无负压供水设备能耗分析
无负压供水设备选型及节能对比分析
无负压供水设备选型及节能对比分析王志峰【摘要】随着社会的发展,城镇化建设中人们节能意识不断提高.高层房屋建筑供水方式也在不断变化,供水设备的能耗越来越被使用者所重视,寻求在节能方面有所突破.本文通过介绍无负压供水设备的定义,补偿罐等设备的计算方法、设备选型,并根据计算结果确定无负压设备的型号.通过实际项目对变频供水设备及无负压供水设备运行情况及耗能情况分别进行监测、记录,通过统计数据并对记录数据进行分析,根据分析、计算等对变频供水设备和无负压供水设备耗电量进行对比,直观体现无负压供水设备在节能方面的优势.通过技术经济分析,无负压供水设备在高层房屋建筑中具有广泛推广应用价值,经济效益显著.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】4页(P46-48,74)【关键词】变频供水;无负压供水;设备选型;节能【作者】王志峰【作者单位】中铁建设集团有限公司北京100040【正文语种】中文【中图分类】TU8211 引言近十多年的城镇化建设中，房屋建筑供水设施的数量快速增加，截止到2010年底，全社会拥有二次供水设施25万余套，且每年以2万余套的速度在快速增加。
供水形式由高位水池、气压供水、低位水池变频供水到现在的无负压供水模式，不断在节能方面进行提升［1］。
2 无负压供水设备的定义无负压设备为一种能与市政供水管网直接连接，在从市政供水管网取水时能够保护管网的压力，同时满足用户用水需求的二次加压供水设备，称之为无负压供水设备［2-3］。
无负压设备的核心要求在于：保护市政管网压力不能低于最低服务压力值，高层用水不间断。
3 无负压设备补偿罐的计算与选型3.1 计算方式为达到无负压设备的核心要求，保护市政管网压力不能低于最低服务压力值，高层用水不间断，不仅需要技术逻辑和功能的保证，更需要精确计算来验证无负压罐体能够补压补流量。
现行的无负压补偿罐的计算方式分析如下：稳压补偿罐调蓄容积选用时，应按流入量和供出量的变化曲线经计算确定。
无负压变频供水设备工作原理以及其优缺点
无负压变频供水设备工作原理以及其优缺点第一篇：无负压变频供水设备工作原理以及其优缺点无负压变频供水设备工作原理无负压变频供水设备投入使用，自来水管网的水进入稳流罐，罐内空气从真空消除器排出，待水充满后，真空消除器自动关闭。
当自来水管网压力能够满足用水要求时，系统由旁通止回阀向用水管网直接供水；当自来水管网压力不能满足用水时，系统压力信号由远传压力表反馈给变频控制器，水泵运行，并根据用水量的大小自动调节转数恒压供水，若运转水泵达到公频转速时，则启动另一台水泵变频运转。
水泵供水时，若自来水管网大于水泵流量，系统保持正常供水，用水高峰时，若自来水管网小于水泵流量，稳流罐内的水作为补充进行供水。
长沙奔宇机电研制开发了无负压变频供水设备，克服了水池、水箱的诸多缺点，成功的解决了高层居民用水难的问题。
它有如下独到之处：1、不用建水池或设水箱，与自来水管网直接连接，可以充分利用自来水管网原有压力，差多少补多少，自来水压力能满足负荷要求时，设备便停止工作。
系统大部分时间在低频率下运行，耗电较少，因此节能效果显著，可达到50％以上。
2、自来水经设备加压后直接供给用户，全程密封运行，水源不易受污染，供水质量好，是环保型供水设备，采用微机变频软启动恒压控制，水压平稳，水压质量好。
3、施工周期短，占地面积小，安装方便，工程总投资可减少60％以上，使用该无负压设备水质没有二次污染，不需要净化设备，进一步节省了投资；因为利用了自来水自身的压力，能耗小，节省日常的用电开支。
因为没有水池和水箱，同时又节省了定期清洗消毒的费用。
4、运行成本低。
由于加压泵选型较小，而且采用多泵制，在用水低峰期，一台泵足以满足用水需求。
用水高峰期时，才会启动其它水泵，因此设备运行能耗非常低。
5、物业管理方便、简单，该供水设备为数字控制全自动运行。
停电停水自动停机，来电来水自动开机。
6、设备自动化程度高，具有过流、过热、缺相、缺水等多种保护功能，使用寿命长。
管网叠压_无负压_供水系统水泵能耗对比研究
156给水排水 Vo l 136 No 13 2010管网叠压(无负压)供水系统水泵能耗对比研究李 斌 罗富强 陈 炜(天津大学电气与自动化工程学院,天津 300072)摘要 分析了管网叠压(无负压)供水系统中水泵运行工况点的变化,并根据水泵的数学模型,推导了水泵的单位能耗与效率计算公式。
在此基础上,采用数值算法对恒压供水和变压供水两种方式下水泵的能耗进行分析对比,研究了市政管网压力、用户流量对单台水泵、并联水泵运行的影响。
研究结果表明变压供水相对恒压供水水泵的单位能耗有明显降低,降低程度受到管网末端水压的影响。
关键词 管网叠压(无负压)供水 恒压 变压 节能 运行效率 目前,管网叠压(无负压)供水系统普遍采用恒压供水方式,即保持出水口水压恒定。
这种方式虽然控制简单,但仍存在供水流量小时水泵扬程浪费、水泵的工况点偏离高效区和水泵运行效率不高等缺点[1,2]。
基于管网特性的研究,一些学者提出变压供水方式(即根据供水流量的变化调整水泵的出口水压),以解决这些问题[3],然而需要在管网末端设置传感器,增加了系统投资和设计难度。
本文以水泵数学模型为基础,采用数值计算方法,对恒压和变压两种控制方式下水泵的运行效率和能耗进行了对比研究,得到了单台、两台并联运行时QG 、Q W关系曲线,有助于更准确地评估管网叠压(无负压)供水系统的节能效果,为系统设计提供参考。
1 水泵运行工况点恒压供水方式通过控制变频系统使水泵的出口水压保持不变,即:H =H t(1)式中H t )))恒压供水水泵的出口设定压力值,kPa 。
水泵的运行扬程为水泵出口水压与入口水压之差。
管网叠压(无负压)供水系统中水泵的入口水压为市政管网压力H m ,因此恒压供水方式下水泵的运行扬程为:H =H t -H m (2)变压供水方式中水泵的出口水压不确定,一般由管路特性曲线决定。
管路特性曲线表达式为:H =H 0+SQ2(3)天津市科技支撑计划重点项目(082CKFGX02000)。
无负压供水设备的优点
无负压供水设备的优点无负压供水设备的优点：在设定机械泵的驱动压力时，正确的方法是使驱动压力高于背压1-1.5kg/cm2(15-20p)。
这在大多数情况下是正确的。
但有时为达到泵的要求排量，需要将驱动压力设得稍高一些。
驱动压力高时，不利的一面是容易对进气阀造成磨损。
如果驱动压力高于要求值，会对进气阀造成严重的磨损而不得不提前更换进气阀。
在这种情况下，使用减压阀或减压阀站。
减压阀既可以允许将驱动压力维持在能够满足泵排量的设定压力，同时也可以保护进气阀不受磨损。
另外，在应用空间较狭窄时，建议使用带集汽管的减压阀站。
无负压供水设备的特点的密封性试验：1.设备中承受自来水压力部分的密封试验：将设备的出水口闸阀关闭，提高自来水模拟水泵的压力使之达到设计压力的1.1倍，保持30min，检查设备进水口至水泵进水口之间的密封情况。
2.设备中承受出水压力部分的密封试验：启动设备水泵使设备出水压力达到设计压力的1.1倍，保持30min，检查水泵出水口至设备出水总管口之间的密封情况，结果设备各密封连接处在设计压力的1.1倍压力下保压30min无渗漏。
无负压供水设备的优点的优点：1、无负压生活给水设备杜绝污染：无负压生活给水设备为全密封运行，异物不会进入系统。
2、无负压生活给水设备能源可再利用：直接与管网串接，在原有管网压力的基础上补充所需的压力，差多少，补多少，能充分利用管网的余压，不会产生负压不会造成能源的浪费，符合国家节约能源的要求。
3、无负压生活给水设备物业管理成本低、管理方便。
无负压生活给水设备为数字控制全自动运行，停电停水自动停机，来电来水自动开机;由于不会产生污染，因此无需麻烦的清洗工作。
4、无负压生活给水设备建设投资省：因为无负压生活给水设备无需修建蓄水池或水箱，所以节省了一笔土建投资，而且利用了自来水管网的压力，无需从零加压，因此，加压泵选型较小，设备投资减少。
5、无负压生活给水设备运行能耗少：由于加压泵选型较小，而且采用多泵制，在用水低峰期一台泵足已满足用水需要，用水高峰时才会启动其他泵，因此，无负压供水设备运行能耗非常低，降低了运行成本。
无负压供水设备的节能降耗技术
无负压供水设备的节能降耗技术
最新型的无负压供水设备不仅可以弥补高层住户水压不足问题，不断更新的节能降耗技术也成为无负压供水设备的卖点，这也是民众关注的重点。
自第一代供水设备在80年代诞生以来，到现在第六代无负压叠压供水设备，三十余年的改革与创新让供水设备的配置从简变精、质量从劣变优、科技从低端到先进、更加重要是供水设备从损耗到节能，一步一步坚实的脚印见证了中国二次供水改革一路走来的历程。
一、利用居民用水量对水泵的运作进行节能
以前，供水水泵24小时不间断运行，不管用水人数及用水量的多少，供水设备水泵都按照正常供水运行。
博海无负压供水设备配有多个水泵，可以根据具体情况配置几用几备，解决高峰期自来水供不应求的问题；二来作为延长水泵的使用寿命。
二、利用自来水管网的压力进行节能
目前，在国内城镇二次供水领域，除“蓄水池 + 加压泵 + 水塔供水方式”基本绝迹外，其它三种二次加压供水方式都有使用，但以“蓄水池或蓄水箱 + 变频调速加压机组供水方式”为主，而管网叠压无负压供水方式则刚起步，正逐步取代其他供水方式而成为城镇二次加压供水系统的主流。
博海自助研发的无负压供水设备，利用自来水管网与供水设备相互连接，不仅可以摒弃占地面积大的供水设备水箱，杜绝自来水跑冒滴漏生的现象。
还可以利用市政管网的压力对水
进行叠压，再供水给高层用户，比一般供水设备节省30%-50%的电能。
无负压供水设备节省投资分析
长沙中崛供水设备有限公司 无负压供水设备节省投资分析老式的给水设备必须建造水池或储水箱，再另加一套加压设备。
主要利用高位水池的地理位置产生的压力进行供水，水池的水则是通过加压设备抽送。
中崛供水的无负压供水方案采用自主研发的无负压控制技术，使管网直接与供水用户相连接，彻底废除了水池这种老旧的供水方式。
该供水模式与老式给水设备的节省投资分析如下：1、用地：老式供水设备外加水箱或水池，占地面积至少为50平方米，中崛供水生产的无负压供水设备整套设备连同配套设施只占10平方米，综合节省用地投资：50-10=40㎡*3000元/㎡(假设当地地价)=12万元;2、免除水池或水箱造价：普通不锈钢水箱造价为1100元/m³，假如需要建造20m³的水箱，则需要1100*20=2.2万元;3、节水：老式的给水设备水池或水箱由于蒸发、渗漏等原因会照成长沙中崛供水设备有限公司自来水流失，而且，水池或水箱需要定期清洗，也需要消耗水资源。
中崛供水的无负压供水方案使用全封闭式结构，彻底避免了蒸发、渗漏，也无需定期清洗，据调查中国水网调查统计，使用新型的无负压供水设备要比旧式的给水设备节水可达15%-30%;4、节能：老式的给水设备自来水需要抽送到高位的水池，在输送到用户管网，这种供水方式相当于所有的用户的用水都需要最大的供水能耗，才能保证增长供水。
中崛供水的无负压供水解决方案采用直连市政管网与用户的方式，既能充分利用管网自来水原有的压力，也能根据用户管网的压力自动加压。
如果用户用水量降低，设备能随之降低能耗，如果市政管网的压力能满足少部分用户的用水，设备将完全处于停机状态。
综合中崛供水多年一来数千个案例统计，无负压供水解决方案可以节能45%-80%。
假设一个小区市政管网压力为0.25MPa，所需的供水压力为0.5 5MPa,电机有效功率为80%，电机功率为8KW，电费为1元/度，每天供水时间为6个小时计算，那么：长沙中崛供水设备有限公司每年最多可节省电费：(8KW/80%)*(0.25/0.55*80%)*365天*6小时*1元/KW=7963元。
无负压供水设备与传统供水方式相比的优势
无负压供水设备与传统供水方式相比的优势无负压供水设备相比与传统的供水方式有什么优点?通过供水质量、节能情况、安装维护等方面的比较，我们不难发现，高层建筑二次供水方式的选择上无负压供水设备远远优于传统的采用水池、水箱的二次供水模式。
1、节能情况1)、无负压供水设备与自来水管道直接串联，可充分利用自来水管道原有压力，差多少补多少，自来水满足要求是设备就停止工作，节能效果显著，可达50%―90%以上。
例如某小区楼高11层，用水高峰期可以供到4层，低峰期可以供到6层，那么采用此设备在用水高峰期仅对4―11层加压，低峰期仅对6-11层加压，节约能耗。
这种供水方式能耗小，设备运行费用低，长期使用经济。
2)、传统供水方式自来水进入水池、水箱，原有的管道压力全部变为零，再从零开始重新加压供水，能量白白浪费。
例如某小区楼高11层，用水高峰期可以供到4层，低峰期可以供到6层，若采用水池供水设备，原有的水压全部浪费掉，设备必须从1层加压达到11层。
这种供水方式能耗大，设备运行费用高，长期使用不经济。
2、供水质量1)、无负压供水设备纯净的自来水经过设备加压后直接供给住户，省去了中间的水池、水箱，因此水池、水箱的定期清理、日常维护及安全管理等隐患得以消除。
稳流补偿器经过防腐处理，密封连接，水源没有污染，水质质量好，用户可以喝到符合卫生标准的饮用水。
2)、传统二次供水方式纯净的自来水全部放入水池中，各种杂物容易进入水池中，严重污染水源，水池、水箱不能按照国家要求定期清理消毒，二次消毒措施失效以及系统本身的缺陷造成的水质二次污染，被污染的水经过加压后供给住户饮用，严重影响住户的身体健康。
3、建设安装维护情况1)、无负压供水设备不用修建水池、水箱，工程总投资可减少60%以上。
成套设备出厂，运到现场后与自来水管和出水管对接后即可，安装简单，施工周期短，设备可直接安装在地下泵房中，节省占地面积。
自来水直供用户，没有污染不需要清理水池、水箱，不需要安装消毒设备，节约资金。
简析高层住宅无负压供水技术设备的环保节能
简析高层住宅无负压供水技术设备的环保节能摘要：本文简析了无负压供水系统中的技术设备优势，主要对无负压叠压供水技术设备的环保和节能进行分析探讨，并且简述了无负压叠压供水技术设备的工作原理、无负压叠压供水技术设备其自控功能，。
关键词：无负压供水；环保；节能一．无负压供水系统中的设备优势无负压供水系统主要组成部分包括变频调速水泵机组、压力和流量传感器、稳流补偿器、过滤器、真空抑制器、控制柜、预压自平衡器、倒流防止器等设备。
无负压供水技术设备存在以下几方面优势：（1）设备总体投资少，不需要设置较大型的气压储罐，也不需要修建大型水箱和较大规模的蓄水池，不仅可以有效节省占地面积，同时也可以一方面节省投资，给水管网原有供水压力得到充分利用，可以减小加压泵的选型，设备的实际投资有效的减少了。
另一方面系统占地面积也节约了，地产的利用率提高了，满足国家提倡的节约土地资源的方针政策。
（2）水资源得以节约，不用定期进行消毒和清洗，人力资源和水资源不会浪费，维护费用大幅度减少。
（3）显著的节能效果，设备可以直接与自来水管网进行串接，在自来水水厂提供的一次供水管网压力的基础上对所需要的供水压力进行叠加，压差差多少，既补多少，管网的余压得到充分利用；在用水低峰时期，甚至不需要设备运行，体现了显著的节能效果，和常规的供水设备相比，节能可达35%～65%。
（4）卫生清洁无二次污染，从自来水管网直到用户水龙头整个供水系统为全密封结构，污染物无进入系统机会；水体不直接与空气环境接触，水流通过的部件全部采用食品级不锈钢制作，水质不会受到污染。
（5）安装简洁方便，无负压叠压供水设备为用户提供成套设备，现场仅需要对进出水管进行联接，安装简便，施工周期短。
（6）实际运行成本低，首先加压泵的选型较小，加上可采取多泵关联供水，在用水低峰时期可以直接利用城市自来水管网的一次供水压力进行供水，不需启动设备或仅需启动1台泵既可满足用水需要，在用水高峰期其他泵才会被启动。
无负压的供水是什么？它的原理和优缺点是什么？
无负压的供水是什么？它的原理和优缺点是什么？市场上有多种非负压供水设备，如非负压加压水处理设备、全自动不锈钢超静音非负压卧式机组等。
其工作原理大致相同。
无负压的供水是什么？它的原理和优缺点是什么？1、当自来水压力低于用户要求时，控制系统将自动控制变频器软件开始运行，直到用户管网的实际工作压力等于设定压力。
变频器控制变频器泵以恒定速度运行。
自来水压力越高，变频器泵的速度越低。
水压越低，变频泵的速度越高。
当自来水压力等于设定压力时，变频泵会延迟休眠，也就是说；它会充分利用自来水的原始压力，确保用户所需的压力恒定。
当压力降至唤醒值时，泵会自行唤醒。
2、变频器泵的进气口与不锈钢稳流补偿器连接。
计算机系统检测稳流补偿器中的压力。
通过进水压力检测和真空自动抑制器来确保稳流补偿器中的负压，从而确保供水网络的正常供水。
3、自来水停止时，设备自动停止；当水来时，设备自行启动；当电力停止时，自来水的大气低压区的供水可以自行恢复。
4、当瞬时负压出现时，首先停止所有工作泵；然后延迟变频和减速，并停止机器，这不仅可以确保用户用水，还可以缓解负压情况。
无负压供水方式的优点是:1、无污染，卫生良好:不需要生活水箱，自来水从市政接入到用户终端，整个过程密封严密，没有二次污染。
2、低投资:因为不需要建造不锈钢水箱，所以可以节省水箱的成本；也不需要清洗和消毒水箱，这可以节省物业管理部门清洗水箱的成本。
3、占地少:由于不需要生活水箱，设施占用空间很小。
整套设备包括一套供水控制柜、非负压稳流罐和泵机组。
初设计的家用水箱占用的空间可以腾出来用作停车位(但可能没有用)，或者用作仓库来增加收入。
4、良好的节能:充分利用城市管理网络的压力，设备系统可以根据用户的用水需求设定工作压力；系统可以根据设定的压力自动调节泵的速度和泵的数量；从而使系统始终处于节能状态，比传统的供水设备节能20%以上。
5、稳定水压:通过传感器检测、变频控制实时测量出口压力，确保出口压力恒定。
无负压设备能耗分析
功率5.5KW／3台水泵无负压设备运行能耗分析根据本工程的用水规律：一天中用水高峰期约6小时，用水中峰期约10小时，用水低峰期约8小时，每天用水时间按24小时计。
则水泵每天电耗W可通过下列公式计算：水泵电耗：W =γQ H Tα/（102η）式中：γ——水的容重，1kg/L ； Q ——流量， L/s ；H ——水被提升的高度，m ；α——变频节能系数；T ——按水泵运行时间，以小时计；η——水泵机组的效率。
水泵机组的效率为η=η泵×η传×η电其中：η泵为水泵效率；η传为传动效率；η电为电机效率。
高峰期用水流量Q=78m3/h=21.6L/s(三台泵运行)，H=39m，η=η泵×η传×η电=0.64（根据水泵样本），α=0.80，T=6h。
则高峰期水泵耗电为W1=1kg/L×21.6L/s×39m×6h×0.80/(102×0.64) =61.94Kw•h。
中峰期用水流量Q=52m3/h=14.4L/s(二台泵运行)，H=39 m，η=η泵×η传×η电=0.64（根据水泵样本），α=0.8，T=10h。
则水泵耗电为W2=1kg/L×14.4 L/s×39m×10h×0.8/(102×0.64)=68.8Kw•h。
低峰期用水流量Q=13m3/h=3.6L/s(一台泵调频率运行)，H=39m，η=η泵×η传×η电=0.50（根据水泵样本），α=0.8，T=8h。
则水泵耗电为W3=1kg/L×3.6L/s×39m×8h×0.8/(102×0.64)=13.76Kw •h。
故住宅楼水泵每天电耗W=W1+W2+W3=61.94+68.8+13.76=144.5Kw•h/天；如按5.5KW三台泵工频运行，24小时耗电约396 Kw•h/天。
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无负压供水设备能耗分析
图3图4水泵变速运行图根据水泵的相似定律，变速前后流量、扬程、功率与转速之间关系为：
Q
2=Q
1
×(n
2
/n
1
)H
2
=H
1
×(n
2
/n
1
)2P
2
=P
1
×(n
2
/n
1
)3
式中Q
1、H
1
、P
1
、n
1
分别为额定的水泵流量、扬程、功率、转速。
式中Q
２、H
２
、P
２
、n
２
分别为变速后的水泵流量、扬程、功率、转速。
N/r/min29502700240018001500
Q
2/Q
1
10.90.80.60.5
n/n
2950
10.90.80.60.5
P
2/P
2950
10.7290.5120.2160.125
节电率027.1%48.8%78.4%87.5%
500T耗电量：CDL20-7Q=20m3/h H=82m N=7.5KW2用1备
(1)、根据以上三个表每天用水量80%为高峰用水
查表得：当n=n2/n1=0.8时，
因：Q2=Q1×(n2/n1)=20m3/h*80%=16m3
P2=P1×(n2/n1)3=7.5kw×(0.8)3=3.84kw
供水总量=500m3*80%=400m3
累计用电时间h=供水总量/(Q2+Q3水泵工频运转时)=400/（16+20*1）≈11小时高峰期每小时用电量=11kw+3.84kw=14.84度
40HZ总耗电量=累计用电时间h*每小时耗电量=11h*14.84度≈163度
(2)、根据以上三个表每天用水量20%为30HZ供水
查表得：当n=n2/n1=0.6时，
因：Q2=Q1×(n2/n1)=20m3/h*60%=12m3
P2=P1×(n2/n1)3=7.5kw×(0.6)3=1.62kw
供水总量=500m3-400m3=100m3
累计用电时间h=供水总量/Q2=100/12≈8.5小时
低峰期每小时用电量，只有一台泵运行，即等于1.62kw
30HZ总耗电量=累计用电时间h*每小时耗电量=8.5小时*1.62kw≈14度(4)、每吨水耗电量
40HZ总耗电量+30HZ总耗电量=163度+14度=177度
每天总耗电量=耗电总量*1.2(放大系数)=177度*1.2=212度
每吨水耗电量=每天总耗电量/总用水量=212度/500吨=0.42度/吨。