无负压供水系统在高层建筑中的节能应用

无负压供水系统在高层建筑中的节能应用

余倡荣

广州市宁骏物业管理有限公司

摘要：最近几年，随着城市现代化高速发展，城市人口逐年增多，住房压力越来越大，为了节约土地资源，提高土地利用率，高层建筑逐渐成为了主流，无负压供水系统在高层建筑中的节能应用也得到广泛的关注。基于此，本文首先介绍了无负压供水系统，其次分析了其在高层建筑节能应用中的优势，最后探究了无负压供水系统的实际应用，希望可以进一步提高高层建筑供水安全，保证供水稳定，实现节能目标。

关键词：无负压供水系统；高层建筑；工作原理；优势；节能；应用

引言：在城市化进程高速发展的推动下，高层建筑逐渐成为了社会发展的主流，越来越多的高层建筑出现在城市大街小巷，逐渐替代了传统的低层建筑，不仅提高了土地资源的利用率，并且高层建筑的设计更加优良，用户的居住体验感更好，建筑现代化设计也比较多。无负压供水系统在高层建筑中的应用可以起到节能效果，并且可以提高供水稳定性与安全性，具有良好的应用效果，值得广泛应用与推广。

一、无负压供水系统

无负压供水系统主要应用在城市高层建筑中，其主要以市政管网为水源，利用其原有的压力通过密闭的连续接力增压方式为高层建筑提供供水服务，可以有效提高供水系统的节能效果，并且不会对水源造成二次污染，是变频恒压供水系统的有效延伸和创新优化。无负压供水系统主要由无负压稳流罐、隔膜式或者气囊式压力罐、无负压控制柜、水泵、电机、过滤器、传感器、电接点压力表、管路组件等部分组成，应用过程中涉及到控制技术、无负压技术以及压力自动补偿技术等^[1]。具有节省能源、减少水源二次污染、占地面积小、投资少、维护容易等优点，在高层建筑供水中有十分广泛的应用。但是无负压供水系统在应用中由于没有水箱，所以储水量特别少，如果发生市政管网停水就会导致用户很快没有水用，需要在系统应用发展中逐渐优化，解决现实困境。

二、无负压供水系统在高层建筑中的应用优势

无负压供水系统在高层建筑中的应用具有诸多优势，主要表现在以下几个方面。第一是经济效益高，在使用无负压供水系统时，不需要建造楼顶水箱，整个系统的建造成本比较低，并且运行维护简单、便捷、费用低，同时有效克服了气压不稳定问题，也解决了水泵启动缓慢等问题。第二是供水压力稳定，无负压供水系统中使用的水泵多数为变频恒压操作方式，使得无论水量变化程度如何，管道出口的供水压力都可以保持稳定^[2]。第三是高效节能，无负压供水系统在实际运行过程中可以按照用户实际用水量去调节水泵运行转速，维持其在高效作业区间内，节能增效，相比于恒速水泵而言，节电量可以达到35%以上。第四，占地面积少、系统操作和维护简单，无负压供水系统的设备简单、自动化水平高，无需占据大量的体积，并且质轻，在操作过程中只需要改换电控柜开关即可，可以实现无人值守，智能化作业。

三、无负压供水系统在高层建筑中的节能应用

（一）变频技术节能应用

无负压供水系统在高层建筑中的应用需要直接连接城市市政自来水管网，充分利用市政自来水管网的压力，使用专用的供水变频器，通过循环软起技术、多点U/F曲线技术以及超越模式技术等，可以在很大程度上降低变频技术应用中产生的电能消耗。变频器工作原理是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式其实现交流电动机的设备控制。变频器的电源主要有交流电源和直流电源两种，其中直流电源主要是由交流电源通过变压器变压，整流滤波后得到的。变频技术在实际应用的过程中，其技能效果很好，主要体现在水泵的运行管理中，使用变频技术可以帮助水泵的运行时刻在计算机变频控制模式下，可以根据高层建筑供水的实际压力去自动调节水泵运行频率，智能化调节水泵运行状态，从而可以很好地调节水泵运载负荷，实际节能可以比其它的供水系统高30%-60%左右，节能效果显著。

（二）节约水资源

无负压供水系统在高层建筑中的节能应用主要使用的都是全封闭结构设备，可以避免供水系统管道的跑、冒、滴、漏等问题产生，可以节约一定量的水资源。另外，使用无负压供水系统以后，无需对供水管线进行定期的清洗，节约了大量的清洗用水，根据不完全统计可知，使用无负压供水系统以后，高层建筑的供水系统节水量达到了30%以上，节能效果良好。同时，因为无负压供水系统的运行设备全部为全封闭结构，因此避免了传统供水系统中发生二次污染的可能，进一步提高了水质的稳定性以及安全性。无负压供水系统中的全部设备和管线的材质都使用了食品级304不锈钢，不会对水源造成任何新的污染，可以放心饮用^[3]。

（三）小流量节能

无负压供水系统在高层建筑的节能应用中，采用了小流量保压和微量用水调节技术，并且在系统运行过程中配置了小流量保压装置，使得该系统在日常运行中如果出现实际用水量低于高峰用水量70%的情况下，可以自动启动小流量保压装置，维持无负压供水系统在一个小流量保压供水状态，及时停止大流量供水系统运行，进而实现节能目标。根据长期的系统运行检测可以得到相应数据，使用小流量供水系统后，无负压供水系统在高层建筑中的节能应用可以实现20%以上的节能。

（四）控制系统节能

高层建筑供水系统的控制系统主要采用的是我国自主研发的多模块互联检测智能多点控制系统，可以实现智能控制，进而有效解决了因为局部故障而引发的整机停运或者故障问题。尤其是 在供水系统的主要控制构件中，不仅可以实现控制系统的独立运行，而且可以在不同控制构件中建立联系，相互制约、协调工作，互相检测设备和系统运行状态，进而保证控制有效性，减少失误。同时，在进行无负压供水系统智能控制的过程中，如果其中一个控制器发生了故障，其它的控制器可以进行无缝衔接，不会影响到供水设备和系统的正常运行^[4]。高层建筑无负压供水系统的应用过程中，使用的主要技术是多点检测控制技术，具有控制精确率高、信号采集范围广等特点，弥补了传统控制系统中单点采集的弊端，进而提高了供水系统控制精度。另外，在信息技术、传感技术、智能控制技术等联合应用下，可以对供水系统运行实施优化控制，交替运行水泵，延长水泵的使用寿命，提高其运行效率，可以节约电力消耗20%以上。

（五）系统运行节能环保

无负压供水系统在高层建筑的节能应用，可以充分利用市政自来水管网的原有压力，使用变频调速的方式其根据实际用水量调整水泵电机的转速，对自来水的供水压力和所需压力进行相应的补充，节能效果十分明显。另外，在应用无负压供水系统以后，可以更好地满足城市高层建筑的供水需求，达到相关的综合节能以及环保等技术要求，实现城市高层建筑供水系统运行节能环保根本目标，减少系统运行造成的环境污染，节约能源。从无负压供水系统设备运行节能方面来看，在运行环境和技术参数一致的条件下，使用无负压供水系统可以利用市政自来水管网中的原有压力将水源打到50m的高程，节约了大量的压力势能，节约了大约60%左右的能量。同时，在相同的自来水流量下，供水系统中的水泵扬程更小，使得其更加容易处在高效段工作区域，进而降低能量消耗，实现节能减排，提高城市供水单位的经济效益，也降低了供水系统运行成本^[5]。

（六）水泵应用节能

无负压供水系统在高层建筑的节能应用，使用的都是目前最先进的水泵，采用了世界领先的水利设计，其内部结构紧凑，并且不需要进行维护机械轴封，水泵的主要部件都使用了激光全焊技术进行了焊接，具有零部件强度高、抗腐蚀性能强等特点。水泵的轴承通常会使用德国进口的“双重锁定”驱动角接触轴承，或者使用碳化钨材料制备而成的集装式轴承，使得其耐磨、耐用，使用寿命较长，并且其正常工作效率也比较高，节能效果十分突出，与一般的水泵相比，正常的运行效率要高30%以上。

（七）无负压供水系统设备及投资费用节约

在城市高层建筑中应用无负压供水系统时，可以将供水设备直接采用串联的方式连接在市政自来水管网上，并进行二次加压供水，在建造阶段不需要修建储水塔以及蓄水池等，在供水系统建造上节约了大量的工程成本。另外，因为无负压供水系统的设备结构都是全密闭的，不会发生二次污染问题，在实际运行过程中就可以省去了自来水净化处理的费用，因为没有储水池，也就不需要进行水池清洗，节约了运行费用。同时，无负压供水系统在城市高层建筑中的应用，可以实现全自动、智能化的运行，在运行中不需要人员值守，在一定程度上节约了人力和物力，可以利用先进的信息技术和传感技术进行远程监控，节省了大量的运行管理费用。再加上无负压供水系统的操作简单，运行维护容易，及时发生故障也不会影响整个供水系统瘫痪，可以保持长期稳定的运行状态，进而保证的供水稳定、安全，设备维护和更换的费用也不是很高，并且设备质量好、耐用，不易损坏，整体的投入较少，经济效益可观。

四、结论

综上所述，无负压供水系统在高层建筑中的节能应用具有重要意义，在变频技术应用、水资源节约、小流量节能、控制系统机能、水泵节能等方面起到重要作用，具有较高的应用价值。但是其在实际应用中依然存在供水可靠性低、影响周围用户用水等问题，需要在今后的系统运行和优化中进行适当调整和科学设计，以此提高其应用效果，进一步提高高层建筑供水可靠性以及节能效果，推动城市供水系统的整体发展。

参考文献：

[1]黄灿.无负压供水系统在高层建筑中的节能应用[J].水能经济,2017, (002):112-112.

[2]陈风华,林京,蔡泽.无负压供水系统在高层建筑中的节能应用[J].房地产导刊,2015,(6):318-320,347.

[3]张旭. 无负压供水技术在高层建筑给水系统中的应用[J]. 陕西建筑, 2018, (002):4-7.

[4]思啸云. 综述无负压供水在建筑给排水中的应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, (021):622.

[5]高新玉. 无负压供水在建筑给排水中的应用[J]. 住宅与房地产, 2018, 500(15):185-185.