變頻給水設備如何選用氣壓罐以及其技術(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。于是生活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，生活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，生活變頻給水設備應具有“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)做到完全密封無(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，水泵也必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、氣壓罐在生活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必須有一臺水泵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。

      指出，《建筑給水排水設計規范》GBJ15－88對生活變頻調速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。