专利名称：生活－消防共用无负压供水系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无负压供水系统，特别是一种可借助自来水管网的压力为生活以及消防提供用水的无负压供水系统，属于给排水技术领域。
背景技术：
传统的供水方式中，无论是为生活还是为消防提供用水，都是采用修建大型水池，将市政自来水放入池中，再通过水泵进行加压为用户端供水。这种供水方式往往需要有较大的占地面积，土建费用也较高。对于生活用水的提供，由于大型水池存在着水的二次污染问题，所以，存在着使用者健康受到损害的威胁。
通常，市政自来水具有一定的供水压力，但是，当自来水进入水池后，市政水网的压力自然消除。在水泵为用户供水时，需要从零压力状态下重新施加压力，因此，浪费了许多能源。
在消防用水方面，由于消防用水比生活用水具有更高的水源保证、供水可靠性以及更高的水压要求，所以，通常建筑物中，生活用水与消防用水往往采用两套各自独立的供水系统，这就使供水系统结构复杂，造价相对昂贵。
中国专利ZL00215684.9公开了一种无负压、无吸程管网增压稳流供水设备；ZL00256147.6公开了一种无负压供水装置；ZL01204960.3公开了一种节能无负压贮水箱。这些公开的供水设备、装置都是针对生活用水，无法为消防提供可靠的用水资源，更无法对与消防相关联的设备(包括排烟机的启动、防火卷闸门的关闭或开启等)进行操作控制。
另外，在上述各项专利技术方案中，为了消除负压对市政自来水管网的影响，在储液罐(贮水箱)上都设有排气、补气装置，当气体由于注水被排尽后，排气口通过阀门关闭，此时，储液罐(贮水箱)中具有较高的水压。当排气口的阀门出现故障而泄漏时，储液罐(贮水箱)中的水会向四处喷溅，而储液罐(贮水箱)的周围通常设置有水泵机组等电气设备，喷溅出的水容易造成电气设备短路，使供水设备遭到破坏。
再有，通常供水设备中，水泵机组的出口直接与用户管网的入口连接。由于用户端的水压经常处于不稳定状态，用户的用水质量较差，小流量状态下开机频繁并且不能有效的消除水锤。不稳定的水压，对于安装有灵敏传感器的自动消防系统来说，容易发生误报警、从而根本无法直接为其供水。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有的供水系统无法对生活、消防用水进行统一运行控制而提供一种生活-消防共用无负压供水系统，该系统采用无负压供水方式，通过控制装置的切换控制，能够分别为生活、消防提供符合质量要求的水源。
本发明的另一目的在于针对上述供水系统中补气、排气装置所存在的安全隐患，提供一种生活-消防共用无负压供水系统，该系统在进行补气时，可保证水质不被污染，当排气阀出现泄露故障时，可使储液罐(贮水箱)周围设置的水泵机组等电气设备不会因喷溅出的水而造成损坏。
本发明的再一目的在于针对上述传统供水系统的供水质量较差，用户端水压不稳而提供一种生活-消防共用无负压供水系统，该系统采用缓冲调整方式，有效的保持用户端压力的平稳，保证用户的用水质量，以适应安装有灵敏传感器的自动消防系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种生活-消防共用无负压供水系统，它包括内部设有液位传感器，顶部固设真空补偿器的第一储水罐、由水泵与1号单向阀同向并联组成的并联组(即水泵出水的方向与1号单向阀的出水方向相同)、用户总管及设置在用户总管上的压力传感器。第一储水罐的进水口与市政管网连接，出水口与所述并联组的入口连接。并联组的出口与用户总管入口连接，用户总管出口连接生活用水管网及消防用水管网的入口。在该系统中，它还设置有第二储水罐、监测控制装置。第二储水罐与用户总管的入口连接。当第一储水罐直接通过1号单向阀或水泵向生活用水管网及消防用水管网供水时，一部分水将被注入第二储水罐中，并随水位的升高第二储水罐中的压力也逐渐增加直至与用户总管中的水压相等。
在本发明中，压力传感器、液位传感器以及设置在消防用水管网中的报警信号端分别与监测控制装置的对应信号输入端连接而监测控制装置的控制信号输出端与水泵控制端、消防设备控制端对应连接。
通过上述设置，系统可以实现由监测控制装置进行的生活-消防用水切换。当系统处于提供生活用水状态时，监测控制装置中的水压参数为生活用水参数，并比较压力传感器的数值，调控水泵的出水压力，或为零(当市政管网压力足够时)，或加压(当市政管网压力欠缺时)，此时，第二储水罐中的水压与用户总管的压力相同。
当发生火警时，设置在消防用水管网中的各种火警报警传感器发出信号，该信号被传输到监测控制装置中，该监测控制装置立即将供水压力参数调整到预先设定的消防供水压力值，并与用户总管中的水压比较，由于消防供水压力高于生活用水压力，所以，监测控制装置将水泵开启或变频增压，使用户总管中的水压迅速达到消防供水压力数值，此时，系统被切换为消防供水状态。在此状态下，监测控制装置还发出对其他消防设备的启动信号，包括打开排烟风扇、关闭相应的防火卷帘门等。
在上述系统中，由于采用了与用户总管连接的第二储水罐，使得当用户总管中水压发生波动时，第二储水罐利用其内部的压力对用户总管的压力波动进行反向抑制，保证了用户总管的水压稳定，从而进一步保证了消防管网中安装的灵敏传感器，尤其是水流传感器不会因水压变动而发生误报警现象，同时，也可消除由于用户管网用水量降低时水泵频繁开机或水压波动所造成的水锤现象。
在上述系统中，第一储水罐顶部固设的真空补偿器上还设置有导流管，该导流管为向下弯折的管，其上端与真空补偿器的补气口连接，下端出口向下，并位于第一储水罐的下方位置。当真空补偿器损坏时，第一储水罐中的水不会向四处喷溅，造成其他用电设备的短路损坏。
为保证第一储水罐中的水不会受到二次污染，导流管的出口处内设置有杀菌过滤器。当第一储水罐中的水位降低，真空补偿器向其内部进行补气时，通过该杀菌过滤器的空气中所携带的污染物质及病菌被过滤、杀灭，使进入第一储水罐的空气洁净。
为便于生产、安装，在第一储水罐内固设隔离板而分离出另一部分腔体，使该腔体作为第二储水罐。
在上述系统中，并联组中所设置的水泵数量可以根据建筑物的具体状况设置为多台。在水泵的出口处还可以在串联设置2号单向阀后与1号单向阀并联，防止因水泵故障而造成的回流。
出于安全起见，用户总管上还设有安全阀。当系统故障，而用户水压过高时，该安全阀自动开启，将压力卸掉，保证用户管网安全。
在上述的系统中，监测控制装置可由设备运行控制器及信号采集处理器组成。设备运行控制器具有与水泵启/停控制端、变频调压控制端连接的输出端以及与消防设备控制端连接的启/停控制输出端。信号采集处理器具有传感信号输入端及信号运算处理电路，该信号运算处理电路的信号输出端与设备运行控制器的信号输入端连接。信号采集处理器对系统工作状态的各项参数以及消防供水管网中各项传感器的参数进行采集运算处理，并为设备运行控制器提供运行控制信号，通过设备运行控制器向各种系统设备、消防设备发出控制指令。
由以上技术方案可知，本发明通过对生活用水压力数值、消防用水压力数值的预先设定以及监测控制装置对压力传感器信号、消防报警信号的采集处理，可以方便的利用一套供水系统为生活用水管网或消防用水管网提供各自所需的供水水压，从而保证生活、消防用水的质量，降低了供水系统的建设难度，节约了大量的建设费用。
因为将市政管网通过密闭的储水罐与生活用水管网、消防用水管网连通，所以能够充分借助市政管网的压力进行供水，即使在开启水泵时，采取的增压方式也是差多少补多少，从而能够大大节约能源消耗或浪费。市政管网的压力波动可以通过第一储水罐的缓冲作用，不会给用水端造成压力波动影响，提高了供水质量。
另外，通过在真空补偿器的进/排气口连接设置导流管，使得因真空补偿器内阀门泄露而溢出的水不会四处喷溅，从而保护了用电设备的安全。由导流管流出的水可以被有效的引导至另行设置的蓄水容器中，不会造成水资源的浪费。
再有，由于设置的第二储水罐在注入水后，内部气体被压缩，其压力与用户总管的压力相等，当用户端的水压发生变化时，第二储水罐起到良好的缓冲稳压作用，不仅适合装有灵敏传感器的自动消防用水，而且彻底消除了水锤，保证了用水质量。
图1为本发明所涉及系统的构成原理示意图。
图2为本发明所提供的一个较佳实施例的结构示意图。
具体实施例方式
以下，通过对系统构成原理及较佳实施例的描述并参考附图对本发明做进一步的详细说明。
图1所示为本发明所涉及生活-消防共用无负压供水系统的构成原理示意图。图中，市政管网的自来水管3通过一个止回阀31被接入第一储水罐1的进水口，第一储水罐1的出水管12通过1号单向阀11与用户总管4入口连接。1号单向阀11还与水泵13并联连接，水泵13的出水方向与1号单向阀11同向。第二储水罐2通过水管21与用户总管4的入口连通。用户总管4上设置有压力传感器41，该用户总管4的出口端与消防用水管网7、生活用水管网8的入口连接。
第一储水罐1内设置有用于测量罐内水位的液位传感器15，其顶部固设有真空补偿器14。真空补偿器14的气口通过连接的导流管141与外界连通。
在该系统中还设有监测控制装置5，该监测控制装置5具有多路针对火警报警信号以及传感设备信号的输入端，同时，还具有多路用于控制水泵13以及多种消防设备6(如自动防火门、排烟风机等)的控制信号输出端。监测控制装置5能够根据获得的各种信号，自动控制调整供水压力，使系统工作在生活或消防供水状态。
液位传感器15、压力传感器41的信号端连接到监测控制装置5的对应信号输入端。
使用中，来自市政管网的自来水通过自来水管3、止回阀31进入第一储水罐1中，随着水位的不断增高，罐中的空气从真空补偿器14的气口经导流管141被排出，真空补偿器14内部设置的阀门关闭。第一储水罐1中的水通过出水管12、1号单向阀11、用户总管4进入生活用水管网8。由于进入用户总管4的水具有一定的压力(市政管网压力)，当压力足够时，无须启动水泵13，当压力较低时(低于预先设定的压力值)，监测控制装置5通过采集压力传感器41的压力信号并运算处理后，控制水泵13启动，为用户端增压。
1号单向阀11及水泵13的出口由于连通着第二储水罐2，所以，当向用户总管4入口供水时，另有一部分水进入第二储水罐2，第二储水罐2内的空气被压缩，直到其中压力与压力传感器41的数值相同时，第二储水罐2内的水位到达平衡位置。
生活用水管网8中，因用水量发生变动而造成水压的波动时，第二储水罐2内预先形成的水压将对管网中的水压在一定的范围内进行自动补偿，调整，从而扼制了水压波动，达到了压力缓冲、稳压的目的。
监测控制装置5在收到来自消防用水管网7中设置的火警报警信号后，通过对水泵13的变频增压控制，将用户总管4内的压力数值调整到预先设置的消防水压规定值，此时，整个管网的供水压力处于消防状态，同时，监测控制装置5还启动其他辅助消防设备，使它们全部处于消防工作状态。
另外，真空补偿器14的气口上设置的导流管141经弯折后，其出口被设置在第一储水罐1的下方。当真空补偿器14内阀门损坏泄漏时，漏水沿着导流管141流入其他专用容器或水池，即可保证不造成四处喷水损坏用电设备，又不会造成水资源的浪费。
在第一储水罐1内设置的液位传感器15用于对罐内水位进行测量。当水位低于规定值时，监测控制装置5获得该液位信号，控制水泵13停止工作，以免水泵13无水空转而造成设备损坏。
图2为本发明所涉及一个较佳实施例结构示意图。该实施例的管线连接方式与上述原理图相似，不同之处在于储水罐被制造成双腔形式，即采用椭圆封头隔板9将储水罐分隔成第一储水罐1、第二储水罐2。另一个不同之处为两个水泵13分别串接2号单向阀131、闸阀132后相互并联组成水泵机组再与1号单向阀11并联连接，并且，在导流管141的出口处内设有杀菌过滤器142。在进行补气时，进入第一储水罐1中的空气首先经过杀菌、过滤处理，从而防止空气对水的二次污染。
另外，在用户总管4上还设有安全阀42。当出现异常情况，水压失控而升高并超出安全压力时，安全阀42就会自动打开进行泄压，从而保证设备装置不会受到损坏。
本实施例中，监测控制装置是由信号处理器51、设备控制器52组成。信号处理器51所采集的信号包括用户总管4上设置的压力传感器41的水压信号以及消防用户管网8中的火警探测器81的信号、消火栓水流指示器82的信号、消防喷淋头水流指示器83的信号。信号处理器51对信号的处理是通过其内部设置的单板机完成，并通过该单板机对设备控制器52发出控制信号，设备控制器52控制水泵13的启/停以及消防卷帘门84、排烟风85的启动与关闭。
第一储水罐1内设置的液位传感器15的液位信号直接接入设备控制器52中，当水位低于设定数值时，该液位信号使设备控制器52向水泵13发出停机信号，避免水泵13在无水状况下空转而造成水泵13的损坏。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种生活-消防共用无负压供水系统，它包括内部设有液位传感器，顶部固设真空补偿器的第一储水罐、由水泵与1号单向阀同向并联组成的并联组、用户总管及设置在用户总管上的压力传感器；所述第一储水罐的进水口与市政管网连接，出水口与所述并联组的入口连接；并联组的出口与用户总管入口连接，用户总管出口连接生活用水管网及消防用水管网的入口，其特征在于它还包括第二储水罐、监测控制装置；所述第二储水罐与用户总管的入口连接；所述压力传感器、液位传感器以及设置在消防用水管网中的报警信号端分别与所述监测控制装置的对应信号输入端连接；所述监测控制装置的控制信号输出端与水泵控制端、消防设备控制端对应连接。
2.根据权利要求1所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的第一储水罐顶部固设的真空补偿器上还设置有导流管，该导流管为向下弯折的管，其上端与真空补偿器的补气口连接，下端出口向下，并位于第一储水罐的下方位置。
3.根据权利要求2所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的导流管的出口处内设置有杀菌过滤器。
4.根据权利要求1所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的第二储水罐是通过在第一储水罐内固设隔离板而分离出的另一部分腔体。
5.根据权利要求1所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的并联组中所设置的水泵数量为一个以上。
6.根据权利要求1或5所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的水泵出口与2号单向阀串联后再与所述1号单向阀并联连接。
7.根据权利要求1所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的用户总管上还设有安全阀。
8.根据权利要求1所述的生活-消防共用无负压供水系统，其特征在于所述的监测控制装置由设备运行控制器及信号采集处理器组成；所述设备运行控制器具有与水泵启/停控制端、变频调压控制端连接的输出端以及与消防设备控制端连接的启/停控制输出端；所述信号采集处理器具有传感信号输入端及信号运算处理电路，该信号运算处理电路的信号输出端与设备运行控制器的信号输入端连接。
全文摘要
一种生活－消防共用无负压供水系统，包括第一储水罐、由水泵与1号单向阀同向并联组成的并联组、用户总管及压力传感器；它还包括第二储水罐、监测控制装置；第二储水罐与用户总管连接；压力传感器、液位传感器以及设置在消防用水管网中的报警信号端分别与监测控制装置的信号端连接；监测控制装置的控制信号输出端与水泵控制、消防设备控制端对应连接。本发明采用缓冲调整方式，有效的保持用户端压力的平稳，可方便的利用一套供水系统为生活用水管网或消防用水管网提供各自所需的供水压力，保证用水质量，降低供水系统的建设难度。
文档编号E03B11/16GK1580426SQ03149969
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者张明亮, 王学成 申请人:张明亮