無負壓變頻給水設備選用氣壓罐的技術要求
無負壓變頻給水設備選用氣壓罐的技術要求
隨著人類社會的進步帶來科技快速的發展，新技術產品的出現并廣泛應用于給排水領域（如：變頻器、可編程序控制器、觸摸屏（人機界面）、模糊控制器等，使給水設備在技術上產生革命性的飛躍。同時，新產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，“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？
一般來說，和生產用水定時定量供應不同，生活用水量變化曲線較大，而且具有明顯的時間特性，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。一般來說變頻給水設備在正常用水階段，水泵一般工作在高速段（同時也是高效區），對于水泵功耗基本無爭議；用水低谷及夜間用水量很少（或無人用水，但管網總有一定泄漏）時，水泵因進入低速運轉，工況偏離高效區，節能效果不佳；就算管網做到 全密封無泄漏，沒有配置氣壓罐的變頻給水設備依靠水泵低速運轉來保證管網恒壓，也就是說，就算用戶不用水，管網無水流，為了保證管網的壓力，水泵也 須維持一定的低轉速運行，此時水泵所消耗的電能全部都浪費掉了――這類似于我們的舉重運動員在杠鈴舉起來后保持舉姿三秒時的狀態，雖說此時沒有做功，但運動員依然需要出力。
為了減少給水設備小流量或零流量時水泵的能耗，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，由氣壓罐穩壓補充。
那么、氣壓罐在無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，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，生活管網末端閥門很難作到滴水不漏，因此，無氣壓罐的給水設備或系統，由管網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。如工頻泵直接向用戶供水，就必需配備氣壓罐，緩解水泵頻繁啟動。由于變頻的應用，設備控制水泵因需而供（變量恒壓）。零流量時變頻控制水泵低速保證管網“恒壓”，利用這一點，不再設置氣壓罐的變頻給水設備就 須有一臺水泵24小時不停工作或頻繁啟動來保證管網的壓力，因此，氣壓罐是保證水泵正常休息并延長睡眠時間的前提。
二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時間
（a）氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內補充管網的水量；在管網泄露流量（L/S）一定的情況下，氣壓罐的體積大小決定了水泵再啟動間息時間的長短，體積越大，間息時間越長；因此，選擇體積稍大的氣壓罐可延長水泵的睡眠時間。
（b）正確認識氣壓罐體積的大小。
體積過大的氣壓罐，會增加資金投入、維護不便、充氣時間長等。例：生活管網變頻恒壓值為P1=0.5MPa，壓力下限（水泵再啟動壓力）P2=0.35MPa，在正常情況下，假設管網泄漏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P1P2=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。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間更長，但超過7小時已經開始進入用水階段，延長睡眠時間已無意義。與此相比，配套的小氣壓罐與過大體積氣壓罐具有使水泵相同的間息時間，因此，氣壓罐體積配置過大也不必，要。
應指出，《建筑給水排水設計規范》GBJ15－88對生活無負壓變頻給水設備水泵的啟動頻率未作規定，因此，在用水量較少時段內，對于氣壓罐的體積并非按照7小時、5小時、或者4小時計算的調節水量進行選擇；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，對于生活無負壓變頻給水設備來說，如何在用水極少的情況下合理的配置氣壓罐，是延長水泵的睡眠時間、降低水泵損耗、延長水泵壽命的重要因素。
無負壓變頻給水設備介紹
無負壓變頻給水設備是由管網疊壓（無負壓）裝置和泵組及控制柜組成的供水設備，穩流裝置分為開式和閉式，開式流量調節為不銹鋼水箱（稱箱式無負壓供水）設備），閉式流量調節器為不銹鋼穩流罐（稱罐式無負壓供水設備），將系統設備竄接在市政自來水管網壓力不足的地方，設備通過壓力傳感器檢測出出口壓力，將檢測值和設定值進行比較，運算出在市政自來水管網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）以符合用水曲線實現恒壓，無負壓變頻供水設備較大限度地利用了始終自來水管網原有壓力，對市政自來水管網不產生負壓，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，是供水領域新一代節能型產品。
無負壓變頻給水設備特點
1、 無負壓
-系統與市政自來水管網直連取水加壓運行不會造成市政自來水管網出現負壓。
-高品質智能型電腦控制
-專用自主開發，具有多樣化功能，能夠提供較高水準的精密控制，已經達到較高水平。
2、借壓（或疊壓）
-設備運行時借助市政自來水管網壓力，并在此基礎上增壓，與從普通儲水池吸水相比運行時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
-設備實時通過壓力傳感器檢測出口壓力，將檢測值和設定值進行比較運算，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），以實現恒壓供水的目的。
4、停電不斷水
-供電線路停電時，系統通過747D及旁通等手段實現停電不斷水，即停電時系統自動切換為市政自來水壓力供水。
5、高度自動化
-系統能實現全自動控制，具有手動/自動切換、主副泵定時輪換、壓力調整、恒壓、高低電壓保護、欠相保護、漏電保護、過載保護、過熱保護、缺水保護、不用水停車、瞬間跳閘保護等功能。另可根據用戶需求配置人機界面，可視化遠程調整、監測和維護。
6、衛生
-過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，用水量大時投入功率大，用水量小時投入功率小。小用水量時（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運行。因而大大降低了運行費用。可節約能源60%以上。
-如市政管網有一定的壓力，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吸取的功率較小。及恩呢該效果十分顯著。
-系統全自動運行無須專人值守：又因沒有蓄水池等土建貯水設施，也沒有水質處理儀器，免去定期清洗、消毒等工作。故進一步降低了運行費用。
無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
公共場所：如醫院、學校、體育館、高爾夫球場、機場
商用大廈：如賓館、寫字樓、百貨商場、大型桑拿浴等
灌溉：如公園、游樂場、果園、農場等
制造業：如生產制造、洗滌裝置、食品工業、工廠
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