城市給水二次供水分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化

曹天祥

【摘 要】通過對城市二次供水現(xiàn)狀分析及設(shè)計(jì)方案對比，總結(jié)現(xiàn)階段城市二次供水設(shè)計(jì)方案及系統(tǒng)分析，對傳統(tǒng)及現(xiàn)階段二次供水系統(tǒng)進(jìn)行分析比較，并結(jié)合實(shí)際工程設(shè)計(jì)工作，針對工程設(shè)計(jì)中二次供水出現(xiàn)的新技術(shù) 、新產(chǎn)品做了相關(guān)論述，如：管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)等。結(jié)合高層建筑、超高層建筑日益增多的現(xiàn)實(shí)情況，針對小區(qū)高層二次供水系統(tǒng)方案也做了相關(guān)闡述，并結(jié)合綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，針對在高層建筑中如何考慮優(yōu)化二次給水方案提出現(xiàn)行工程設(shè)計(jì)中具體的解決方案。

【關(guān)鍵詞】二次供水；管網(wǎng)疊壓；高位水箱；水質(zhì)污染分析；節(jié)能綠色

引言：

二次供水是一種供水方式，是指自來水通過水池或者水箱間接地向廣大用戶提供可以飲用的水源。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑越來越多，天津市超過300米的超高層在建及建成的就有不少如：津塔（336米，建成）、117大廈（597米，在建）這些高層及超高層都需要設(shè)置二次供水泵房，對于超高層建筑甚至需要設(shè)置多個(gè)二次供水泵房通過串聯(lián)接力供水達(dá)到超高層供水用戶的需求。

此外建筑內(nèi)部的二次供水對于建筑節(jié)能也是至關(guān)重要的，據(jù)資料顯示，當(dāng)前，在城市二次供水成本中，我國大部分二次供水的泵站運(yùn)行能耗占到了30%～40%，卻沒有引起社會的廣泛關(guān)注。沒有做到準(zhǔn)確掌握自來水管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力，不能合理設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)的分區(qū)和節(jié)能，因此，也就無法充分利用自來水管網(wǎng)壓力直接供水，出現(xiàn)嚴(yán)重的高耗能、低效率情況，造成城市二次供水運(yùn)行的能耗增大。

結(jié)合以上的描述，對二次供水的供水方案進(jìn)行優(yōu)化是很有經(jīng)濟(jì)及社會現(xiàn)實(shí)意義的。

據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，像水池、水箱這種落后的二次供水設(shè)施，在發(fā)達(dá)國家早已淘汰。例如日本1992年的準(zhǔn)則就規(guī)定自來水公司改建供水系統(tǒng)，取消水箱，采用變頻增壓泵直接供水到3～5層樓面。北美、歐洲等一些發(fā)達(dá)國家均在20世紀(jì)末完成了屋頂水箱的去除和配水管網(wǎng)的重新布置和改建。水箱和水池等二次加壓設(shè)施的取消為城市自來水防治二次污染去除了一個(gè)最大的障礙物，是發(fā)達(dá)國家二次污染狀況之所以如此輕的主要原因。近幾年，美國、澳大利亞、加拿大、奧地利等西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛頒布和實(shí)施了水質(zhì)報(bào)告制度。在美國，水質(zhì)報(bào)告又稱消費(fèi)者信心報(bào)告（簡稱CCR），其制定CCR法規(guī)所依據(jù)的基本理念是，所有消費(fèi)者都有權(quán)知道飲用水中有什么及來在何處，即消費(fèi)者的知情權(quán)。CCR作為美國的一項(xiàng)立法制度，在該國已得到普遍實(shí)施，共涉及55000個(gè)供水企業(yè)及2.48億人口。

通過閱讀相關(guān)二次供水文獻(xiàn)及《給水工程》、《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的仔細(xì)閱讀，隨著高層建筑的廣泛應(yīng)用及建設(shè)，二次供水系統(tǒng)作為高層建筑一個(gè)重要的組成部分越來越受到人們的重視，它不僅關(guān)系到建筑節(jié)能，更是直接關(guān)系到加壓區(qū)用戶的飲用水安全。

關(guān)于節(jié)能二次供水節(jié)能關(guān)系到方方面面，建筑內(nèi)合理的給水系統(tǒng)分區(qū)可以降低二次供水系統(tǒng)的能耗，合理選擇二次供水設(shè)備如：成套變頻供水設(shè)備、管網(wǎng)疊壓設(shè)備等，優(yōu)化給水泵房內(nèi)設(shè)備布置，盡量使給水水泵的合理搭配、充分利用低谷電價(jià)等技術(shù)手段合理降低二次供水的供水成本到達(dá)節(jié)能降耗的目的，這也是與當(dāng)今大環(huán)境下綠色建筑 ，低能耗建筑的主題是契合的。文獻(xiàn)中有針對住宅小區(qū)二次供水系統(tǒng)分析，提出了針對住宅小區(qū)內(nèi)二次供水系統(tǒng)節(jié)能的具體措施，對本人日后從事二次加壓泵房設(shè)計(jì)有很大的啟迪，如二次供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初應(yīng)對供水方案進(jìn)行多方案比較，得出最優(yōu)化方案，充分利用市政壓力的前提下，合理的將建筑的給水系統(tǒng)分區(qū)，以利得到最優(yōu)化供水方案，條件允許時(shí)優(yōu)先采用新技術(shù)，如管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)，可大大降低運(yùn)行能耗；泵房設(shè)計(jì)時(shí)合理設(shè)置生活水泵，按照大小水泵搭配，主泵盡量型號相近互為備用，在大于5kw的供水泵系統(tǒng)中，增設(shè)小輔助加壓泵，并應(yīng)結(jié)合弱電系統(tǒng)控制，合理確定水泵的開啟順序，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水的目的。

此外，隨著近年以來隨著綠色建筑、低能耗建筑理念的深入人心，超高層建筑在國內(nèi)的發(fā)展方興未艾，二次供水系統(tǒng)作為建筑耗能重點(diǎn)部位，二次供水設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接關(guān)系著節(jié)能降耗等關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，這其實(shí)關(guān)系到從供水系統(tǒng)的選擇，供水設(shè)備的方案優(yōu)化比對，管材的合理選擇，節(jié)能降耗將是現(xiàn)今面臨的一個(gè)主要設(shè)計(jì)難題，相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也需與時(shí)俱進(jìn)，多多吸收國內(nèi)外先進(jìn)的二次供水管理經(jīng)驗(yàn)，供水企業(yè)也要和設(shè)計(jì)單位多加溝通，從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等多方面把控系統(tǒng)安全，也是亟待解決的問題。

二次供水系統(tǒng)一方面要完善高層建筑二次供水設(shè)施的設(shè)計(jì)，盡量采用合理的二次供水系統(tǒng)，能利用市政壓力時(shí)，應(yīng)盡量利用市政壓力供水，減少二次供水的范圍，在進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定出合理的二次供水設(shè)計(jì)方案，必要時(shí)應(yīng)采用新技術(shù)供水，如：管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)，結(jié)合本職工作，在建筑給排水設(shè)計(jì)領(lǐng)域，前十年左右接手的高層建筑工程中，主要還是以建筑設(shè)置低位水池或水箱，經(jīng)過變頻水泵結(jié)合給水氣壓水罐聯(lián)合供水，最近這幾年來隨著管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)的日漸成熟，高層及超高層建筑中利用管網(wǎng)疊壓技術(shù)供水的越來越多，下面簡單介紹下該系統(tǒng)的工作原理，該供水方式是加壓水泵在室外直接從城市給水管網(wǎng)吸水供給用戶，系統(tǒng)中可不設(shè)水池和水箱。管網(wǎng)疊壓供水的工作原理是：通過微機(jī)控制變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水。其根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定用水點(diǎn)工作壓力，并時(shí)刻監(jiān)測市政管網(wǎng)壓力，當(dāng)壓力低于用戶所需壓力時(shí)，微機(jī)自動(dòng)控制子變頻器啟動(dòng)，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速提高，直到管網(wǎng)壓力上升到用戶所需壓力，并控制水泵以一恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行進(jìn)行恒壓供水。當(dāng)用水量增加時(shí)轉(zhuǎn)速提高，當(dāng)用水量減少時(shí)轉(zhuǎn)速降低，時(shí)刻保證用戶的用水壓力恒定。自來水的壓力越低，水泵的轉(zhuǎn)速越高；自來水的壓力越高，水泵的轉(zhuǎn)速越低。

當(dāng)自來水的壓力不小于用戶所需的壓力時(shí)，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備在運(yùn)行過程中充分利用自來水的原有壓力，又保證了用戶供水壓力恒定。在本人所承擔(dān)設(shè)計(jì)過的高層二次供水的案例中，根據(jù)業(yè)主方反饋信息，管網(wǎng)疊壓系統(tǒng)因可以利用管網(wǎng)中余氯，從而不再重新設(shè)置消毒裝置，而且水泵的壓力也能相應(yīng)降低，水泵的功率也相應(yīng)降低，對平時(shí)物業(yè)管理、運(yùn)營費(fèi)用降低明顯，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好。這是今后二次供水設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的改革方向。

分析與總結(jié)：

二次供水技術(shù)是一個(gè)給水技術(shù)重要的組成部分，大到城市自來水廠的供水，小到建筑中二次加壓供水，都需要考慮合理的供水方案，需要合理設(shè)置二次供水水箱及二次供水設(shè)備，往往這些二次供水系統(tǒng)供水方案都需要經(jīng)過仔細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及方案比較，在市政水壓及管徑允許的條件下，盡量采用管網(wǎng)疊壓等二次供水的最新技術(shù)，以利于節(jié)能及日常管理，這些在本人的實(shí)際工程設(shè)計(jì)中都得到了應(yīng)用，節(jié)水及節(jié)能效果良好。

結(jié)語：

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高層及超高層建筑不斷興建，對于建筑物內(nèi)二次供水系統(tǒng)提出了更高的要求，作為一個(gè)建筑給排水工程師，不僅要從建筑節(jié)能上考慮節(jié)能供水設(shè)施，也要使供水系統(tǒng)分區(qū)等更加合理，選擇合適的供水新技術(shù)。此外，水是維持生命和新陳代謝必不可少的物質(zhì)。正常情況下，一個(gè)成年人每天飲水2500ml左右。飲用水水質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到人體的健康程度及壽命的長短。據(jù)世界衛(wèi)生組織的調(diào)查，人類疾病80%與水有關(guān)，水質(zhì)不良可引起多種疾病。建筑內(nèi)二次供水作為連接用戶的最后終端的供水系統(tǒng)，肩負(fù)著保證水質(zhì)的最終使命，一定要在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營中做好細(xì)節(jié)，確保萬無一失。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，GB50015-2003（2009年版），中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，北京：中國計(jì)劃出版社，2009

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，CJJ140-2010，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，北京：中國計(jì)劃出版社，2010