摘要：当前，随着我国城市的发展，城市居民的用水需求也呈现多元化发展，仅仅依靠城市的公共供水系统难以有效满足当前城市中各个用户的多元化用水需求。部分用户在用水过程中会通过自行安装相关设备对水进行存储和加压，对城市公共供水系统进行二次利用，从而有效满足自身的用水需求。在此过程中，无负压供水技术得到了广泛的应用，这项技术可以有效保证二次供水系统中的水质符合相关标准。本文首先将对无负压供水技术进行概述，其次主要阐述二次供水系统中无负压供水技术的运用，最后主要阐述二次供水系统中运用无负压供水技术的综合效益
关键词：二次供水系统；无负压供水技术；概述；运用；效益
由于目前城市用水需求的多样化，二次供水系统得到了广泛的应用，二次供水系统作为城市公共供水系统的延伸和补偿，有效满足了不同用户的用水需求。无负压供水技术作为二次供水系统中的一项重要技术，可以有效强化二次供水系统的应用效果，可以为用户提供稳定、可靠以及高质量的供水服务，使用户获得良好的用水体验。
1.无负压供水技术概述
1.1技术原理
无负压供水技术的技术原理就是一项加压式的供水技术，通过利用无负压供水技术将二次供水系统与城市公共供水系统进行有效连接，充分利用城市公共供水系统中的剩余压力，形成一种叠压式的串联供水模式，从而满足用户自身的用水需求[1]。需要注意的是在利用城市公共供水系统中的剩余压力时，要加以控制，保证剩余压力要不低于预先设定的系统保护压力。此外，在二次供水系统中运用无负压供水技术时，要注意二次供水系统的应用条件，要避免出现负压的情况，降低二次供水系统运行过程中对于城市公共供水系统的影响。
1.2无负压供水系统的设备构成
无负压供水系统的设备构成，一般主要包括变频调速水泵组、真空抑制器、压力和流量传感器、智能控制柜、稳流补偿器、给水管道以及控制阀门等。将无负压供水系统与城市公共供水系统进行连接即可实现串联增压，在此系统中，真空抑制器和稳流补偿器是主要核心设备，如下图所示。真空抑制器主要是用来消除负压，当城市公共供水系统的供水量低于用户的实际需求时，真空抑制器就会打开防负压装置，使空气进入系统当中，避免出现负压现象影响城市公共供水系统。当公共供水系统供水正常时，真空抑制器关闭防负压装置并排除系统中的空气。稳流补偿器主要是用来连接公共供水系统和二次供水系统，达到稳流增压的目的。
真空抑制器 稳流补偿器
2.二次供水系统中运用无负压供水技术的运用
采用无负压供水的区域，市政供水管网应能满足用水单位最大小时用水量或设计秒流量要求。当生活、消防供水管网共用时，供水管网能应满足最大小时生活用水量和消防用水量的需求。
2.1给水流量设计
以居住小于为例，在二次供水系统中运用无负压供水技术时，给水流量设计主要可以分为以下两种情况：第一，当居住小区的供水规模不超过3000人时，给水流量设计应需要符合以下条件。首先，若居住小区内的所有建筑均采用的是室外管网供水时，给水流量设计需要按照所有建筑物的用水秒流量来确定；若居住小区内同时存在室外管网供水和水箱供水两种供水方式时，需要分别计算两种供水方式的秒流量和最大时流量，给水流量的设计以计算结果的最大值来确定。第二，当居住小区的供水规模超过3000人，且室外的给水管网为环装设置时，给水流量设计需要按照《建筑给水排水规范》（GB50015）中的相关规定来确定[2]。如果此区域内相关部门有给水流量的相关数据，则以此数据为准。
2.2压力要求
设计压力应满足系统最不利的配水点水压要求。无负压供水设备的设计扬程应为：最不利点的供水所需压力减去可利用的供水管网的最小可利用水压。无负压供水设备直接从供水管网吸水时，计算水泵扬程应考虑利用管网的最小可利用水压，并以供水管网的最大可利用水压校核水泵的效率和超压情况[3]。
城市公共供水系统直接供水时所需扬程可以按照我国《建筑给水排水设计规范》中的相关规定进行计算，其计算公式为Hb≥1.2Hy+Hc+∑h+Hn。其中Hb为最不利的配水点的水压要求；Hy为最不利的配水点和引入管之间的标高差；Hc为最不利的配水点所需的流出水头，通常在7~10m；∑h为给水泵房和最远的建筑物之间给水管网中的损失，主要包括沿线的水头损失以及局部的水头损失。
因为无负压供水技术利用了城市公共供水系统中的剩余压力，因此，无负压设备所需扬程可以按照如下公式进行计算：Hn=Hb-Hc。其中Hn为无负压设备所需扬程；Hb为公共供水系统直接供水所需扬程；Hc为公共供水系统中可利用的剩余压力。
2.3稳流补偿器容积计算
稳流补偿器的容积计算主要是根据我国现行的《无负压管网增压稳流给水设备》中的相关规定进行计算，其具体就算公式为Vt=（Qq-Q0）× △T。其中Vt表示的是稳流补偿器的容积，单位为m2；Qq表示的是设计流量，单位m3/h；Q0表示的是公共供水系统给水量，单位为m3/h；△T表示的是用水高峰时间，一般在0.05~0.5h之间。
2.4其他方面的要求
(1)若采用了高位水箱供水时，且主要以高位水箱为供水方式时，水泵需要选择工频供水；若采用了高位水箱供水你，但是主要的的供水方式为无负压供水时，水泵需要选择变频供水。
(2)无负压供水设备的变频水泵机组宜并联小型气压罐，小型气压罐应按小泵（最小流量的工作泵或仅限夜间使用的小型泵）的流量计算容积，并在气压水罐最高工作压力时系统不得超标。
(3)在二次供水系统中运用无负压供水技术时，需要安装相应的自动化装置，使无负压供水系统具备自动停机和开机、自动根据需要调整转速、软停止与软启动以及自动切换运行等功能，还需要具备手动操作模式和自动操作模式切换的功能。同时，还需要具备相应的显示功能，从而对系统运行过程中电机、电源、水泵以及故障进行显示，从而便于工作人员根据显示状态做出相应的判断。同时系统还需要具备一定的故障诊断、自我修复以及预警功能，在系统发生故障时，可以进行诊断分析，如果可以执行修复，即可开始自动化修复，如果无法自我修复及时进行预警，以便工作人员可以及时进行维修。[4]。
3.二次供水系统中运用无负压供水技术的综合效益
3.1环保效益
在二次供水系统中运用无负压供水技术可以改变以往的城市公共供水系统中的水先流入水池，然后在由水泵进行增压才能完成二次供水的模式，可以直接利用公共供水系统中的剩余压力完成加压，然后实现供水。在此过程中，二次系统完全封闭，避免了以往二次供水系统中在水池增压的部分，避免了水与外界环境相接触，从而造成二次污染，有效保证了良好的水质，为用户提供良好的供水服务。
3.2节能效益
在以往的二次供水系统中，需要公共供水系统中的水流入水池，然后由水泵进加压到0.25MPa才能完成供水，而无负压供水技术可以利用公共供水系统中的剩余压力进行加压，可以节约大量的电能，相较于传统的二次供水系统，运用无负压供水技术的二次供水系统可以节能80%左右的电能。这不仅可以有效降低二次供水系统运行的成本，同时也符合当前节能降耗的时代发展要求，可以预见，无负压供水技术未来必然可以得到更为广泛的应用。
3.3经济效益
在二次供水系统中运用无负压供水技术除了可以节省大量的电能资源以外，相较于以往的二次供水系统，新系统可以实现自动化操作和远程控制，泵站可以不用人长期值守，减少了人力成本投入，同时也不需要定期对水池进行消毒处理，可以节能大量的人力物力投入。此外，不锈钢水泵的使用寿命相对较长，也性能比较稳定，可以较少部分维护管理的费用。总体而言，在二次供水系统中运用无负压供水技术可以有效降低系统运行成本，相对于以往的二次供水系统，其运行过程中所需要的人力物力以及财力投入将大大降低，经济效益极为明显。
4.结语
综上所述，在二次供水系统中运用无负压供水技术可以有效改善以往二次供水系统中的弊端，可以有效避免二次污染，保障人们的用水安全。此外，运用了无负压供水技术的供水系统可以极大的降低系统运行中产生的费用，有效降低成本投入，并且也极为符合我国政府当前节能降耗的要求。
参考文献:
[1]李建囯, 张玮. 浅谈无负压供水系统的技术改进与运行管理[J]. 山东工业技术, 2015(6):98-98.
[2]姚岚. 浅谈叠压(无负压)供水设备在生活给水系统中的基本原理及应用[J]. 低碳世界, 2016(10):132-134.
[3]徐青萍, 陶诚, 耿冰,等. 叠压供水在二次供水改造中的应用研究[J]. 净水技术, 2017(s1):123-128.
[4]刘月明. 浅谈无负压供水系统在浅山区住宅小区工程设计中的应用[J]. 河北建筑工程学院学报, 2015(2):35-37.
论文作者:林焕坤
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：供水系统论文; 负压论文; 技术论文; 管网论文; 用水论文; 流量论文; 城市论文; 《防护工程》2019年第3期论文;