無(wú)負壓變頻給水設備選用氣壓罐的技術(shù)要求

      隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的進(jìn)步帶來(lái)科技快速的發(fā)展，新技術(shù)產(chǎn)品的出現并廣泛應用于給排水領(lǐng)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(shù)上產(chǎn)生革命性的飛躍。同時(shí)，新產(chǎn)品的應用也使給排水設備在結構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(shí)，“恒壓”在生活給水設備的體現越明顯。于是變頻給水設備在結構上較多采用“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(lái)說(shuō)，和生產(chǎn)用水定時(shí)定量供應不同，生活用水量變化曲線(xiàn)較大，而且具有明顯的時(shí)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”的節能特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)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(shí)也是高效區），對于水泵功耗基本無(wú)爭議；用水低谷及夜間用水量很少（或無(wú)人用水，但管網(wǎng)總有一定泄漏）時(shí)，水泵因進(jìn)入低速運轉，工況偏離高效區，節能效果不佳；就算管網(wǎng)做到 全密封無(wú)泄漏，沒(méi)有配置氣壓罐的變頻給水設備依靠水泵低速運轉來(lái)保證管網(wǎng)恒壓，也就是說(shuō)，就算用戶(hù)不用水，管網(wǎng)無(wú)水流，為了保證管網(wǎng)的壓力，水泵也 須維持一定的低轉速運行，此時(shí)水泵所消耗的電能全部都浪費掉了――這類(lèi)似于我們的舉重運動(dòng)員在杠鈴舉起來(lái)后保持舉姿三秒時(shí)的狀態(tài)，雖說(shuō)此時(shí)沒(méi)有做功，但運動(dòng)員依然需要出力。

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

那么、氣壓罐在無(wú)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(jìn)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，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(mén)很難作到滴水不漏，因此，無(wú)氣壓罐的給水設備或系統，由管網(wǎng)自身的壓力水維持系統壓力。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(dòng)。如工頻泵直接向用戶(hù)供水，就必需配備氣壓罐，緩解水泵頻繁啟動(dòng)。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(shí)變頻控制水泵低速保證管網(wǎng)“恒壓”，利用這一點(diǎn)，不再設置氣壓罐的變頻給水設備就 須有一臺水泵24小時(shí)不停工作或頻繁啟動(dòng)來(lái)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(cháng)睡眠時(shí)間的前提。

二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時(shí)間

（a）氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內補充管網(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(dòng)間息時(shí)間的長(cháng)短，體積越大，間息時(shí)間越長(cháng)；因此，選擇體積稍大的氣壓罐可延長(cháng)水泵的睡眠時(shí)間。

（b）正確認識氣壓罐體積的大小。

      體積過(guò)大的氣壓罐，會(huì )增加資金投入、維護不便、充氣時(shí)間長(cháng)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(dòng)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壓力范圍內的調節水量大于35L，可保證水泵睡眠7小時(shí)。因此，選用調節水量在35～50L左右的氣壓罐是比較合適的。如選用調節水量大大超出50L（上述壓力范圍內）的氣壓罐，雖然水泵的間息工作時(shí)間更長(cháng)，但超過(guò)7小時(shí)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入用水階段，延長(cháng)睡眠時(shí)間已無(wú)意義。與此相比，配套的小氣壓罐與過(guò)大體積氣壓罐具有使水泵相同的間息時(shí)間，因此，氣壓罐體積配置過(guò)大也不必，要。

      應指出，《建筑給水排水設計規范》GBJ15－88對生活無(wú)負壓變頻給水設備水泵的啟動(dòng)頻率未作規定，因此，在用水量較少時(shí)段內，對于氣壓罐的體積并非按照7小時(shí)、5小時(shí)、或者4小時(shí)計算的調節水量進(jìn)行選擇；應因地制宜，根據系統流量、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(wú)負壓變頻給水設備來(lái)說(shuō)，如何在用水極少的情況下合理的配置氣壓罐，是延長(cháng)水泵的睡眠時(shí)間、降低水泵損耗、延長(cháng)水泵壽命的重要因素。

無(wú)負壓變頻給水設備介紹

    無(wú)負壓變頻給水設備是由管網(wǎng)疊壓（無(wú)負壓）裝置和泵組及控制柜組成的供水設備，穩流裝置分為開(kāi)式和閉式，開(kāi)式流量調節為不銹鋼水箱（稱(chēng)箱式無(wú)負壓供水）設備），閉式流量調節器為不銹鋼穩流罐（稱(chēng)罐式無(wú)負壓供水設備），將系統設備竄接在市政自來(lái)水管網(wǎng)壓力不足的地方，設備通過(guò)壓力傳感器檢測出出口壓力，將檢測值和設定值進(jìn)行比較，運算出在市政自來(lái)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和變頻器輸出頻率（反應到電機及水泵為轉速）以符合用水曲線(xiàn)實(shí)現恒壓，無(wú)負壓變頻供水設備較大限度地利用了始終自來(lái)水管網(wǎng)原有壓力，對市政自來(lái)水管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓，用不銹鋼水箱或者穩流罐取代老式水池，減少了用水二次污染，是供水領(lǐng)域新一代節能型產(chǎn)品。

無(wú)負壓變頻給水設備特點(diǎn)

1、 無(wú)負壓

-系統與市政自來(lái)水管網(wǎng)直連取水加壓運行不會(huì )造成市政自來(lái)水管網(wǎng)出現負壓。

-高品質(zhì)智能型電腦控制

-專(zhuān)用自主開(kāi)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(shí)借助市政自來(lái)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(shí)可減少泵臺數或降低轉速而達到節能目的。

3、保持恒壓壓力

-設備實(shí)時(shí)通過(guò)壓力傳感器檢測出口壓力，將檢測值和設定值進(jìn)行比較運算，確定電機及水泵投入臺數和變頻器輸出頻率（反應為電機及水泵轉速），以實(shí)現恒壓供水的目的。

4、停電不斷水

-供電線(xiàn)路停電時(shí)，系統通過(guò)747D及旁通等手段實(shí)現停電不斷水，即停電時(shí)系統自動(dòng)切換為市政自來(lái)水壓力供水。

5、高度自動(dòng)化

-系統能實(shí)現全自動(dòng)控制，具有手動(dòng)/自動(dòng)切換、主副泵定時(shí)輪換、壓力調整、恒壓、高低電壓保護、欠相保護、漏電保護、過(guò)載保護、過(guò)熱保護、缺水保護、不用水停車(chē)、瞬間跳閘保護等功能。另可根據用戶(hù)需求配置人機界面，可視化遠程調整、監測和維護。

6、衛生

-過(guò)流部件均采用不銹鋼等食品級材料制造，符合 涉水衛生規范。

7、節省投資

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

8、節省運行費用

-系統保證管道恒壓是根據用水量的變化調整投入臺套數和運轉速度，用水量大時(shí)投入功率大，用水量小時(shí)投入功率小。小用水量時(shí)（如夜間）系統由小功率泵變頻調速恒壓供水。系統一直在高效率點(diǎn)運行。因而大大降低了運行費用?？晒澕s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(zhù)。

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

無(wú)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、別墅等

公共場(chǎng)所：如醫院、學(xué)校、體育館、高爾夫球場(chǎng)、機場(chǎng)

商用大廈：如賓館、寫(xiě)字樓、百貨商場(chǎng)、大型桑拿浴等

灌溉：如公園、游樂(lè )場(chǎng)、果園、農場(chǎng)等

制造業(yè)：如生產(chǎn)制造、洗滌裝置、食品工業(yè)、工廠(chǎng)