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箱式無負壓供水設備在小區(qū)供水應用中的優(yōu)缺點論文
摘要：簡述變頻供水、無負壓供水和箱式無負壓供水在城市二次供水中的應用，并分析了箱式無負壓供水設備的優(yōu)缺點。
關鍵詞：市政自來水管網(wǎng)水壓；供水設備；矢量變頻泵
1.工程概況
廣西南寧市江南區(qū)某一個新建高層住宅小區(qū)，共有住戶2500戶，地勢較高，遠離自來水廠，離城市給水加壓泵站較遠，周邊是一大片正開發(fā)的住宅區(qū)、廠房用地。周邊市政管網(wǎng)主管是DN400呈環(huán)形布設，可接入小區(qū)的支管管徑為兩個DN250的接口，用水低谷期市政自來水管網(wǎng)水壓約為0.28MPa，用水高峰期水壓約為0.20MPa。
2.供水方案的確定
根據(jù)項目市政供水情況以及周邊遠期用水特點，我們提出了三個加壓供水方案：第一種：無負壓供水設備。該方案能夠充分利用市政管網(wǎng)的自由水頭，設備疊壓加壓供水，能夠節(jié)約能耗，設備變頻控制自動調節(jié)流量，滿足住戶用水需要，用水不經(jīng)過水箱停留，不會造成二次污染，不影響水質。第二種：水箱變頻加壓供水。也就是傳統(tǒng)的水箱加變頻供水設備，該方案的優(yōu)點是有一點是設有水箱，有一定的調節(jié)儲量，供水安全性高。缺點是水泵從水箱吸水，水箱儲水容易造成二次污染，需要經(jīng)常清洗、消毒，浪費用水；不能充分利用市政水的自由水頭能耗大，且水箱容積較大，占用建筑面積。第三種：箱式無負壓供水設備。是無負壓和水箱變頻供水的結合方案，兼顧了利用市政自由水頭和滿足用水高峰期水箱儲水功能。
最終，我們斷定近期市政管網(wǎng)不會大規(guī)模改造，但周邊的住宅、廠房馬上開發(fā)投入使用，而選擇了第三種方案，供水方案從二層開始加壓。原因是本項目位置處在最近的加壓站的地勢較低處，雖然市政供水水壓變化較大，但卻基本能保證有水，且周邊遠期用水需求量大，因此設置備用水箱是最理想的方法。
3.箱式無負壓供水設備的工作原理及優(yōu)缺點
3.1箱式無負壓供水設備的工作原理
箱式無負壓供水設備設置一套水箱、增壓水泵，有兩個吸水口，市政管網(wǎng)的水與水箱的水同時匯合至穩(wěn)流罐中，當市政管網(wǎng)壓力充足時，水泵組從市政管網(wǎng)疊壓供給用戶使用，當市政管網(wǎng)壓力不足時，智能增壓裝置啟動，從水箱取水補充管網(wǎng)供水的不足。
當市政管網(wǎng)壓力不足時，壓力趨向低區(qū)供水壓力保證值，當降至設定的略高于低區(qū)供水壓力保證值的供水系統(tǒng)最低進水壓力值時，進水環(huán)網(wǎng)的水壓仍然可以保證低區(qū)供水和室外消防供水壓力要求，這時流量控制器開始工作，位于水箱出口的智能增壓裝置開始工作，將水箱的水增壓到設定系統(tǒng)進水壓力，將水加到穩(wěn)流罐，水泵再從穩(wěn)流罐取水向用戶供水。市政水壓為零時，市政進水端關閉，全部從水箱取水，直至水箱設定的最低保護水位，系統(tǒng)停機保護。控制系統(tǒng)設置了自動定時循環(huán)控制裝置，定時使用水箱水，保證了水箱中水質的新鮮。
3.2箱式無負壓供水設備的優(yōu)缺點
優(yōu)點：第一，箱式無負壓供水，實際上就是在無負壓供水的基礎上增加了儲水水箱，因此兼有了無負壓設備的優(yōu)點，能夠充分的利用市政自來水的自由水頭疊壓供水，在水泵選型時，可以考慮在保證供水流量不變的前提下，利用管網(wǎng)壓力疊加后的水泵選型參數(shù)，以較低水泵的功率、揚程，減少設備用電能耗。第二，箱式無負壓供水設備的水箱可以在市政管網(wǎng)供水不足時進行差量補償。所謂的差量補償就是指在市政來水不足時，通過加壓裝置從水箱取水，補充到穩(wěn)流罐，以抵足用戶水量與市政來水的差額。本項目所在地段市政水壓波動較大，說明用水高峰期附近的用水量較大，這幾年來由于城市的迅速擴張，市政供水設施難以跟上城市發(fā)展的節(jié)奏，供水量連年增長，管網(wǎng)改造難以趕上，多地有在供水高峰期斷水的情況常有發(fā)生，這樣也是城市單純采用無負壓供水設備，帶來的弊端。管網(wǎng)疊壓無負壓僅靠供水設備穩(wěn)流罐的容積，蓄水能力有限，在市政進水壓力長時間波動或者用水高峰期持續(xù)時間較長等情況下，罐體存儲水量往往就不能滿足用戶的需求。再比如，以前在批復供水設備時，為根據(jù)各項目在城市的具體位置規(guī)定無負壓供水的進水段壓力，導致了城市供水末端供水被前端的無負壓供水設備抽空，城市偏遠地段、新開發(fā)地段自來水水壓較低，甚至斷水。因此，利用水箱調節(jié)補償，各開發(fā)商在開發(fā)時，考慮自行儲水已經(jīng)成為日后暫時緩解高峰期供水問題的主要辦法。第三，保證了低區(qū)供水的最低壓力。由于無負壓供水在市政供水水壓較低時，為了保證大多數(shù)住戶的供水需要，往往會犧牲低區(qū)的供水要求，降低設備進口的進水壓力，從管網(wǎng)直接吸水，低區(qū)容易形成負壓，無法保證低區(qū)的供水壓力，同時，管網(wǎng)壓力波動頻繁時，設備啟停頻繁，容易造成設備的損壞，箱式無負壓系統(tǒng)到了設定的進水壓力值，裝置聯(lián)動，啟動水箱補水設備，補充市政來水的不足，保證主供水設備不停泵，基本滿足用戶供水水壓波動不大的要求。通過計算設定保證低區(qū)供水的進口水壓，進而設定供水系統(tǒng)最低進水壓力值，該值在低區(qū)供水保證水壓之前，保證了室外給水環(huán)管消防室外消火栓的供水壓力，至此，系統(tǒng)在從水箱抽水增壓的同時，市政水分兩個進水口向系統(tǒng)補水，一方面是先注入水箱，在通過增壓水泵往穩(wěn)流罐補水，一方面從另一個進口進入?yún)R總到穩(wěn)流罐再通過水泵向住戶供水；當市政水壓達到或低于低區(qū)保證水壓時，市政進水端智能關閉，全部抽取水箱水向住戶供水。為了避免智能裝置頻繁啟動，可以通過程序設定延期啟動，此處不再詳細說明。
缺點：第一，水箱較小，不能滿足較長時間的停水要求。箱式無負壓是介于罐式無負壓與水箱變頻供水之間的一種產(chǎn)物，兼顧了節(jié)能、減少水箱占用建筑面積的要求，因此，水箱的容積往往比普通的水箱變頻供水要小，也就是說在市政管網(wǎng)水壓長時間低于設備設定進水壓力時，水箱不能保證住戶的用水要求。第二，二次污染。由于設備有備用水箱，也就增加了二次污染的幾率，目前的解決方法是采用封閉水箱或者加設水箱消毒設備，還有，采用定時啟動水箱增壓泵使用水箱水的方法，一般是保證6小時循環(huán)使用一次水箱水，保證水箱水質的新鮮，還可以在水箱出水端安裝消毒器。第三，設備較其他方案復雜，故障率加大。由于箱式無負壓相比無負壓設備，增加了水箱、加壓水泵、進水壓力檢測裝置，有些廠家還加裝了進水轉換裝置，其中水箱還有進水控制閥增加的這些設備除了增加了造價，同時增加了故障的幾率。但是隨著矢量變頻泵，或者說是一控一變頻水泵技術出現(xiàn)，故障率將會大幅度減少。矢量變頻、一控一變頻可根據(jù)穩(wěn)流罐的水壓、流量自動調節(jié)加壓泵處在高速運行、低速運行或者是休眠等狀態(tài)，根據(jù)進入穩(wěn)流罐的市政水的流量自動調節(jié)補充穩(wěn)流罐，是穩(wěn)流管的水壓趨于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，以致主供水設備得到相對穩(wěn)定的進水流量、壓力，使整個供水系統(tǒng)水壓波動不大且不間斷供水，且讓住戶有一個較好的供水環(huán)境。
總而言之，雖說箱式無負壓供水系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的水箱變頻供水，以及罐式無負壓供水設備系統(tǒng)相對復雜，但是，箱式無負壓給水設備比后兩種供水方式更為節(jié)能，能更好的滿足用戶的用水需求，箱式無負壓給水設備在高峰用水時段能充分利用市政管網(wǎng)的壓力和水量來滿足用戶的用水需要，避免了罐式無負壓設備停水影響用戶用水的問題，況且，隨著科技的不斷發(fā)展，技術必將更加成熟，故障率將不斷減少。箱式無負壓給水設備具有很好的應用前景。正確選用箱式無負壓供水設備才能更好的滿足用戶的需要，節(jié)約能源，起到良好的經(jīng)濟、社會效益。
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