核心结论：无负压供水设备通过"市政管网直接供水＋气压补偿＋变频调速"的三重协同机制，在取用市政管网水的同时，利用气压罐和气压补偿器将管网最低压力维持在正压状态，全程不产生负压抽吸，从而保障市政管网安全。设备依据设定的目标水压，自动调节水泵运行频率和启停台数，实现恒压、节能、无人值守供水。
一、设备核心组成
二、工作原理（全流程）
1. 启动阶段
控制柜会检测目标压力和当前的压力之间的差值, 接着启动一台工频泵, 目的是让系统的压力快速升高到设定的数值, 随后再进行切换操作, 进入变频运行的模式。
2. 正常供水阶段
在用水量还没有到达那个单泵额定时, 那个变频泵就按照它现在的这个频率在进行运行, 然后, 出水压力也就稳稳当当地给维持在设定的那个值上面了, 而这个设定值通常就在零点三到零点五兆帕这个范围之间, 具体是多少, 还要看楼层还有管网的那些参数来决定。
用水量的数量会发生增长的情况, 此时, 控制柜会自动地提高变频泵的运转频率, 当达到上限之后, 会投入第二台工频泵, 在这种情况下, 变频泵恢复到比较低频的运行状态, 循环地添加泵, 直到能够完全满足相关的需求。
当用水量减小的时, 需要逐台停止水泵的运转, 同时让变频泵降低频率, 以此来保持压力的恒定。
3. 气压补偿与防负压阶段（核心环节）
市政管网的压力是处于正常范围的, 这种正常的状态是指其数值大于或者等于设定的最低正压值, 通常这个值大于或者等于零点一兆帕, 在此情况下设备会直接从管网进行吸水操作, 且气压补偿器不会参与介入。
当管网压力出现骤降的时候, 这可能是由于用水进入高峰期或者是市政停水等原因造成的, 此时气压补偿器会检测到压力已经降低到了下限值以下, 就会自动开启补气阀来向罐内补充压缩空气, 这样能够使罐内的压力始终保持在不低于管网最低压力的状态, 从而确保在任何工况下设备的取水端都不会产生负压的情况, 避免吸取管网中的水而形成倒吸的现象。
确保任何工况下设备取水端不产生负压。
管网出现了停水的状况。这时候, 气压罐里面预存的压缩空气以及少量的储水, 可以维持短时间的应急供水。这个时间短一般会大于等于 30 分钟。在此时, 泵组会自动进行停机保护。
4. 恒压调节逻辑
控制柜采用PID算法, 目标就是下面这个公式:
f等于f_base加上K_p乘以e, 还要加上K_i乘以e的积分, 另外还要加上K_d乘以e对时间求导。
其中的 e 为设定压力与实测压力之差。 f 为输出频率。该输出频率通常是在 0～50 Hz 之间。每 2 秒采样一次。调节周期短。压力波动可控制在 ±0.01 MPa 以内。
三、关键设计参数与标准
设备必须符合, GB/T18995-2002《城市给水工程排水设计规范》, 以及 CJJ113-2010《建筑给水排水设计标准》, 里面所涉及的相关条款。
气压补偿器的补气压力整定值, 应当是大于或者等于市政管网的最低服务压力, 一般情况下, 这个数值是不低于0.1 MPa的。
变频泵的额定扬程需要去覆盖那些内容, 具体来说就是最不利用户末端的静压差, 再加上管路损失, 当然还要加上一个值为0.05 MPa的安全余量。
控制柜的防护等级必须要达到IP54或者是比IP54更高的水平, 这个设备本身是需要具备很多种保护功能的, 具体包含过流保护、过压保护、欠压保护、缺相保护以及泵故障保护这些内容。
四、高频疑问速答
Q：无负压设备与二次加压设备（如传统水箱）的本质区别？
A: 传统的水箱模式, 是把水储存在封闭的容器里面, 然后再进行二次加压, 这样一来和管网的物理连接就被隔绝开了；但是无负压设备呢, 它是不建水箱的, 就直接对接市政管网, 依靠气压补偿来保障正压供水, 这样水质的确受到二次污染的风险会低一些, 可是前提条件是一定必须经过供水部门的审批, 并且还要加装防倒流装置。
Q：气压罐坏了会怎样？
A: 当罐内的气囊发生了破裂之后, 补气的功能就无法正常发挥作用了，所以设备就变成了普通的变频直供水方式。
如果在管网的压力比较低的时候, 这种状态可能会导致负压情况的出现, 因此必须马上停止使用并且进行检修工作, 如果继续运行的话, 就会产生把管网中的水吸空的风险, 进而有可能导致管路爆裂的问题发生。
Q：一台无负压设备能供多少户？
A: 这要看法网供水的能力还有设备的挑选。一台55千瓦的变频泵组, 是两台工作一台备用, 一般能满足大约300到500户, 也就是11层以下住宅区的基本供水需求。具体怎么样, 需要设计方按用水量, 和最大的时变化系数来算一算。
这篇文章是按照目前国家里面还有行业里面的那些标准来写的。设备选什么样式、怎么安装这些东西都得听当地管供水的部门的意见。他们审批过的东西才算数。最终还要以他们给出的设计文件为依据才行。
