对成都某小区水表自转问题的诊治探讨

游 斌

(四川正立消防工程有限责任公司,四川成都610081)

近年来，成都市鼓励城区建筑建设向高密度发展，城区随处可见一座座高层住宅比比皆是。高层住宅是城市化、工业现代化的产物，高层住宅节约了城市土地面积，增大了建筑的容积率，增加了住房和居住人口。但相应的，也存在诸如投资大、抗震、消防等级增高等问题。“祥域”小区就是在此时期新建的一处高层住宅小区。本文就笔者全程参与处理的“祥域”小区水表自转问题，分析原因，提出此类问题的解决思路和方法。

1 概况

“祥域”小区位于成都市金沙片区，由六栋28层住宅建筑组成，顶层复式，层高均为2.95 m，剪力墙结构，总建筑面积约17×104m2。地下室水泵房设有生活专用水箱、生活变频水泵(并带稳压罐)。给水系统采用分区减压阀减压无水箱供水方式，分低、中、高三区，低区给水由市政直接供给，中高区给水由地下室生活变频水泵分别供给，给水立管采用钢塑复合管材，支管采用PP-R管材，所安装的水表均为机械式旋翼式湿式冷水表，该工程于2010年建成并投入使用。

投入使用后，先后有住户反映在未用水时水表存在自转现象。物管人员抄水表时也发现，业主尚未入住房的水表每月都有读数，且未发现管道有渗水现象。业主难以接受，拒交水费，并要求维修。

2 调查和处理

接住户反映后，开发商高度重视，责成施工单位调查处理。项目工程部相关人员现场调查发现，水表自转现象均发生在由生活变频水泵供水的中、高区，特别是中、高区的末端发生较频繁。有时只是其中的几块转，有时整个水表井内水表都在转，无人用水时，水表也转动，先正转几圈，再反转几圈，正转和反转的圈数不相等，且正转的圈数大于反转。

针对此问题，项目工程部分析水表自转原因，逐个采取措施排除。

首先怀疑住户内部用水器具漏水或微量补水可能造成水表叶轮转动，例如坐便水箱漏水、水龙头不严、热水器水箱补水等情况，从而引起水表自转。经关闭住户内部用水器具前阀门，仍存在水表自转现象，排除此因素。

进一步怀疑水表后住户内部管网有漏水点，且漏水点比较隐蔽，不易被发现，水表正常记数，容易误认为“自转”。经施工班组对相关住户进行水压试验，发现管道无渗漏现象，排除此因素。

再一步怀疑水表质量问题或方向装反。检查中未发现有水表装反情况。现场抽样送检水表，结果表明水表无质量问题，排除此因素。

从地下室泵房到管道井内部，项目工程部再次详细检查，发现供水水泵稳压罐高低压力变动范围设置为0.15 MPa；各分区给水系统立管最高点末端有大量集气未排出的现象，设置的排气阀需人工帮助才能排气。讨论分析后，项目工程部确定造成水表自转的原因就在于管网集气较多和压力波动大，于是决定采取管道稳压及排气措施如下：

(1)减小管道水压变动幅度。调节地下室生活变频水泵附带稳压罐的压力变动范围，重新设置为±5 %。

(2)排放立管内空气。在每个分区(包括低区)系统立管顶端改装可靠的自动排气阀，自动排除积聚的气体。

(3)排放表后管道内空气。将表后处于相对高处的龙头或堵头打开，放水1～2 min进行排气。

(4)阻止管道水流逆向流动。在所有水表前活接头处加装止回阀片。

完成以上处理措施后，复检后发现水表自转问题已基本解决，住户均表示满意。

3 原因剖析

表面上是管网设置排气装置不灵敏，气压罐压力范围设定过大，导致本住宅区产生水表自转，而根本原因是因流体具有压缩性，管网内存有集气、管网压力变化幅度大且频繁等外界条件所致。在正常供水的情况下，即低压时，水的压缩性很小(表1)，可忽略，而空气的压缩性却不可忽略(表2)。

3.1 气体的压缩性

气体的压缩性是当气体被压缩时，压强变化而引起密度或比容发生变化的特性。流体压缩性的大小通常用压缩系数β来表示，其定义为在一定温度下，压强P升高一个单位时，流体体积V或密度ρ的相对变化量。

压缩系数β定义式为式(1)：

(1)

式中：V为原有的体积，dV为体积的改变量，dp为压强的改变量。因为压强与体积的变化方向是相反的，故上式中有一负号。

水在温度为0℃时，不同压强下的压缩系数见表1。

表1 水的压缩系数(0℃时) m2/N

由表1可知，一般工程压强都在1 MPa以下，β的绝对变化量非常小，本文分析不计水的压缩性。

表2 空气的压缩系数

气体具有显著的压缩性，压强变化对气体密度影响很大，在温度不过低且保持不变、压强不过高时，服从理想气体状态方程式，简化为式(2)。

(2)

空气在不同温度、不同压强下的压缩系数见表2(摄氏温度为0℃时，热力学温度为273.15K)。由表2可知，在一般工程压强1 MPa以下时，空气的压缩性很大，是非常重要的因素。

据此，给水管网中由于积聚有不凝结气体，当管网内压强变化波动时，会导致管道中气体压缩或膨胀交替，推动水流促使水表正、反向转动。

3.2 管网压强变化

压强分动压、静压、位压，总压为三项之和，在工程现场中很少加以详细分析，以上式(1)、式(2)及表1中为静压。在给水管网中，三种压力是在不断变化的，总压也在不断变化后趋于稳定。以立管为例，各处动压变化不大，随高度增加，位压增大，再扣除掉沿线压损，静压是逐渐降低的。用户用水时，瞬时造成立管位压下降；水泵启动瞬时，又造成立管动压增加等。

管网运行或静止、特别是由静转动时，由于稳压罐内气体耗损、水泵电压不稳定、末端任一用水器具的开关，不可避免造成管网压力波动。在小区用水高峰期，管网压力波动更是较频繁，造成水表正、反向转动往复加剧。

3.3 管网局部集气

众所周知，在管网最顶端以及局部上翻的管段中，容易产生集气现象，特别是管内流速偏小时。设计或施工中如不加重视，极易遗漏此处的排气设施安装，造成管网中含有大量气体，形成气囊现象，造成水表自转。由此产生的水量少则2～3 m3/月，多则每月会有几十立方米的水量产生。

3.4 水表自转现象分析

本住宅区由于在相关部位设置的排气装置未及时排出管网中的空气，使得立管顶端及户内水表后管道内存在大量气体。基于此，水表自转基本都发生在每个分区系统的上面几层。

当管网压力波动，户内管中气体由于压强增高被压缩，表后管道内的空间伸缩很大，且气囊对瞬时水流的产生及强度有放大作用，由此而产生的水表自转量较多。

本工程所安装的机械式旋翼式湿式冷水表是一种机械产品，通过水流推动内部叶轮转动，带动指针，达到计量水量的目的。当前，水表生产企业为了顺应供水企业的需求，不断进行技术创新，使水表的灵敏度大大提高，只要稍有外力作用就会转动产生读数。

当不用水时，水表两端连接的管道中都存在有一定量固定的高压水，当管网压力升高时，表后管中的流体体积会因压力增加而缩小，此时就会有微量的水通过水表，产生正转；当管网压力降低时，表后管中被压缩的流体体积会因压力降低而膨胀，同样会有微量的水通过水表，产生反转。机械表在进水时是下进上出，推动齿轮正转，而倒过来进水时是上进下出，推动齿轮反转，正反向进水阻力不同，水表内部叶轮转动的转数就会不同，反映在水表上的读数就会相差很大。

水表往复多次计量才累计出很大的水量，水表前安装止回阀片可以阻止管内水流逆向流动，保持止回阀片后水表前后管道内水压稳定，从而避免了因水表前后管道内压差变化造成的自转问题。但是由于居民生活用水频率较高，且管道压力波动较小，所以要求止回阀片灵敏度较高，质量要求较高。

4 探讨建议

水表自转问题的根本解决，关键是要保证管网水压稳定在一个较小的变化范围之内。要从技术上做到可靠保障，建议从设计开始，改善高层住宅供水方式。在设计时根据管道特点合理布置排气阀，及时排除管道内析出的气体。

采用生活变频水泵(并带稳压罐)分区减压阀减压无水箱供水方式的给水系统，存在给水管网水压变化相对较大的问题，目前一致认可的分区减压阀减压有水箱供水方式能较好地保障供水管网的水压稳定。具体供水方式为，采用水泵 统一加压，仅在顶层设置屋顶稳压水箱，下区设置减压阀或减压孔板给水。这样由于有屋顶稳压水箱的作用，可以显著减小因用户用水、水泵启动等情况下管网中水压的波动范围，从而避免因水表前后管道内压差变化造成的水表自转问题。

屋顶高位消防水箱一般使用频率低，建议生活给水屋顶稳压水箱可以与高位消防水箱合并共同利用。在高位水箱有效容积增加不多的情况下，生活贮水与消防贮水同时贮存于一个水箱中，这既经济又便于管理。《高层民用建筑设计防火规范》规定：消防用水与其它用水合用的水箱，应采取确保消防用水不作他用的技术措施。只要采取相应措施，这是可行的。

5 结束语

水表自转问题涉及到住户的切身利益，需引起重视，妥善处理。水表自转问题也是个综合性问题，由很多细小因素叠加造成，需经过详细调查后确定原因和解决方案。相关单位对热水采暖管网的排气问题相当重视，但对常温给水管网排气问题却重视不够，对稳定给水管网的水压问题也不够重视。需要各单位严格按规范规程操作，加强责任心和技术积累。

[1] GB 50015-2003建筑给水排水设计规范[S]

[2] GB 50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S]

[3] 龙天渝，蔡增基.流体力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2004

[4] GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范[S]