在二次供水系統中,國內嘗試氣壓供水技術的工程項目是 20 世紀50年代由建工部北京工業建筑設計院設計的北京電影制片廠洗印車間。

  20世紀 70 年代末,為了改善城鎮居民的生活條件,各地政府、廠礦企業將大量低矮破舊的居住平房拆除,改建為 4~6層的通廊式宿舍(俗稱筒子樓)及少部分多層單元住宅。加上從那時開始水龍頭的結構型式也逐漸從截止閥式改為瓷片式,水頭損失增大,對供水壓力提出更高的要求,因此出現了一段時間的氣壓供水熱潮。

  較早倡導氣壓供水技術的是中國建筑西北設計院(其前身為建工部西北工業建筑設計院)。氣壓供水的基本原理是∶設置一個密閉型儲罐,儲罐的下部儲水,上部是空氣;利用水不可壓縮、而空氣可以壓縮的原理,二次供水壓力來自被壓縮的空氣; 用水泵將水送到罐內,將罐內空氣壓縮,停泵后,壓縮空氣將水送至管網;待儲罐水位下降至水位,水泵啟動,由此周而復始。

  由于罐內氣體和水互相接觸,有部分氣體會溶解在水中,并會被水帶走,這就需要補氣。自平衡補氣是當時推薦的補氣方式,這種儲罐稱為補氣式氣壓水罐,氣壓設備則稱為補氣式氣壓給水設備。該型氣壓設備出流的水是氣水混合液,乳白色,呈不透明狀;水送到建筑物樓層后,空氣從水中逸出,并集聚在立管頂端,造成頂層用戶水表因空氣驅動空轉導致水費增加。

  為了減少水中氣體的溶解量,西北院經過研究做出了相應改進。他們設計了一塊浮板,浮板采用塑料或木質材料,置于水面之上,浮板比罐體內徑略小,隨水面升降而上下浮動。由于浮板并沒有把水和空氣隔開,氣還是會溶解在水中,氣水混合出流現象和水表空轉的問題依然存在,沒有解決。但這對后來隔膜式氣壓水罐的研制和開發帶來了有益啟示。

  1982 年,北京市建筑設計院劉建華、李義、吳志棠等在中國隔膜式氣壓水罐供水技術。隔膜形狀似帽型,材質為橡膠,被稱為帽形隔膜。該隔膜水平放置,將氣、水隔開,互相不接觸,空氣不再溶解在水中,設備也無需再補氣。隔膜用罐體法蘭固定,這就是最初的帽形隔膜式氣壓水罐。

  帽形隔膜的缺點是∶隔膜為 180°曲撓變形,容易折斷損壞,存在漏氣現象;隔膜用罐體大法蘭固定,耗用鋼材較多。改進的方法是采用囊形隔膜技術。

  囊形隔膜于1983 年由姜文源、蔣丕杰、張延燦、陳耀宗等提出并著手實施,并由河北省建筑設計院、保定太行建筑設備廠共同研制出了囊形隔膜氣壓水罐。囊形隔膜為伸縮變形,比帽形隔膜構造相對合理,屬于第二代隔膜。囊形隔膜用封頭小法蘭固定,不易漏氣,用鋼量也大為減少。

  后來,在囊形隔膜基礎上發展的還有∶ 梨形隔膜、斗形隔膜、核形隔膜、膽囊形隔膜等多種形式.

  膽囊形隔膜采用折疊變形,減少了囊形隔膜膨脹時因囊壁減薄可能引起的漏氣,1988年由上海市民用建筑設計院和保定太行建筑設備廠共同研制成功膽囊形隔膜氣壓罐, 當時稱之為第三代隔膜。

  除此之外,氣壓供水后來還有一種形式是氮氣頂壓置換圖 1-9 是 20 世紀 80 年代應用較多的一種隔膜式全自動氣壓給水設備。

圖1-9 隔膜式全自動氣壓給水設備

  氣壓供水技術的優點∶ 設置地點相對靈活,不受建筑物高度限制; 能滿足用戶水壓要求;相對于以往使用的開式水箱(水塔)而言,密閉系統使水質不易受到污染。在 20 世紀 80 年代,當時正值改革開放初期,全國上下百廢待興,各行各業對新技術的出現翹首期盼。氣壓供水曾一度被譽為 可取代水塔及多層建筑屋頂水箱的寵兒而受到特別青睞。

  氣壓供水技術的缺點∶ 水泵工作帶較寬,一天中的大部分時間不在高效區運行,使水泵效率大打折扣,即使系統允許在工作壓力情況下供水,水泵也要在工作壓力下工頻運行,耗費電能;罐體總容積偏大,而調節容量卻又偏小,所以供水的可靠性并不高;設備罐體為壓力容器,由于受水壓變化的限制,可調節容積較小,就需要增加氣壓罐的體積,這樣就增加了鋼材消耗,每噸水的用鋼量大大高于其他增壓供水方式;設備供水壓力變化幅度較大,補氣時的灰塵和細菌會對水質造成污染,使用一段時間后在罐內水表面懸浮污物的影響下經常發生溶氣現象,使水質污染加劇。

  囊式/隔膜式氣壓供水設備在20世紀 80年代雖然曾經風靡一時,但由于隔膜在設備運行過程中無規則的頻繁收縮而導致壽命較短,因此也影響了整機的使用壽命。當時,由于我國建材市場監管嚴重缺失,制假售假現象泛濫,市場上出售的隔膜容積和壁厚嚴重縮水,可調節容量小、使用壽命短。

  現在,氣壓供水設備已基本不再在生活給水系統中使用,但在遠離城市的偏僻地區工業企業(如油田油井)有用于消防給水系統的,不過數量很少。