淺談疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備在生活給水系統(tǒng)中的基本原理及應(yīng)用

姚　嵐（成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川成都610000）

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淺談疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備在生活給水系統(tǒng)中的基本原理及應(yīng)用

姚嵐（成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川成都610000）

隨著各地房地產(chǎn)建設(shè)的加快，各地（區(qū)）均新建城區(qū)或擴(kuò)大城區(qū)范圍，管網(wǎng)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備在生活給水系統(tǒng)中的運(yùn)用也越來(lái)越頻繁，但由于其適用要求及當(dāng)?shù)芈毮懿块T(mén)規(guī)定等條件限制，本文就技術(shù)要點(diǎn)、規(guī)范規(guī)定、工程實(shí)踐對(duì)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備在生活給水系統(tǒng)中的應(yīng)用及技術(shù)要求等做出探討。

疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備；規(guī)定及要求；技術(shù)要點(diǎn)；選型及安全防護(hù)

1　引言

隨著各地房地產(chǎn)建設(shè)的加快，各地（區(qū)）均新建城區(qū)或擴(kuò)大城區(qū)范圍，新區(qū)的城市給水管網(wǎng)水力條件一般都較好，管徑、水量、水壓均較充裕，管網(wǎng)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備在生活給水系統(tǒng)中的運(yùn)用也越來(lái)越頻繁，與傳統(tǒng)的水箱、氣壓給水設(shè)備、變頻（工頻）給水方式相比具有：利用城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)水壓而節(jié)能、設(shè)備占地較小、節(jié)省機(jī)房面積、全封閉無(wú)污染、自動(dòng)化程度高、維護(hù)簡(jiǎn)單管理方便等優(yōu)點(diǎn)；但作為供水設(shè)備的一種形式，疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備也是有其特定的適用條件和技術(shù)要求，結(jié)合管網(wǎng)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備的工作原理，對(duì)其在生活給水系統(tǒng)中的應(yīng)用及技術(shù)要求等做出以下探討。

2　規(guī)定及要求

（1）設(shè)計(jì)疊壓（無(wú)負(fù)壓）給水系統(tǒng)時(shí)，需要明確國(guó)家規(guī)范、規(guī)程以及地方政策的規(guī)定和要求；如 《疊壓供水技術(shù)規(guī)程》（CECS221：2012）規(guī)定疊壓供水設(shè)備的技術(shù)不得用于下列區(qū)域及用戶：

①供水部門(mén)認(rèn)為不得使用疊壓供水設(shè)備的區(qū)域；

②供水管網(wǎng)定時(shí)供水的區(qū)域或用水時(shí)間過(guò)于集中，瞬時(shí)用水量過(guò)大且無(wú)有效技術(shù)措施的用戶。（如：學(xué)校、工廠等定時(shí)供水的宿舍，體育館等場(chǎng)所）；

③供水管網(wǎng)可利用的水頭過(guò)低、經(jīng)常性停水、供水壓力波動(dòng)過(guò)大、供水管網(wǎng)管徑偏小的區(qū)域；

④現(xiàn)有供水管網(wǎng)供水總量不能滿足用水需求，使用疊壓供水設(shè)備后，對(duì)周邊現(xiàn)有（或規(guī)劃）用戶用水會(huì)造成影響的區(qū)域；

⑤供水保證率要求高，不允許停水的用戶；

⑥研究、制造、加工、儲(chǔ)存有毒物質(zhì)、藥品等危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的場(chǎng)所。

（2）《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）的3.3.2A條指出管網(wǎng)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備需符合下列規(guī)定：

①疊壓供水設(shè)計(jì)方案應(yīng)經(jīng)當(dāng)?shù)毓┧姓鞴懿块T(mén)及供水部門(mén)批準(zhǔn)認(rèn)可；

②疊壓供水的調(diào)速泵機(jī)組的揚(yáng)程應(yīng)按吸水端城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)允許最低水壓確定；疊壓供水系統(tǒng)在用戶正常用水情況下不得斷水；

③疊壓供水當(dāng)配置氣壓給水設(shè)備時(shí)，應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定；當(dāng)配置低位水箱時(shí)，其貯水有效容積應(yīng)按給水管網(wǎng)不允許低水壓抽水時(shí)段的用水量確定，并應(yīng)采取技術(shù)措施保證貯水在水箱中停留時(shí)間不得超過(guò)12h；

④疊壓供水設(shè)備的技術(shù)性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）除以上技術(shù)規(guī)定和要求外，還要遵守當(dāng)?shù)毓┧姓鞴懿块T(mén)及供水部門(mén)的有關(guān)規(guī)定，并將設(shè)計(jì)方案報(bào)請(qǐng)?jiān)摬块T(mén)批準(zhǔn)認(rèn)可。未經(jīng)當(dāng)?shù)毓┧姓鞴懿块T(mén)及供水部門(mén)的允許，是不得擅自在城市供水管網(wǎng)中設(shè)置、使用管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備；上述的行政主管部門(mén)及供水部門(mén)一般指：水務(wù)局和自來(lái)水公司。當(dāng)一個(gè)工程在方案初期，需要上述的行政部門(mén)落實(shí)并確認(rèn)以下問(wèn)題：

①當(dāng)?shù)毓┧姓鞴懿块T(mén)及供水部門(mén)是否允許該工程采用疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備；

②當(dāng)?shù)匦姓块T(mén)提供的《疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)》；

③當(dāng)?shù)毓┧块T(mén)提供的該工程周邊市政給水管網(wǎng)的技術(shù)資料（市政管網(wǎng)形式、管網(wǎng)管徑、外網(wǎng)允許最低水壓、常年水壓值等）。

上述資料作為設(shè)計(jì)依據(jù)和資料缺一不可，各地的 《疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)》不盡相同，對(duì)設(shè)備及廠家的主要要求有：適用范圍及規(guī)模、企業(yè)資質(zhì)、產(chǎn)品認(rèn)證及技術(shù)等的要求和規(guī)定，若不能滿足其要求，水公司將不予接水。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)往往會(huì)因?yàn)殚_(kāi)發(fā)商未提供項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐?《疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)》，而忽略應(yīng)用的范圍、規(guī)模以及其生產(chǎn)企業(yè)資質(zhì)等條件；如：在四川金堂某項(xiàng)目中，開(kāi)發(fā)商按照自來(lái)水公司要求，委托廠家設(shè)計(jì)了疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備及系統(tǒng)，但是由于該企業(yè)資質(zhì)等無(wú)法達(dá)到當(dāng)?shù)亍动B壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)》，未通過(guò)當(dāng)?shù)厮菊J(rèn)可；后開(kāi)發(fā)商又顧慮換品牌帶來(lái)設(shè)備成本過(guò)高等因素，最終該成了傳統(tǒng)的水箱+變頻設(shè)備供水系統(tǒng)，好在方案前期設(shè)計(jì)預(yù)留了機(jī)房面積，才順利改回了傳統(tǒng)供水系統(tǒng)，如在前期沒(méi)有預(yù)留機(jī)房，后期施工圖階段再占用車(chē)位找設(shè)備房，改變規(guī)劃指標(biāo)等，則將會(huì)非常被動(dòng)。故在方案階段，設(shè)計(jì)需讓開(kāi)發(fā)商提供上述資料，并重視設(shè)備的成本造價(jià)及當(dāng)?shù)氐臏?zhǔn)入條件；另外，我們?cè)谶x產(chǎn)品時(shí)一定要選用國(guó)家合格的品牌，四川省的項(xiàng)目可以參照該年四川省水協(xié)會(huì)二次供水設(shè)備名錄庫(kù)。

3　技術(shù)要點(diǎn)及設(shè)計(jì)選型

疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水工程的最大使用規(guī)模和所處位置的供水管網(wǎng)最低設(shè)定壓力，應(yīng)根據(jù)供水的實(shí)際情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)及可靠性比較確定。以下總結(jié)了國(guó)家規(guī)范和技術(shù)規(guī)程的技術(shù)要求和計(jì)算選型方法：

3.1基本技術(shù)要求

（1）一般宜用在生活給水系統(tǒng)流量小于等于50m3/h，揚(yáng)程小于1.0MPa的供水工程（各地具體要求不盡相同，需要根據(jù)當(dāng)?shù)丶夹g(shù)要求設(shè)計(jì)）；

（2）疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，應(yīng)具有防污染的措施；當(dāng)從市政供水管上直接吸水時(shí)，應(yīng)設(shè)置倒流防止器，為減少壓力損失，宜采用低阻力倒流防止器；

（3）設(shè)備進(jìn)水管上應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器，當(dāng)有倒流防止器時(shí)，過(guò)濾器應(yīng)設(shè)置在倒流防止器前；

（4）疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備應(yīng)單獨(dú)接自供水干管，供水干管為環(huán)狀時(shí)宜從環(huán)網(wǎng)接入；

（5）設(shè)備的進(jìn)水管管徑宜比供水管網(wǎng)小2級(jí)或2級(jí)以上，或不大于供水干管過(guò)水?dāng)嗝婷娣e的1/3，且設(shè)備進(jìn)水管流速為1.2m/s時(shí)，可按表1選用。

表1　管網(wǎng)疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備進(jìn)水管管徑對(duì)照表

3.2設(shè)計(jì)流量、壓力確定

3.2.1設(shè)計(jì)流量

疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備出水量應(yīng)滿足用戶用水要求，其供水設(shè)計(jì)流量應(yīng)按下列要求設(shè)計(jì)：

單棟建筑：

（1）無(wú)高位水箱時(shí)，設(shè)計(jì)流量應(yīng)按照設(shè)計(jì)秒流量確定；

（2）有高位水箱時(shí)，設(shè)計(jì)流量應(yīng)按照最大小時(shí)流量確定。

居住小區(qū)：設(shè)計(jì)流量應(yīng)按 《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）中第3.6.1條確定。

不同用水性質(zhì)的建筑：設(shè)計(jì)流量應(yīng)按《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）有關(guān)規(guī)定確定；當(dāng)?shù)赜薪o水設(shè)計(jì)流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，也可按其確定系統(tǒng)的給水設(shè)計(jì)流量。

3.2.2設(shè)計(jì)壓力

（1）向配水點(diǎn)直供，應(yīng)采用變頻調(diào)速泵組（變頻泵應(yīng)設(shè)置2臺(tái)及以上，但不宜多于4臺(tái)，并應(yīng)設(shè)置至少1臺(tái)備用泵）。

式中：Hmax——水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程 （也稱泵組的最大設(shè)計(jì)揚(yáng)程）（mH20）；

H1——最不利配水點(diǎn)與外網(wǎng)供水干管中心的標(biāo)高差（m）（此值有正有負(fù)）；

H2——最不利配水點(diǎn)與外網(wǎng)供水干管中心的沿程、局部阻力損失（mH2O）；

H0min——外網(wǎng)供水干管允許的最低工作（mH2O）。（2）向高位水箱供水：應(yīng)采用恒速泵，選擇Q-H曲線較陡（即比轉(zhuǎn)數(shù)值較大）、效率高的泵。并應(yīng)校核最大可利用水壓，不得使水泵出現(xiàn)過(guò)載。

式中：H*1——高位水箱最高水位與外網(wǎng)供水干管中心的標(biāo)高差（m）；

H*2——高位水箱進(jìn)水口與外網(wǎng)供水干管中心的沿程、局部阻力損失（mH2O）；

V——高位水箱進(jìn)水管入口處的流速（m/s）；g——重力加速度（m/s2）。

（3）水泵（組）進(jìn)水口的限定壓力 Hd（當(dāng)外網(wǎng)壓力低于 Hd值，泵不得運(yùn)轉(zhuǎn)），在有規(guī)定處按規(guī)定設(shè)置，無(wú)規(guī)定時(shí)按下式：

Hd=H0min-Hi-Hj

式中：Hd——水泵（組）進(jìn)水限定壓力（mH2O）；

Hi——水泵（組）進(jìn)水口與外網(wǎng)供水干管中心的標(biāo)高差（m）（此值有正有負(fù)）；

Hj——水泵（組）進(jìn)水口與外網(wǎng)供水干管中心的沿程、局部阻力損失（mH2O）。

通過(guò)上述計(jì)算公式，疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)滿足系統(tǒng)最不利配水點(diǎn)水壓要求，其設(shè)計(jì)揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)吸水端外網(wǎng)允許最低水壓計(jì)算確定（當(dāng)有配有低水箱時(shí)，應(yīng)對(duì)水箱抽水的工況進(jìn)行校核，在水箱底水位時(shí)，水泵應(yīng)能正常運(yùn)行滿足供水要求），并以供水管網(wǎng)的最大可利用水壓校核水泵的效率和超載情況。

例如：設(shè)備進(jìn)水口最低供水水壓：Pmin=0.15MPa，設(shè)備進(jìn)水口最高供水壓力Pmax=0.25MPa，若計(jì)算出水泵出口設(shè)定壓力：H=0.70MPa。

則設(shè)備揚(yáng)程為：Hmax=H-Pmin=0.70MPa-0.15MPa=0.55MPa

另外，還需要考慮設(shè)備進(jìn)水口最高供水壓力值Pmax，用其來(lái)校核系統(tǒng)分區(qū)是否超壓，并校核減壓閥的樓層是否合理。

4　罐式及箱式疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備簡(jiǎn)介

疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備可應(yīng)用到多種系統(tǒng)中，如建筑生活給水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、市政自來(lái)水加壓泵站等系統(tǒng)；根據(jù)其運(yùn)行的特點(diǎn)，又分為：罐式、箱式、高位調(diào)蓄式和管中泵式，現(xiàn)將其在建筑小區(qū)生活給水系統(tǒng)中常應(yīng)用的罐式和箱式的原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，做簡(jiǎn)要介紹，見(jiàn)圖1～2。

圖1　罐式疊壓供水設(shè)備

圖2　式疊壓供水設(shè)備

兩種疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備的供水特點(diǎn)、適用條件詳表2。

表2　

實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)工程的具體情況來(lái)合理選擇產(chǎn)品，不同廠家的罐式、箱式疊壓（無(wú)負(fù)壓）產(chǎn)品在技術(shù)上有各自的專(zhuān)利技術(shù)，但基本原理、控制技術(shù)要求和執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程的要求。

（1）在罐式疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備選型時(shí)，穩(wěn)流罐的設(shè)置需要符合下列規(guī)定：

①穩(wěn)流罐的最小水容積Vt（調(diào)節(jié)容積）不應(yīng)小于1min設(shè)計(jì)流量，當(dāng)有特殊要求時(shí)，穩(wěn)流罐水容積可為3～30min設(shè)計(jì)流量；②穩(wěn)流罐的總?cè)莘e：

式中：V0——穩(wěn)流補(bǔ)償器總?cè)莘e（m3）；

β——穩(wěn)流補(bǔ)償器可利用的容積系數(shù)，一般宜采用：0.75～0.85。

故在選罐式疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備時(shí)，需要核實(shí)該設(shè)備配備的穩(wěn)流罐最小調(diào)節(jié)容積是否能滿足要求。

（2）箱式疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備相比罐式設(shè)備調(diào)蓄能力較大提高，擴(kuò)大了差量補(bǔ)償式供水設(shè)備的應(yīng)用范圍。在選用箱式疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備時(shí)，配備的水箱還需滿足下列要求：

①水箱的容積應(yīng)為1～2h最大小時(shí)流量；

當(dāng)水箱貯水停留時(shí)間不宜大于12h，當(dāng)大于12h時(shí)，應(yīng)有強(qiáng)制循環(huán)控制功能并應(yīng)設(shè)置持續(xù)消毒設(shè)施；

②水箱應(yīng)采用不銹鋼等材質(zhì)。

（3）疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備除了上述的要求外，還需要注意一下幾點(diǎn)：

①水泵機(jī)組出水管處宜設(shè)置水錘消除器；

②除高位水箱調(diào)節(jié)外，設(shè)備總出水管端宜安裝可調(diào)式自動(dòng)泄壓閥；

③疊壓供水設(shè)備應(yīng)預(yù)留消毒設(shè)施接口。

5　控制及安全防護(hù)

疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備的控制及安全防護(hù)須按照《疊壓供水技術(shù)規(guī)程》（CECS221：2012）相關(guān)章節(jié)執(zhí)行。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)疊壓（無(wú)負(fù)壓）設(shè)備工作原理和應(yīng)用的簡(jiǎn)介，希望能為大家在客戶咨詢和設(shè)計(jì)工作中提供幫助，踐行綠色建筑、節(jié)水節(jié)能及精細(xì)化的設(shè)計(jì)理念，為客戶和社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。

［1］中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院.《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版（下冊(cè)）［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：140～148.

［2］《二次供水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ140－2010）.

［3］《疊壓供水技術(shù)規(guī)程》（CECS221：2012）.

［4］《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）.

［5］《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-給水排水》（2009版）2011.

［6］《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專(zhuān)篇（給水排水）》（2007）.

［7］《疊壓（無(wú)負(fù)壓）供水設(shè)備選用與安裝》（12S109）.

姚 嵐（1982-），女，本科，主要從事建筑給排水設(shè)計(jì)工作。

TU991.33

A

2095-2066（2016）10-0132-03

2016-3-8