给水设备的正确应用［J］.给水排水.2007，(06).
［文章编号］1006-7619（2011）04-08-332
［作者简介］ 杨腾宇，学历：本科，职称：助理级工程师，工作单位：中建七局有限公司总承包公司。
【关键词】无负压；供水设备；变频；节能环保
On the non-negative pressure water supply equipment in a project application
Yang Teng-yu,Liu Xian-chuang
(China construction seventh Engineering Division Corp. Ltd. General Contracting Company Zhengzhou Henan 450000)
【Abstract】No negative pressure water equipment described in Xianxihe Garden Project water supply project of life,and its water supply,calculated on the basis and the calculation and selection program of technical measures,summed up the characteristics of non-negative pressure water equipment.
【Key words】No negative pressure;Water supply equipment;Frequency;Energy saving and environmental protection
1. 引言
中国第一台无负压供水设备于1997年研制成功并投放市场，一直没能得到推广使用。直到2003年“非典”期间，人们才对二次供水污染的严重性有了清醒的认识，特别是经北京小汤山医院使用后，无负压供水设备具有的彻底解决二次供水污染等优点，终于引起世人的关注。加之这种设备在节能、节水、节地、节省建设资金等方面具有显著优势，成为了取代传统二次供水的首选设备，不少国家机关、高档宾馆、大专院校和高级住宅区此后在改造或新建工程时，都指定使用无负压供水设备，从而导致市场需求骤然升温。
无负压供水技术是对传统的二次供水技术的革新，在市政管网压力允许的情况下，当供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，真空抑制器打开，空气进入稳流补偿器中，使原本封闭的补偿器变为断流水箱，抑制负压产生，另在稳流补偿器中设置液位控制，当低于低位时，水泵停止工作，从而达到节能环保卫生的目的。
2. 某项目无负压供水设备应用实例
该项目位于西安市内，最高层为32层( 92.3m)共计4个栋号，泵房为地下1层(-6.7m)。1层～11层为低区供水，12层～22层为中区供水，23层～32层为高区供水。低区的服务用户数量为352户；泵房进水管径为DN200，出水管径为DNl00。中区的服务用户数量为352户；泵房进水管径为DN2000，出水管径为DNl00。高区的服务用户数量为320户；泵房进管径为DN200，出水管径为DNl00。自来水压力为0.30 MPa。泵房进水及出水均采用钢塑复合管连接。
设计院原设计：低区供水选择WWG63-42-2型无负压供水设备，CR32-3泵2台，中区供水选择WWG63-68-2型无负压供水设备，CR32-5泵2台，高区供水选择WWG53-98-2型无负压供水设备，CR32-6泵2台。与市政管网连接，不用设水箱、消毒器，直接加压供给用户。供水方式：市政自来水一WWG无负压供水设备一用水点。经我方与设计院、甲方实地测算论证后，决定低区、中区供水共用一台供水设备，在低区供水系统上加2套减压装置，阀后压力为0.75MPa。高区不变。
供水平面布置图如图1：
图1 供水平面布置图
方案选型计算如下：
计算依据：GB 50015-2003建筑给水排水设计规范第3.6.4条款。
2.1 设计生活给水流量根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用小时系数，按下式计算出最大用水时卫生器具给水当量平均流出概率：
U0=q0•m•kb/0.2•Ng•T•3600
其中，U0为生活给水管道最大用水时卫生器具给水当量流出概率，％；q0为最高用水日的用水定额，取230 L／(人•d)；m为每户用水人数，平均取3.5人；kb为最高用水日的用水定额，取230 L／(人•d)；Ng为每户设置的卫生器具给水当量数，Ng =4；T为用水时间，T=24 h；0.2为一个卫生器具给水当量的定额流量，L／s。根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，按下式计算出该管段卫生器具给水当量的同时出流概率：
U=1+αc •（Ng- 1）.0.49/ Ng
其中，Ng为计算管段上的给水当量总数； αc 为对应于不同U0的系数。根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，按下式计算的计算管段的设计秒流量：
qg=0.2•U•Ng
其中，qg为计算管网的设计秒流量，L／s。
2.2 管道水力及计算(即水泵扬程计算，按最不利点压力计算)。按照《建筑给水排水设计规范》的规定，水泵直接供水时所需扬程按下式进行估算：
Hb1.2Hy+Hc+Hz-Ho
其中，Hb为水泵最不利点所需的水压；Hy为最不利配水点与引入管的标高差；Hc为最不利配水点所需流出的水头，取5 m～10 m；Hx为地势高差(本工程可忽略不计)；Ho为市政自来水管网的最小压力，取0.1 MPa～0.15 MPa(已考虑经过设备的阻力损耗)；1.2为给水管网最不利点流量分配情况下，克服水泵出口至最不利点用水间的水头损失而考虑的系数。
结合工程用水特点，考虑到设备水泵的性能，选型如下：
中、低区供水设备型号：WWG76-66-2 (设备利用自来水压力后，在额定流量下，其出水口压力可达（0.9 MPa～1.2 MPa)。
水泵CR45-3(Q=76m3／h，H=98m，N=11Kw)。
高区供水设备和泵型号不变。
经过一年多的实际运行表明，此方案综合造价低，占地面积小，供水水质好，运行费用低，设备运行时的最大噪音低于50分贝，在改善水质、环保节能方面效果显著。
3. WWG型无负压供水设备的工作原理及特点
3.1 WWG型无负压供水设备的工作原理（见图2）。
无负压供述设备系统组成如上图，其工作原理如下：
(1) 在自来水管网的水压能满足用水要求的情况下，即管网压力大于或等于设定压力时，加压水泵停止工作，自来水可通过旁通管直接到达用水点。
(2) 当自来水管网水压不能满足用水要求时，电接点压力表向变频数控柜发出信号，变频软起动水泵机组加压供水，直至实际供水压力等于设定压力时，变频数控柜控制水泵机组以恒定转速运行。
图2 无负压供水设备组成图
(3) 在用水高峰期间，用户管网压力下降，当降到低于设定压力时，远传压力表发出信号给变频数控柜，使变频器频率升高，水泵机组转速增加，出水量和压力都随之上升，直至用户实际压力值等于设定压力值。
(4) 在用水低谷期间，用户管网压力上升，当高于设定压力值时，远传压力表发出信号给变频数控柜，使变频器频率降低，水泵机组转速降低，使用户管网实际压力值等于设定压力值.若水泵机组已无实际流量，水泵处于空转状态时，则水泵机组自动停止工作.自来水直接通过旁通管到达用户。
3.2 WWG型无负压供水设备的特点。
无负压供水系统将真空抑制技术、流体控制技术和智能变频技术等多项先进技术进行优化融合，无负压供水设备与自来水管网直接串接，实现稳压、节能、卫生、安全可靠运行，不产生负压，不用建水池、水箱。与传统的二次加压系统相比，无负压供水设备具有以下特点和优势：
(1) 无负压供水设备与市政管网直接串接，在市政管网剩余压力的基础上叠加不够部分的压力，能充分利用市政管网余压，避免能源的浪费。
(2) 成本低。由于充分利用了市政管网的余压，水泵扬程大幅度降低，对于周期性水压不足的系统，当水压满足要求时加压水泵甚至可以停止运行，所以运行成本大大降低。此外，由于取消了屋顶水箱和地下贮水池，省去了定期的清洗费用。
(3) 投资小。由于无需修建大型贮水池和屋顶水箱，节省了土建投资，又由于利用了市政管网的余压，加压泵的选型较传统的给水方式小，减少了水泵及变频设备投资。
(4) 面积小。因为省去了贮水池和屋顶水箱，缩小了占地面积。
(5) 方便、简单。无负压供水设备为数字控制全自动运行。停电停水时自动停机，来电来水时自动开机，便于管理。
(6) 无二次污染。无负压供水设备采用全密封方式运行，可防止灰尘等异物进入给水系统；负压消除器的ZP滤装置可将空气中的细菌挡住，稳压平衡器采用食品级不锈钢制作，不会滋生藻类，符合人们对高标准水质的要求。
4. 施工注意事项
施工注意事项：
(1) 该无负压设备不用建水池水箱等构筑物，为全封闭结构，可充分利用自来水原有的管网压力，采用变频调速控制和小流量停机保压功能，节能、节资、卫生、环保，水源没有污染。
(2) 设备采用一体式槽钢联合底座，需预制控制柜砼基础。
(3) 控制柜安装位置亦可根据现场情况酌情调整，但必须保证下列尺寸:控制柜侧面距墙不小于200mm，控制柜后需留有不小于l000mm的检修距离，控制柜前需留有1500mm的通道。
(4) 电源应采用三相五线制，即三根相线、一根零线、一根地线。配电功率不小于27Kw。
(5) 泵房内 应通风良好，保持干燥。控制柜安装位置严禁滴、漏、溅、积水等现象，周围无腐蚀性气体、尘埃、辐射、磁场及振动源等。控制柜上方严禁有管道通过。
(6) 泵房门窗及过道应预留足够的空间(净空距离不得小于1500mm)，以便设备能顺利进入泵房安装。
(7) 设备安装前须将管道冲洗干净。
(8) 设备安装按《泵站设计规范》(GB/T5 0265-97)及《无负压给水设备》（CJT/265-2007）执行。
5. 结语
(1) 无负压供水技术具有节能、卫生安全、节约投资、管理方便等优点，具有推广应用价值。
(2) 无负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。
(3) 无负压给水设备CJ/T265-2007行业标准已于2007年12月21日发布，于2008年6月1日实施。这对整个行业来说已经具有相关的标准依据。正确使用无负压供水技术对提高系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义。
参考文献
［1］ 陆新生.无负压管网增压稳流供水设备的应用［J］.节能与环保.2004，(01).
［2］ 水浩然.管网叠压式(无负压)给水设备设计选用应注意的问题［J］.给水排水动态.2006，(02).
［3］ 马戍环.无负压给水设备及管网准用的技术条件［J］.给水排水.2005，(07).
［4］ 丹丹．将编制无负压二次供水设备的产品行业标准［J］.给水排水.2005，(09).
［5］ 刘忠．谈管网叠压(无负压)给水设备的正确应用［J］.给水排水.2007，(06).
［文章编号］1006-7619（2011）04-08-332
［作者简介］ 杨腾宇，学历：本科，职称：助理级工程师，工作单位：中建七局有限公司总承包公司。