真空污水收集系統（VWCS）的原理是基於真空管道的壓力梯度來收集生活污水並逐步運送到真空站進行集中處理。與重力污水收集系統相比，VWCS系統在某些場合是非常理想的方案。
常規的VWCS系統包括所謂的室外真空排水系統（VSS）(EN1091:1997)以及室內排水系統（VDS）(EN12109:1999)。自從2003年香港大型私人住宅「淘大花園」大規模爆發非典牽扯出排水系統的種種問題之後，VDS因在公共衛生方面的出色表現而開始受到更多的關注。
我們需要通過電能驅動真空泵將真空罐和管網抽真空，並且驅動排水泵將污水排出真空系統。歐標(EN1091:1997)給出了VSS系統對能源需求的一個較大的範圍。然而，此文將從理論角度分析並確定VSS系統收集污水或VDS系統沖洗衛生設施所需的能耗。儘管該問題已在過往的文獻中通過從案例分析或試驗台獲得的統計數據得以闡釋，但此文將通過VWCS系統的機理，直接剖析問題的核心。
簡化的模型
假設VWCS系統的運作處於穩定狀態，即當真空泵和排水泵持續在恆定速率下工作，維持了恆定的壓力和真空罐液位時，進入真空罐的氣體和液體流量保持不變（圖1）。換言之，若考慮氣體在負壓(Psystem)情況下的膨脹，真空泵的吸入流量(Qvp)等於氣體體積流量(Qg為在大氣壓Patm下的流量)，而排水泵的流量(Qdp)等於污水的體積流量(Ql)。能耗需求
VWCS系統的總能耗需求是真空泵和排水泵能耗的總和。對於VWCS系統可以採用不同類型的真空發生裝置，這裡所選用的是液環泵。對所選定的液環泵，其效率(ηvp)由其吸入壓力(Psystem)所確定。所需耗能(Nvp)可以通過方程1計算得出。而排污泵的耗能(Ndp)可通過方程2計算。
假設空氣-水在大氣壓（1.01×105Pa）下的氣液比為aatm，忽略後續壓力干管用來將廢水運送至處理廠或重力污水管道所需的壓頭，所需能耗（(Wtotal，kWh/m3，即千瓦時/每立方米廢水)可由aatm、系統工作壓力(Psystem)以及兩種泵的效率(ηvp與ηdp)的函數推導得出：結果和討論
通過使用水環境聯合會（WaterEnvironmentFederation）以及澳大利亞水資源服務協會（WaterServicesAssociationofAustralia）所推薦的氣-液比（平均為40×103Pa），並假設典型的泵效（ηvp=40%,ηdp=70%），室外VSS系統的所需能耗可通過方程3計算得出。從圖2可以發現，當真空污水管道的範圍增加，所需能耗由0.15kWh/m3至0.31kWh/m3遞增，而真空泵佔用了大部分的能源。忽略後續壓力干管和造成低性能的某些因素（如泄漏和管線均壓）所產生的耗能，該能耗範圍大致接近歐標(EN1091:1997)所給出的0.2~1kWh/m3這一典型的低值區間。
通過假設真空衛生設施典型的污水容量和氣液比，能夠得出室內VDS系統每次沖洗的理論能耗（表1）。圖2和表1還顯示，較大的氣液比將導致高能耗。假設三者的氣液比恆定，系統工作壓力(Psystem)對系統能耗(Wtotal)的影響如圖3所示。總結
總體而言，高性能真空泵和排水泵將有效降低VWCS系統的耗能。
儘管低度真空度或較小的氣液比可以縮短真空泵的運行時間以達到理想的能耗，但是真空範圍的下限還是要足以開啟真空界面閥，且能夠將廢水從管道末端運送至真空站。此外，進入系統的空氣若不夠充足，將增加壓頭的損失從而導致摩擦和靜提升損失，降低管路的真空度，最終引起積水。
因此，在設計可靠和節能的真空管路系統時，壓降的計算尤為關鍵。要精確計算壓力還需要具備對流體特性的全面認識，而這個課題將成為今後研究的重點。
