自来水的供水压力最佳范围和增压系统

供水压力最佳范围

用水管网的正确选型要保证每个用水点所需的额定流量，而不受其它用水量或运行状态变化的影响。正是基于这一原因，最好保持每个供水点的压力在1.5到3 bar之间。

如果供水压力过低，每个用户所需的流量便无法得到保障。

反之，如果供水压力过高，就会产生噪音，用水设备和供水管网会受到磨损甚至破坏。

设计压力

是每个用户入户所需的最低工作压力，也是供水管道的设计选型依据。

另外，选型要考虑到自来水市政管网的压力以及供水系统的类型与规模大小。

因此：

• 如果自来水压无法使用户获得设计压力，那就要用到增压系统“加大”压力值；
• 反之，如果自来水压过高，就要安装适当的装置比如减压阀，使压力回到设计值。

设计流量

生活用水系统设计选型中要考虑的流量指的是设计流量，与总流量并不相同，因为所有用水点同时用水的概率很低。

实际上，总流量是各单一设备的额定流量之和，而设计流量则是要通过适当的缩减系数计算出来的。

该系数是考虑到用户同时用水的概率因素。

增压系统

增压系统（或增压设备）的任务是：

• 将压力加大到一定值，以保证向每个用户正常供水；
• 随用水要求的变化保证用户的正确流量。
• 一般而言，此类系统用于以下情况：
• 自来水管网压力不足时；
• 需要由储水罐供水时；
• 抽取井水。
• 要想通过水泵获得单级或多级压力的提升，要根据以下参数做出选择：
• G = 设计流量
• H=所需最大压力与增压设备上游的压力之差
• 所以，泵的扬程（H）要根据增压设备的具体安装类型进行计算。

1. 自来水系统压力不足

增压设备的扬程等于所要求的压力(Prich.)和自来水系统可提供的压力(Pdisp.)之差。

根据所需的扬程给增压设备选型可能会带来压力过高和增加运行成本的问题。

2.储水罐供水

增压设备的扬程等于所要求的压力值(Prich.)，因为一般来说水罐的储水压力相当于大气压力。

3. 抽取井水

增压设备的扬程要等于所需的压力值，核实水泵的抽水能力至关重要。

一般来说，这一数值由生产商的NPSHr（Net Positive Suction Head required的英文缩写，意为‘必须的气蚀余量值’。

另外，要检查水井的静压高度和（h）和抽水管的压损（ΔP）总和是否低于制造商所表明的NPSHr（必须气蚀余量）值（一般在15-20%）。

如果吸入压力要求大于NPSHr值，那么可以使用潜水泵安装于井里。

在生活用水系统流量变化大且不连续用水的情况下，为了保证达到要求流量而使用的所有这三种增压设备中，一般包括：

一个或多个水泵；

备用水泵，以便确保永久供水（比如医院）；

一个或多个压力水罐；

抽水集水器、压力传感器、压力表、水力连接附件和各种固定件以及配电柜。

压力罐又称为定压罐，它的功能是利用内部所储存的水减少泵的启动频次。储水压力可以通过空气或者弹性薄膜材料（膜）来保持。

根据水泵和所使用水罐的类型，增压设备分为以下几类：

1. 一台或多台定频泵和空气式定压罐。

2. 一台或多台定频泵和隔膜式定压罐。

3. 一台或多台变频泵。

前两类系统也被称为变压力系统，泵的启停由固定压力值的压力开关控制。

当检测到最低压力值时，压力开关指示泵启动，泵会一直运行直至达到所设定的最大压力极限。因此，系统压力在这两个限值范围内变化，这一差值一般在0.5到1bar之间，以防止在使用过程中出现过高的供水压差。

第三类系统则是定压力型，因为泵的启动与调节由与压力传感器相连的电子调节器控制。

调节器根据所检测到的压力变化来调节水泵转速，或增或减，以保证出口压力几乎恒定。

空气式定压罐

属于传统的增压系统，包括：

• 定压水罐

用于储存必要的水。

水泵

用于增加自来水供水系统的压力。

要根据前面介绍提到的标准进行设计选型。

压力开关

在压力过低时启动泵，或者在压力与设定值相比过高时关闭泵。

锁定装置

当出现空转危险（即没有泵入液体）时，阻止泵工作。

进气系统

从外部环境注入空气以维持罐上部的气垫，防止空气被水慢慢溶解。

注入空气的方式可以是：

1. 通过自动供气；

2. 通过压缩机；

3. 来自压缩空气管网。

通过自动送气装置注入空气

自动送气装置主要由一个小容器构成，带底部浮球阀和吸气阀。进气阀在有水流经过时，会因文氏效应而从外部吸入空气。此装置用于维持水箱气垫高度，运行原理参见下面的示意图。

自动送气装置适用于水泵正常工作状态下的系统，它利用水泵的启动而发挥作用。当泵端为吸入负压时，就能保证它的正确运行；如果吸入端为正压，此压头最好不超过5 m水柱。

如果自动送气装置不能与泵的吸入口实现物理连接，则不能与潜水泵结合使用。

通过压缩机注入空气

系统主要包括：

压缩机

可以增加空气压力并向定压罐内输送空气。

建议安装无润滑压缩机，要带适当的空气过滤器。

液位开关

用于启动压缩机（当空气平面超过液位开关控制水平时）以控制气垫高度，以及关闭压缩机（当水平面处于设定液面之下时）。

安全压力开关

当罐内超过最大增压时，阻止压缩机启动（或者让已经启动的压缩机停止工作）。

通过压缩空气管网注入空气

从概念上看这一系统与使用压缩机的系统类似，不过取代压缩机的是一个电动阀，从压缩空气管网中导入空气。

该系统一般应用于工业生产中，那里已经为了满足生产要求而架设了压缩空气管网。

一般来说，如果压缩空气的供气压力高，那么建议在电动阀前加一个减压阀。

另外，必须要使用止回设备，因为可能出现负压会导致定压罐中的水倒流至压缩空气管网中。

隔膜式定压罐

该增压系统包括：

• 隔膜式定压罐
• 水泵
• 压力开关
• 锁闭装置

该系统类似于空气式定压罐，不过与前者空气始终与水接触有所不同，该系统使用的定压罐由天然或人工橡胶膜将空气与水隔离。

罐内预先加载了氮气，以防止内表面出现氧化现象。

加载气体的初始压力，也称为预加压力，要略低于增压的最低压力，而同时又要略高于系统的静压，以防止出现负压。

P 系统静压 < P 预加压 < P 增压

如果预加压力低于系统静压，除了会使膜片持续膨胀外，还可能造成下游水柱被清空的危险。

如果预加压力高于增压压力，就无法利用定压罐内隔膜的膨胀，从而产生系统出现压力过高的危险。

随着泵的开启，水会压缩气体进入定压罐直至达到预设最大压力。随着用户方面的用水需求，“储存的”压力在水泵启停的间隔中将水推送到系统用户端。

为了防止泵空转，最好使用锁闭装置（与普遍采用的设备配套使用）：比如从开式水箱中吸水泵的液位开关，或者是与自来水系统或定压罐相连的增压泵的压力开关（低压调节）。

变频增压供水设备

系统主要包括：

• 一台或多台变频泵;
• 压力传感器:
• 控制面板;
• 隔膜式定压罐;

系统可以自动调节，持续地将水压加至预定压力。

一般来说，整个增压设备是在工厂里一体式组装、调节、调试而成的一个整体。

系统主要由性能相同的一个或多个变频泵并联而成。只有大功率水泵构成的高性能组件才串联一台小泵（称为Jockey补水泵），以便在不启动主要水泵的情况下满足低流量要求。

通过控制泵的开启和转速调节，这套设备可以实现长时间跨度的流量供应。

所有泵以最高转速运行时达到的最大流量需要等于设计流量。

而最低流量则是最小的泵以最低转速工作时的流量。

为了保证比最低流量还低的流量（滴水或少量取水），设备一般使用隔膜式定压罐。

后者的设计选型通常由制造商负责，依据与前面文章中描述的类似法则，不过还要考虑承担所能保证的最低流量。因此，增压设备的定压罐非常小。

另外，定压罐还能缓冲压力的突然变化。

对于变频泵供水设备来说，应当加一个锁定装置预防空转危险。如果泵是从开式水罐中吸水，那么可以使用液位开关，而如果是从自来水管网或压力罐内抽水，可以使用低压压力开关。

这类系统的好处是：

• 压力值几乎保持恒定；
• 系统紧凑，占地很小。

正是有了这些连续调节，才可以控制下游压力，使其保持在规定的范围内。