在二次供水系统中,国内最早尝试气压供水技术的工程项目是 20 世纪50年代由建工部北京工业建筑设计院设计的北京电影制片厂洗印车间。

  20世纪 70 年代末,为了改善城镇居民的生活条件,各地政府、厂矿企业将大量低矮破旧的居住平房拆除,改建为 4~6层的通廊式宿舍(俗称筒子楼)及少部分多层单元住宅。加上从那时开始水龙头的结构型式也逐渐从截止阀式改为瓷片式,水头损失增大,对供水压力提出更高的要求,因此出现了一段时间的气压供水热潮。

  较早倡导气压供水技术的是中国建筑西北设计院(其前身为建工部西北工业建筑设计院)。气压供水的基本原理是∶设置一个密闭型储罐,储罐的下部储水,上部是空气;利用水不可压缩、而空气可以压缩的原理,二次供水压力来自被压缩的空气; 用水泵将水送到罐内,将罐内空气压缩,停泵后,压缩空气将水送至管网;待储罐水位下降至最低水位,水泵启动,由此周而复始。

  由于罐内气体和水互相接触,有部分气体会溶解在水中,并会被水带走,这就需要补气。自平衡补气是当时推荐的补气方式,这种储罐称为补气式气压水罐,气压设备则称为补气式气压给水设备。该型气压设备出流的水是气水混合液,乳白色,呈不透明状;水送到建筑物楼层后,空气从水中逸出,并集聚在立管顶端,造成顶层用户水表因空气驱动空转导致水费增加。

  为了减少水中气体的溶解量,西北院经过研究做出了相应改进。他们设计了一块浮板,浮板采用塑料或木质材料,置于水面之上,浮板比罐体内径略小,随水面升降而上下浮动。由于浮板并没有把水和空气完全隔开,气还是会溶解在水中,气水混合出流现象和水表空转的问题依然存在,没有彻底解决。但这对后来隔膜式气压水罐的研制和开发带来了有益启示。

  1982 年,北京市建筑设计院刘建华、李义、吴志棠等在中国首创隔膜式气压水罐供水技术。隔膜形状似帽型,材质为橡胶,被称为帽形隔膜。该隔膜水平放置,将气、水完全隔开,互相不接触,空气不再溶解在水中,设备也无需再补气。隔膜用罐体法兰固定,这就是最初的帽形隔膜式气压水罐。

  帽形隔膜的缺点是∶隔膜为 180°曲挠变形,容易折断损坏,存在漏气现象;隔膜用罐体大法兰固定,耗用钢材较多。改进的方法是采用囊形隔膜技术。

  囊形隔膜于1983 年由姜文源、蒋丕杰、张延灿、陈耀宗等提出并着手实施,并由河北省建筑设计院、保定太行建筑设备厂共同研制出了囊形隔膜气压水罐。囊形隔膜为伸缩变形,比帽形隔膜构造相对合理,属于第二代隔膜。囊形隔膜用封头小法兰固定,不易漏气,用钢量也大为减少。

  后来,在囊形隔膜基础上发展的还有∶ 梨形隔膜、斗形隔膜、核形隔膜、胆囊形隔膜等多种形式.

  胆囊形隔膜采用折叠变形,减少了囊形隔膜膨胀时因囊壁减薄可能引起的漏气,1988年由上海市民用建筑设计院和保定太行建筑设备厂共同研制成功胆囊形隔膜气压罐, 当时称之为第三代隔膜。

  除此之外,气压供水后来还有一种形式是氮气顶压置换图 1-9 是 20 世纪 80 年代应用较多的一种隔膜式全自动气压给水设备。

图1-9 隔膜式全自动气压给水设备

 

  气压供水技术的优点∶ 设置地点相对灵活,不受建筑物高度限制; 能满足用户水压要求;相对于以往使用的开式水箱(水塔)而言,密闭系统使水质不易受到污染。在 20 世纪 80 年代,当时正值改革开放初期,全国上下百废待兴,各行各业对新技术的出现翘首期盼。气压供水曾一度被誉为 可取代水塔及多层建筑屋顶水箱的宠儿而受到特别青睐。

  气压供水技术的缺点∶ 水泵工作带较宽,一天中的大部分时间不在高效区运行,使水泵效率大打折扣,即使系统允许在最低工作压力情况下供水,水泵也要在最高工作压力下工频运行,耗费电能;罐体总容积偏大,而调节容量却又偏小,所以供水的可靠性并不高;设备罐体为压力容器,由于受水压变化的限制,可调节容积较小,就需要增加气压罐的体积,这样就增加了钢材消耗,每吨水的用钢量大大高于其他增压供水方式;设备供水压力变化幅度较大,补气时的灰尘和细菌会对水质造成污染,使用一段时间后在罐内水表面悬浮污物的影响下经常发生溶气现象,使水质污染加剧。

  囊式/隔膜式气压供水设备在20世纪 80年代虽然曾经风靡一时,但由于隔膜在设备运行过程中无规则的频繁收缩而导致寿命较短,因此也影响了整机的使用寿命。当时,由于我国建材市场监管严重缺失,制假售假现象泛滥,市场上出售的隔膜容积和壁厚严重缩水,可调节容量小、使用寿命短。

  现在,气压供水设备已基本不再在生活给水系统中使用,但在远离城市的偏僻地区工业企业(如油田油井)有用于消防给水系统的,不过数量很少。