無負壓供水技術(shù)在二次供水領(lǐng)域的應(yīng)用探討

劉旭

摘 要：伴隨我國城市化進程的加快，高層建筑物成為城市主流。服務(wù)高層建筑的二次供水技術(shù)從傳統(tǒng)技術(shù)中蛻變，歷經(jīng)了從高位水箱重力供水、氣壓供水、變頻供水、直至無負壓供水，無負壓供水技術(shù)作為近些年來發(fā)展起來的一種新興供水技術(shù)，充分利用了市政管網(wǎng)余壓，節(jié)能效果顯著，且避免了水質(zhì)的二次污染。本文介紹了無負壓技術(shù)的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：無負壓供水技術(shù)；適用條件；應(yīng)用探討

1 現(xiàn)狀

無負壓供水技術(shù)是在變頻供水基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興的供水方式，無負壓供水設(shè)備現(xiàn)應(yīng)用于民用建筑的主要分為三類，罐式無負壓供水設(shè)備、箱式無負壓供水設(shè)備和高位調(diào)蓄無負壓供水設(shè)備。據(jù)有關(guān)部門的調(diào)查顯示，目前我國各大城市均已推廣使用此項技術(shù)，在北京、天津、浙江、江蘇、南京、東北等地均得到了廣泛應(yīng)用，各地也相繼出臺了各自的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度。例如天津市出臺了地方標(biāo)準(zhǔn)《天津市疊壓供水技術(shù)規(guī)程》，遼寧省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院編制了圖集《節(jié)能型疊壓供水設(shè)備選用與安裝》、南京市更新了管理制度，政府出臺了《南京市城市居民住宅二次供水管理辦法》。國家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺，對無負壓供水技術(shù)的適用性、設(shè)備的生產(chǎn)制造以及后期的維護管理進行了規(guī)范和指導(dǎo)。

2 無負壓供水方式與斷流水箱變頻供水方式的節(jié)能比較

單從節(jié)能方面考慮，疊壓供水方式是目前電耗最低的供水方式，由于市政管網(wǎng)壓力得到了充分利用，在選擇水泵時可以將市政供水壓力減去，按照揚程計算公式可以進行具體分析，水泵揚程的計算公式為：

Hj=0.01H1+H2+h0

公式中Hj—水泵組設(shè)計揚程（MPa）

H1—最不利配水點與水池最低水位之間的標(biāo)高差（m），注意標(biāo)高差有正負之分；

H2—最不利配水點至水泵吸水管道及附件等的總水頭損失（MPa）

h0—最不利配水點的最低工作壓力（MPa）

水泵的調(diào)速范圍宜在0.7～1.0之間。

當(dāng)采用普通變頻供水時，水泵揚程Hj=（0.01H1+H2+h0）×變頻系數(shù)（1.1～1.3）；

當(dāng)采用疊壓供水時，水泵揚程Hj=（0.01H1+H2+h0-市政供水壓力）×調(diào)頻系數(shù)（1.1～1.3為宜）。

按照上面的公式，以格蘭富的水泵為例，按照選型軟件進行計算，假設(shè)供水戶數(shù)為200戶，最不利點標(biāo)高為60米，沿程和局部損失分別為3米，調(diào)頻系數(shù)為1.15，水泵采用兩用一備進行設(shè)置。

首先進行參數(shù)設(shè)定，用水定額：90（L/人.d）；用水人數(shù)：3.5（人）；用水時數(shù)：24小時；每戶當(dāng)量值：3.75；小時變化系數(shù)Kh：2.0

控制流速：DN15-DN20≤1.0m/sDN25-DN40≤1.2m/sDN50-DN70≤1.5m/sDN80-≤1.8m/s

管道材質(zhì)：襯塑鋼管末端壓力：0.050（MPa）計算公式：非自閉沖洗閥公式

當(dāng)變頻供水時：

Hj=0.01H1+H2+h0=（0.01×60+6+5）×1.15≈0.8165MPa

水泵流量為10.7m3/h，揚程為81.65米，按照格蘭富的選型軟件選型：

選擇水泵為CR10-12，功率為4kW。

當(dāng)疊壓供水時，

Hj=0.01H1+H2+h0=（0.01×60+6+5-15）×1.15≈0.644MPa

水泵流量為10.7m3/h，揚程為64.4米，按照格蘭富的選型軟件進行選型：

選擇水泵為CR10-9，功率為3kW。

采用疊壓供水方式單泵功率下降一個等級，單泵年平均能量消耗減少26%，能源成本、壽命周期成本同比例降低，如果按照設(shè)計的三泵系統(tǒng)雙泵運行方式來計算，節(jié)約的能源是單泵的雙倍，即每年年均能夠節(jié)約能量2380kWh，節(jié)省能源成本是單泵的三倍，即每年節(jié)約能源成本4125元，節(jié)約壽命周期成本115734元。可見無論是節(jié)約的能量還是能源成本、壽命周期成本，對于同等流量的項目來講，采用疊壓供水方式進行設(shè)計選型，節(jié)能效果是非常可觀的。

3 無負壓供水技術(shù)的適用條件

我國1994年頒布的《城市供水條例》中規(guī)定：“禁止在城市管網(wǎng)公共供水管道上直接裝泵抽水?！边@是因為在城市供水條件尚不成熟的情況下，沒有控制和保護措施，從管網(wǎng)直接抽水可能會對管網(wǎng)水質(zhì)、水壓產(chǎn)生不良影響，甚至造成管網(wǎng)破壞。隨著城市供水條件的完善以及供水技術(shù)、自動化控制技術(shù)的發(fā)展，無負壓供水技術(shù)在國內(nèi)推廣使用的條件日趨成熟，在這種前提下，對其使用提出嚴格規(guī)范的規(guī)定。

（1）應(yīng)當(dāng)規(guī)定當(dāng)室外給水管網(wǎng)的水量、水壓達到一定要求時，方可選用直接增壓二次供水設(shè)備。其中：①水量要求：用戶需水量低于管道供水量時（供水量可按經(jīng)濟流速計算），即可滿足水量要求；用戶需水量高于管道供水量時，可以采取加大配水管管徑或適當(dāng)增加穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐容積的方式滿足用水需要。否則，不得選用直接增壓方式。②水壓要求：室外給水管網(wǎng)的壓力不得低于0.2MPa（參考值）。這些數(shù)據(jù)的獲得必須咨詢用戶所在地的自來水公司。換句話說，從技術(shù)角度講，要想接入無負壓供水設(shè)備理應(yīng)到自來水公司技術(shù)部門進行備案審批。

（2）無負壓供水設(shè)備必須有多重的、可靠的防負壓、防倒流、防水表計量沖擊等措施。

（3）為了避免對城市公共供水管網(wǎng)的水質(zhì)造成污染，這就需要有質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的鑒定證書，證書中應(yīng)特別注明防負壓、防倒流方面的鑒定結(jié)論，以確定能否具備直接接入管網(wǎng)的條件。

（4）為防止設(shè)備本體對水質(zhì)造成污染，無負壓供水設(shè)備還必須具有市級衛(wèi)生監(jiān)督部門的衛(wèi)生許可證。

全國各地在無負壓技術(shù)的應(yīng)用上，均有相關(guān)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定。南京市自來水總公司《二次供水設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：當(dāng)泵房進水壓力≤0.15MPa時，應(yīng)采用設(shè)低位水箱（池）的變頻調(diào)速供水方式；當(dāng)泵房進水壓力>0.15MPa時且增壓人數(shù)≤1000人時，應(yīng)采用管道直抽的變頻調(diào)速供水方式；當(dāng)泵房進水壓力>0.15MPa時且增壓人數(shù)>1000人時，應(yīng)采用設(shè)低位水箱（池）的變頻調(diào)速供水與管道直抽的變頻調(diào)速供水相結(jié)合的供水方式。

湖南省《城市二次供水設(shè)施技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：下列區(qū)域嚴禁采用無負壓供水：（1）市政供水壓力低于0.2MPa的區(qū)域；（2）由于水量不足導(dǎo)致的經(jīng)常性停水的區(qū)域；（3）供水干管的供水總量不能滿足用戶需求的區(qū)域；（4）供水干管管徑偏小的區(qū)域。

CECS221-2012《疊壓供水技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：疊壓供水設(shè)備的進水管應(yīng)單獨接自供水管網(wǎng)的供水干管，供水管網(wǎng)為環(huán)網(wǎng)時，宜從環(huán)網(wǎng)接入。設(shè)備的進水管管徑宜比供水管網(wǎng)小2級或2級以上。

4 無負壓供水技術(shù)的工程應(yīng)用

無負壓供水技術(shù)目前主要應(yīng)用在民用建筑上。在供水方式上，有“斷水水箱+管道直抽”工藝方式、管道直抽工藝方式兩種。

無負壓供水技術(shù)在天津市的應(yīng)用應(yīng)符合下列規(guī)定：

4.1 適用條件

（1）中心城市壓力值不應(yīng)低于0.22MPa；（2）近郊地區(qū)壓力值不應(yīng)低于0.20MPa；（3）設(shè)備吸水管應(yīng)獨立接自城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)或小區(qū)環(huán)狀管網(wǎng)；（4）小區(qū)或單體建筑設(shè)計總流量校核一條引入管管道的水流速度。設(shè)計時應(yīng)對引入管徑水流速核算，確定管徑，結(jié)合小區(qū)內(nèi)市政管徑，對引入管徑水流速控制和市政水壓控制的方法比單純控制市政管道壓力大小作為選用條件更科學(xué)和安全性更強。

天津市應(yīng)用無負壓供水技術(shù)主要應(yīng)用在天津市的二次供水提升改造項目中，以某改造小區(qū)為例，該小區(qū)始建于2000年，共2座18層住宅，已完成抄表到戶，使用二次供水的戶數(shù)為255戶。

原泵房位于小區(qū)1#樓地下，由于原泵房為生消混用，無改造條件。1-3為市政供水，4-18為變頻加壓供水，采用上行下給的供水方式。

由于泵房原址無地勢，因此改造方案采用在室外建設(shè)一套整體式無負壓供水設(shè)備。

4.2 設(shè)計上

考慮到原水泵運行時，三臺水泵實際僅有一臺運行，說明原設(shè)計流量偏大，從設(shè)計上采用節(jié)水定額進行設(shè)計計算，設(shè)備總流量由46m3∕h，改為26m3∕h，降低了成套設(shè)備的總功率，由原來的33KW減少到15KW；同時充分調(diào)研了周邊的管網(wǎng)情況后，采用無負壓供水方式，降低了水泵揚程，充分利用市政管網(wǎng)壓力供水。

5 關(guān)于無負壓給水技術(shù)推廣應(yīng)用的幾點建議

（1）加強無負壓供水技術(shù)的推廣應(yīng)用宣傳工作。通過新聞媒體等形式廣泛進行宣傳，使全社會認識到這種供水方式的優(yōu)點，對新建、改建、擴建的二次供水設(shè)施，在符合條件的區(qū)域，建議采用無負壓供水方式。

（2）無負壓供水技術(shù)在國內(nèi)還屬于一種新型的供水技術(shù)，目前尚沒有任何關(guān)于無負壓供水技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)。為使無負壓供水的工程設(shè)計、施工、驗收能夠做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、運行可靠，業(yè)內(nèi)專家強烈呼吁現(xiàn)階段應(yīng)盡快建立無負壓供水方式的應(yīng)用法規(guī)、技術(shù)規(guī)程等。

（3）明確采用無負壓供水方式的區(qū)域應(yīng)滿足的供水條件。我們認為：防負壓方面，至少應(yīng)設(shè)電控裝置和機械裝置；防倒流方面，應(yīng)盡可能設(shè)多層防護措施，確保對城市公共供水管網(wǎng)水質(zhì)不產(chǎn)生任何影響；節(jié)能方面，應(yīng)考慮夜間用水量很小情況下的能耗問題。實施此類供水方式時，應(yīng)該從供水設(shè)計開始，考慮增加相應(yīng)的設(shè)施，例如采用加設(shè)孔板、加設(shè)流量調(diào)節(jié)閥、加設(shè)定時啟閉閥等手段，嚴格控制進水管的最大瞬時流量在水表額定流量范圍內(nèi)，對水表規(guī)格的選擇要合理，以避免對管網(wǎng)壓力和計量水表造成沖擊，盡量減少無負壓供水設(shè)備的負面效應(yīng)。

（4）加強無負壓供水新技術(shù)的研發(fā)工作。鼓勵引導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)廠家在防負壓、防倒流、節(jié)能等方面進一步攻關(guān)。

（5）嚴把無負壓供水設(shè)備的質(zhì)量關(guān)。技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)嚴格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對無負壓供水設(shè)備進行技術(shù)鑒定，鑒定合格的，頒發(fā)有關(guān)證件。且每年可對鑒定合格廠家的設(shè)備進行抽檢，確保設(shè)備質(zhì)量過關(guān)。對性能先進的設(shè)備可進行公示或下發(fā)文件推廣應(yīng)用。

（6）積極創(chuàng)造條件，盡可能滿足無負壓供水方式用水需求。今后新敷設(shè)和更換自來水管道時，用戶應(yīng)具有超前意識，盡量加粗管徑，以滿足接入無負壓供水方式和周圍用戶對水量的需求。

（7）供水企業(yè)有義務(wù)為用戶提供良好服務(wù)，對二次供水系統(tǒng)的規(guī)范管理提供支持，而不是放任不管或管得過死。

6 結(jié)語

無負壓二次供水設(shè)備具有特殊性與重要性，它關(guān)系到廣大人民群眾的生命健康。首先，應(yīng)規(guī)范設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，要使生產(chǎn)出的新產(chǎn)品在技術(shù)上、質(zhì)量上是合格的，使它成為真正意義上的“無負壓”；其次，市政供水公司應(yīng)從傳統(tǒng)的二次供水方式中解放思想，用科學(xué)發(fā)展觀去推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品，在設(shè)備技術(shù)上、質(zhì)量上把好關(guān)；再次，設(shè)備投資方應(yīng)盡量使用技術(shù)上過硬、質(zhì)量上過硬的無負壓設(shè)備，避免由于設(shè)備質(zhì)量問題對城市市政管網(wǎng)造成破壞。三方應(yīng)共同努力使無負壓給水設(shè)備的使用更科學(xué)、更合理、更環(huán)保、更節(jié)能，真正造福于廣大人民群眾。

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