无负压供水技术在二次供水领域的应用探讨

刘旭

摘 要：伴随我国城市化进程的加快，高层建筑物成为城市主流。服务高层建筑的二次供水技术从传统技术中蜕变，历经了从高位水箱重力供水、气压供水、变频供水、直至无负压供水，无负压供水技术作为近些年来发展起来的一种新兴供水技术，充分利用了市政管网余压，节能效果显著，且避免了水质的二次污染。本文介绍了无负压技术的现状。

关键词：无负压供水技术；适用条件；应用探讨

1 现状

无负压供水技术是在变频供水基础上发展起来的一种新兴的供水方式，无负压供水设备现应用于民用建筑的主要分为三类，罐式无负压供水设备、箱式无负压供水设备和高位调蓄无负压供水设备。据有关部门的调查显示，目前我国各大城市均已推广使用此项技术，在北京、天津、浙江、江苏、南京、东北等地均得到了广泛应用，各地也相继出台了各自的技术标准和管理制度。例如天津市出台了地方标准《天津市叠压供水技术规程》，辽宁省建筑标准设计研究院编制了图集《节能型叠压供水设备选用与安装》、南京市更新了管理制度，政府出台了《南京市城市居民住宅二次供水管理办法》。国家的行业标准也相继出台，对无负压供水技术的适用性、设备的生产制造以及后期的维护管理进行了规范和指导。

2 无负压供水方式与断流水箱变频供水方式的节能比较

单从节能方面考虑，叠压供水方式是目前电耗最低的供水方式，由于市政管网压力得到了充分利用，在选择水泵时可以将市政供水压力减去，按照扬程计算公式可以进行具体分析，水泵扬程的计算公式为：

Hj=0.01H1+H2+h0

公式中Hj—水泵组设计扬程（MPa）

H1—最不利配水点与水池最低水位之间的标高差（m），注意标高差有正负之分；

H2—最不利配水点至水泵吸水管道及附件等的总水头损失（MPa）

h0—最不利配水点的最低工作压力（MPa）

水泵的调速范围宜在0.7～1.0之间。

当采用普通变频供水时，水泵扬程Hj=（0.01H1+H2+h0）×变频系数（1.1～1.3）；

当采用叠压供水时，水泵扬程Hj=（0.01H1+H2+h0-市政供水压力）×调频系数（1.1～1.3为宜）。

按照上面的公式，以格兰富的水泵为例，按照选型软件进行计算，假设供水户数为200户，最不利点标高为60米，沿程和局部损失分别为3米，调频系数为1.15，水泵采用两用一备进行设置。

首先进行参数设定，用水定额：90（L/人.d）；用水人数：3.5（人）；用水时数：24小时；每户当量值：3.75；小时变化系数Kh：2.0

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

管道材质：衬塑钢管末端压力：0.050（MPa）计算公式：非自闭冲洗阀公式

当变频供水时：

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

水泵流量为10.7m3/h，扬程为81.65米，按照格兰富的选型软件选型：

选择水泵为CR10-12，功率为4kW。

当叠压供水时，

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

水泵流量为10.7m3/h，扬程为64.4米，按照格兰富的选型软件进行选型：

选择水泵为CR10-9，功率为3kW。

采用叠压供水方式单泵功率下降一个等级，单泵年平均能量消耗减少26%，能源成本、寿命周期成本同比例降低，如果按照设计的三泵系统双泵运行方式来计算，节约的能源是单泵的双倍，即每年年均能够节约能量2380kWh，节省能源成本是单泵的三倍，即每年节约能源成本4125元，节约寿命周期成本115734元。可见无论是节约的能量还是能源成本、寿命周期成本，对于同等流量的项目来讲，采用叠压供水方式进行设计选型，节能效果是非常可观的。

3 无负压供水技术的适用条件

我国1994年颁布的《城市供水条例》中规定：“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”这是因为在城市供水条件尚不成熟的情况下，没有控制和保护措施，从管网直接抽水可能会对管网水质、水压产生不良影响，甚至造成管网破坏。随着城市供水条件的完善以及供水技术、自动化控制技术的发展，无负压供水技术在国内推广使用的条件日趋成熟，在这种前提下，对其使用提出严格规范的规定。

（1）应当规定当室外给水管网的水量、水压达到一定要求时，方可选用直接增压二次供水设备。其中：①水量要求：用户需水量低于管道供水量时（供水量可按经济流速计算），即可满足水量要求；用户需水量高于管道供水量时，可以采取加大配水管管径或适当增加稳流调节罐容积的方式满足用水需要。否则，不得选用直接增压方式。②水压要求：室外给水管网的压力不得低于0.2MPa（参考值）。这些数据的获得必须咨询用户所在地的自来水公司。换句话说，从技术角度讲，要想接入无负压供水设备理应到自来水公司技术部门进行备案审批。

（2）无负压供水设备必须有多重的、可靠的防负压、防倒流、防水表计量冲击等措施。

（3）为了避免对城市公共供水管网的水质造成污染，这就需要有质量技术监督部门的鉴定证书，证书中应特别注明防负压、防倒流方面的鉴定结论，以确定能否具备直接接入管网的条件。

（4）为防止设备本体对水质造成污染，无负压供水设备还必须具有市级卫生监督部门的卫生许可证。

全国各地在无负压技术的应用上，均有相关的准入标准和管理规定。南京市自来水总公司《二次供水设施建设标准》中规定：当泵房进水压力≤0.15MPa时，应采用设低位水箱（池）的变频调速供水方式；当泵房进水压力>0.15MPa時且增压人数≤1000人时，应采用管道直抽的变频调速供水方式；当泵房进水压力>0.15MPa时且增压人数>1000人时，应采用设低位水箱（池）的变频调速供水与管道直抽的变频调速供水相结合的供水方式。

湖南省《城市二次供水设施技术规范》中规定：下列区域严禁采用无负压供水：（1）市政供水压力低于0.2MPa的区域；（2）由于水量不足导致的经常性停水的区域；（3）供水干管的供水总量不能满足用户需求的区域；（4）供水干管管径偏小的区域。

CECS221-2012《叠压供水技术规程》中规定：叠压供水设备的进水管应单独接自供水管网的供水干管，供水管网为环网时，宜从环网接入。设备的进水管管径宜比供水管网小2级或2级以上。

4 无负压供水技术的工程应用

无负压供水技术目前主要应用在民用建筑上。在供水方式上，有“断水水箱+管道直抽”工艺方式、管道直抽工艺方式两种。

无负压供水技术在天津市的应用应符合下列规定：

4.1 适用条件

（1）中心城市压力值不应低于0.22MPa；（2）近郊地区压力值不应低于0.20MPa；（3）设备吸水管应独立接自城镇供水管网或小区环状管网；（4）小区或单体建筑设计总流量校核一条引入管管道的水流速度。设计时应对引入管径水流速核算，确定管径，结合小区内市政管径，对引入管径水流速控制和市政水压控制的方法比单纯控制市政管道压力大小作为选用条件更科学和安全性更强。

天津市应用无负压供水技术主要应用在天津市的二次供水提升改造项目中，以某改造小区为例，该小区始建于2000年，共2座18层住宅，已完成抄表到户，使用二次供水的户数为255户。

原泵房位于小区1#楼地下，由于原泵房为生消混用，无改造条件。1-3为市政供水，4-18为变频加压供水，采用上行下給的供水方式。

由于泵房原址无地势，因此改造方案采用在室外建设一套整体式无负压供水设备。

4.2 设计上

考虑到原水泵运行时，三台水泵实际仅有一台运行，说明原设计流量偏大，从设计上采用节水定额进行设计计算，设备总流量由46m3∕h，改为26m3∕h，降低了成套设备的总功率，由原来的33KW减少到15KW；同时充分调研了周边的管网情况后，采用无负压供水方式，降低了水泵扬程，充分利用市政管网压力供水。

5 关于无负压给水技术推广应用的几点建议

（1）加强无负压供水技术的推广应用宣传工作。通过新闻媒体等形式广泛进行宣传，使全社会认识到这种供水方式的优点，对新建、改建、扩建的二次供水设施，在符合条件的区域，建议采用无负压供水方式。

（2）无负压供水技术在国内还属于一种新型的供水技术，目前尚没有任何关于无负压供水技术的国家标准。为使无负压供水的工程设计、施工、验收能够做到技术先进、经济合理、安全适用、运行可靠，业内专家强烈呼吁现阶段应尽快建立无负压供水方式的应用法规、技术规程等。

（3）明确采用无负压供水方式的区域应满足的供水条件。我们认为：防负压方面，至少应设电控装置和机械装置；防倒流方面，应尽可能设多层防护措施，确保对城市公共供水管网水质不产生任何影响；节能方面，应考虑夜间用水量很小情况下的能耗问题。实施此类供水方式时，应该从供水设计开始，考虑增加相应的设施，例如采用加设孔板、加设流量调节阀、加设定时启闭阀等手段，严格控制进水管的最大瞬时流量在水表额定流量范围内，对水表规格的选择要合理，以避免对管网压力和计量水表造成冲击，尽量减少无负压供水设备的负面效应。

（4）加强无负压供水新技术的研发工作。鼓励引导设备生产厂家在防负压、防倒流、节能等方面进一步攻关。

（5）严把无负压供水设备的质量关。技术监督部门应严格按照企业标准对无负压供水设备进行技术鉴定，鉴定合格的，颁发有关证件。且每年可对鉴定合格厂家的设备进行抽检，确保设备质量过关。对性能先进的设备可进行公示或下发文件推广应用。

（6）积极创造条件，尽可能满足无负压供水方式用水需求。今后新敷设和更换自来水管道时，用户应具有超前意识，尽量加粗管径，以满足接入无负压供水方式和周围用户对水量的需求。

（7）供水企业有义务为用户提供良好服务，对二次供水系统的规范管理提供支持，而不是放任不管或管得过死。

6 结语

无负压二次供水设备具有特殊性与重要性，它关系到广大人民群众的生命健康。首先，应规范设备生产企业，要使生产出的新产品在技术上、质量上是合格的，使它成为真正意义上的“无负压”；其次，市政供水公司应从传统的二次供水方式中解放思想，用科学发展观去推广新技术、新产品，在设备技术上、质量上把好关；再次，设备投资方应尽量使用技术上过硬、质量上过硬的无负压设备，避免由于设备质量问题对城市市政管网造成破坏。三方应共同努力使无负压给水设备的使用更科学、更合理、更环保、更节能，真正造福于广大人民群众。

参考文献：

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