無負壓變頻給水設備選用氣壓罐的技術要求

      隨著人類社會的進步帶來科技快速的發(fā)展，新技術產(chǎn)品的出現(xiàn)并廣泛應用于給排水領域（如：變頻器、可編程序控制器、觸摸屏（人機界面）、模糊控制器等，使給水設備在技術上產(chǎn)生革命性的飛躍。同時，新產(chǎn)品的應用也使給排水設備在結(jié)構(gòu)以及控制方式上多種多樣。當變頻給水設備出色的“恒壓變量”功能被人們接受時，“恒壓”在生活給水設備的體現(xiàn)越明顯。于是變頻給水設備在結(jié)構(gòu)上較多采用“水泵組＋變頻電控柜”的形式。那么，變頻給水設備是否需要氣壓罐作為設備的一部分呢？

      一般來說，和生產(chǎn)用水定時定量供應不同，生活用水量變化曲線較大，而且具有明顯的時間特性，因此，生活給水設備應具有“多用水、多耗電；少用水、少耗電”的節(jié)能特點。一般來說變頻給水設備在正常用水階段，水泵一般工作在高速段（同時也是高效區(qū)），對于水泵功耗基本無爭議；用水低谷及夜間用水量很少（或無人用水，但管網(wǎng)總有一定泄漏）時，水泵因進入低速運轉(zhuǎn)，工況偏離高效區(qū)，節(jié)能效果不佳；就算管網(wǎng)做到 全密封無泄漏，沒有配置氣壓罐的變頻給水設備依靠水泵低速運轉(zhuǎn)來保證管網(wǎng)恒壓，也就是說，就算用戶不用水，管網(wǎng)無水流，為了保證管網(wǎng)的壓力，水泵也 須維持一定的低轉(zhuǎn)速運行，此時水泵所消耗的電能全部都浪費掉了――這類似于我們的舉重運動員在杠鈴舉起來后保持舉姿三秒時的狀態(tài)，雖說此時沒有做功，但運動員依然需要出力。

      為了減少給水設備小流量或零流量時水泵的能耗，生活變頻給水設備一定要配置穩(wěn)壓氣壓罐，在小流量或零流量供水時，由氣壓罐穩(wěn)壓補充。

 

那么、氣壓罐在無負壓變頻給水設備中到底起什么作用呢?

一、氣壓罐是水泵可以進入睡眠的前提條件

氣壓罐——利用波義耳（RobertBoyle）氣體定律：

PV/T=n；

（P－壓力，V－氣壓罐氣體體積，T－溫度）；

      在一定溫度下氣體壓力（P）與容積（V）乘積等于常數(shù)的原理，利用水的壓縮性極小的性質(zhì)，用外力將水儲存在罐內(nèi)，氣體受到壓縮壓力升高，當外力消失壓縮氣體膨脹可將水排除。

      眾所周知，生活管網(wǎng)末端閥門很難作到滴水不漏，因此，無氣壓罐的給水設備或系統(tǒng)，由管網(wǎng)自身的壓力水維持系統(tǒng)壓力。由于水的壓縮比遠遠小于氣體，當管網(wǎng)有小流量的泄漏可造成壓力大幅度的下降，可使水泵頻繁啟動。如工頻泵直接向用戶供水，就必需配備氣壓罐，緩解水泵頻繁啟動。由于變頻的應用，設備控制水泵因需而供（變量恒壓）。零流量時變頻控制水泵低速保證管網(wǎng)“恒壓”，利用這一點，不再設置氣壓罐的變頻給水設備就 須有一臺水泵24小時不停工作或頻繁啟動來保證管網(wǎng)的壓力，因此，氣壓罐是保證水泵正常休息并延長睡眠時間的前提。

 

二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時間

（a）氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內(nèi)補充管網(wǎng)的水量；在管網(wǎng)泄露流量（L/S）一定的情況下，氣壓罐的體積大小決定了水泵再啟動間息時間的長短，體積越大，間息時間越長；因此，選擇體積稍大的氣壓罐可延長水泵的睡眠時間。

（b）正確認識氣壓罐體積的大小。

      體積過大的氣壓罐，會增加資金投入、維護不便、充氣時間長等。例：生活管網(wǎng)變頻恒壓值為P1=0.5MPa，壓力下限（水泵再啟動壓力）P2=0.35MPa，在正常情況下，假設管網(wǎng)泄漏5L/h，在夜間水泵停止工作按7h（22:00－5:00）計算，泄漏為35L，那么，如果氣壓罐在P1P2=0.15MPa壓力范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)水量大于35L，可保證水泵睡眠7小時。因此，選用調(diào)節(jié)水量在35～50L左右的氣壓罐是比較合適的。如選用調(diào)節(jié)水量大大超出50L（上述壓力范圍內(nèi)）的氣壓罐，雖然水泵的間息工作時間更長，但超過7小時已經(jīng)開始進入用水階段，延長睡眠時間已無意義。與此相比，配套的小氣壓罐與過大體積氣壓罐具有使水泵相同的間息時間，因此，氣壓罐體積配置過大也不必，要。

      應指出，《建筑給水排水設計規(guī)范》GBJ15－88對生活無負壓變頻給水設備水泵的啟動頻率未作規(guī)定，因此，在用水量較少時段內(nèi)，對于氣壓罐的體積并非按照7小時、5小時、或者4小時計算的調(diào)節(jié)水量進行選擇；應因地制宜，根據(jù)系統(tǒng)流量、水泵功率、建筑面積等多方面考慮合理布置。

 

      綜上所述，對于生活無負壓變頻給水設備來說，如何在用水極少的情況下合理的配置氣壓罐，是延長水泵的睡眠時間、降低水泵損耗、延長水泵壽命的重要因素。

 

無負壓變頻給水設備介紹

    無負壓變頻給水設備是由管網(wǎng)疊壓（無負壓）裝置和泵組及控制柜組成的供水設備，穩(wěn)流裝置分為開式和閉式，開式流量調(diào)節(jié)為不銹鋼水箱（稱箱式無負壓供水）設備），閉式流量調(diào)節(jié)器為不銹鋼穩(wěn)流罐（稱罐式無負壓供水設備），將系統(tǒng)設備竄接在市政自來水管網(wǎng)壓力不足的地方，設備通過壓力傳感器檢測出出口壓力，將檢測值和設定值進行比較，運算出在市政自來水管網(wǎng)的原有壓力基礎上需要增加的壓力值，確定水泵投入運行臺數(shù)和變頻器輸出頻率（反應到電機及水泵為轉(zhuǎn)速）以符合用水曲線實現(xiàn)恒壓，無負壓變頻供水設備較大限度地利用了始終自來水管網(wǎng)原有壓力，對市政自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓，用不銹鋼水箱或者穩(wěn)流罐取代老式水池，減少了用水二次污染，是供水領域新一代節(jié)能型產(chǎn)品。

 

無負壓變頻給水設備特點

1、 無負壓

-系統(tǒng)與市政自來水管網(wǎng)直連取水加壓運行不會造成市政自來水管網(wǎng)出現(xiàn)負壓。

-高品質(zhì)智能型電腦控制

-專用自主開發(fā)，具有多樣化功能，能夠提供較高水準的精密控制，已經(jīng)達到較高水平。

2、借壓（或疊壓）

-設備運行時借助市政自來水管網(wǎng)壓力，并在此基礎上增壓，與從普通儲水池吸水相比運行時可減少泵臺數(shù)或降低轉(zhuǎn)速而達到節(jié)能目的。

3、保持恒壓壓力

-設備實時通過壓力傳感器檢測出口壓力，將檢測值和設定值進行比較運算，確定電機及水泵投入臺數(shù)和變頻器輸出頻率（反應為電機及水泵轉(zhuǎn)速），以實現(xiàn)恒壓供水的目的。

4、停電不斷水

-供電線路停電時，系統(tǒng)通過747D及旁通等手段實現(xiàn)停電不斷水，即停電時系統(tǒng)自動切換為市政自來水壓力供水。

5、高度自動化

-系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動控制，具有手動/自動切換、主副泵定時輪換、壓力調(diào)整、恒壓、高低電壓保護、欠相保護、漏電保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、不用水停車、瞬間跳閘保護等功能。另可根據(jù)用戶需求配置人機界面，可視化遠程調(diào)整、監(jiān)測和維護。

6、衛(wèi)生

-過流部件均采用不銹鋼等食品級材料制造，符合 涉水衛(wèi)生規(guī)范。

7、節(jié)省投資

-系統(tǒng)沒有蓄水池等土建貯水設施，節(jié)省了占地面積，降低了建筑承載符合，因而大大降低了投資費用。

8、節(jié)省運行費用

-系統(tǒng)保證管道恒壓是根據(jù)用水量的變化調(diào)整投入臺套數(shù)和運轉(zhuǎn)速度，用水量大時投入功率大，用水量小時投入功率小。小用水量時（如夜間）系統(tǒng)由小功率泵變頻調(diào)速恒壓供水。系統(tǒng)一直在高效率點運行。因而大大降低了運行費用。可節(jié)約能源60%以上。

-如市政管網(wǎng)有一定的壓力，運行是只需在市政壓力基礎上補壓即可。與傳統(tǒng)具有蓄水池的供水設備相比達到同樣的效果而從電網(wǎng)吸取的功率較小。及恩呢該效果十分顯著。

-系統(tǒng)全自動運行無須專人值守：又因沒有蓄水池等土建貯水設施，也沒有水質(zhì)處理儀器，免去定期清洗、消毒等工作。故進一步降低了運行費用。

 

無負壓變頻給水設備適用范圍

居民生活用水：如高層建筑，居民小區(qū)、別墅等

公共場所：如醫(yī)院、學校、體育館、高爾夫球場、機場

商用大廈：如賓館、寫字樓、百貨商場、大型桑拿浴等

灌溉：如公園、游樂場、果園、農(nóng)場等

制造業(yè)：如生產(chǎn)制造、洗滌裝置、食品工業(yè)、工廠