“二次供水”技术在大高差地形工程设计中的联合应用

梁鹏 魏刚

摘要：本文结合某山区建筑工程的给水设计实例，统筹考虑了项目地形高差大、用水点分散、供水系统多（包括生活给水系统、生产给水系统、消防给水系统）的特点，介绍了管网叠压、变频调速、高位水箱等多种“二次供水”技术在同一工程中的联合应用，分析总结了“二次供水”在本工程给水系统设计中的要点及特点。

关键词：二次供水；管网叠压；高位水箱；变频调速；重力供水

Abstract: combining with a mountain of water supply construction engineering design example, consider to plan as a whole the project level difference, water point terrain scattered, water supply system (including the drinking water system, water supply system, fire control production water supply system) features, this paper introduces the overlying network, frequency control of motor speed, high water tank and so on many kinds of "two water supplies" technology in the combined application of the same project, the article analyses the "two water supplies" in the engineering design of the water supply system for main points and characteristics.

Keywords: two water supplies; The overlying network; High water tank; Variable frequency speed regulation; Gravity water supply

中图分类号：U664文献标识码：A 文章编号：

1 前言

根据国家行业标准CJJ 140－2010《二次供水工程技术规程》中的术语定义，“二次供水”特指当“生活饮用水对水压、水量的要求超过供水管网能力时，通过储存、加压等设施供给用户或自用的供水方式「1」”。本文所指“二次供水”，不仅限于生活饮用水，将供水范畴扩展至生活、生产及消防用水。

2 “二次供水”技术简介

“二次供水”方式包括管网叠压供水、变频调速供水、气压供水、增压设备与高位水池（箱）供水，以及各种供水方式的联合应用。在选择二次供水方式时，应综合考虑工程条件、设计标准「2～4」等因素，经技术经济比较后确定。为了实现管网供水能力与用户用水需求相匹配的目的，满足安全使用和节能、节地、节水、节材的目标，并符合施工安装、操作运行、维护管理等要求，“二次供水”方式的选择与系统设计至关重要。

3 工程实例

3.1 工程概述

本工程位于西南山区丘陵地带，四季温润，常年日均最低气温高于摄氏0℃以上。工程依托某大型工业企业，依山建造，建设地点地形复杂，地势高差大。工程建筑总面积逾5000平米，日用水量70m3/d，消防水量108m3/h，虽然工程建设规模及用水量不大，但是工程所含子项目众多，用水点分散，对水质、水量的使用要求也不同，因此存在一定的设计难度。

本工程涉及到给水设计的项目主要包括办公区的办公实验楼、车库，生产区的混凝土搅拌站、消防水池，以及作为配套设施的加压泵房。上述加压泵房、办公区及生产区分别位于低、中、高三个不同高度的山坡平台上（相对高程分别为9m，78m，106m），各子项位置及地形剖面示意详见附图1。

生活给水系统由管网叠压供水设备及高位水箱组成，由管网叠压供水设备直接从厂区供水管网抽水加压，与高位水箱联合供给办公区和生产区的生活用水。最大小时用水量8m3/h，设计秒流量6L/s。

生产给水系统由一套变频调速加压设备构成，从消防水池抽水，加压后供给生产区混凝土搅拌站所需生产用水，设计流量6m3/h。

消防给水系统设有一座高位消防水池，重力流供水，提供办公区办公实验楼和车库消防时的室内、外消火栓用水。室内、外消火栓用水量分别为10L/s和20L/s，合计最大消防用水量为108m3/h。

本工程给水系统设计所采用的“二次供水”方式包括管网叠压、高位水箱（池）、变频调速等技术，以及各种方式之间的联合应用。各种“二次供水”技术的设计参数及特点详见表1，具体内容如下：

表1“二次供水”设计参数及特点

3.2.1 管网叠压供水

管网叠压供水设备设置于低平台的加压泵房内，叠加供水管网水压后，供给办公区（中平台）生活用水，同时供给生产区（高平台）高位水箱和消防水池补充水。水源接自工程所依托企业厂区供水管网，供水干管管径为DN200，叠压设备进水管管径DN80。供水系统设计流量为14 m3/h，由生活区最大小时流量8 m3/h与生产区设计小时流量6 m3/h相加确定。管网叠压供水系统的最不利配水点为高位水箱进水口，加压水泵设计扬程为110m，由下式计算而来：

——水泵的设计扬程，110m

——最不利配水点与外网供水干管中心的标高差，105m

——最不利配水点与外网供水干管中心的管道沿程、局部阻力损失值，29m

——最不利配水点满足工作要求的最低工作压力，1m

——外网供水干管允许的最低工作压力，0.25MPa

管网叠压设备为成套设备，包括稳流罐、加压泵、稳压罐、控制柜及配套仪表等。加压泵2用1备，每台额定流量8 m3/h，扬程110m，加压泵工频运行。当用水量大于设计小时流量，达设计秒流量时，由管网叠压设备和高位水箱同时向管网供水。

3.2.2 高位水箱

高位水箱设置于生产区（高平台）的高位水箱间内，与管网叠压设备联合使用，供给办公区和生产区生活用水。高位水箱起稳压及调节流量作用，水箱调节容积为4m3，按最大时用水量（8 m3/h）的50%计算。水箱设有高、低报警液位，溢流、排污措施，紫外线消毒装置等。

3.2.3 高位消防水池

消防水池设置于生产区（高平台），为办公区（中平台）的办公实验楼和车库提供消防用水。消防水池利用地势高差，维持消防管网处于常高压状态，可以满足消防时最不利点充实水柱不低于7m（办公实验楼）和10m（车库）的要求「3」，重力自流方式提高了供水的安全稳定性。

消防水池由管网叠压设备供水，通过水位控制阀控制补水阀门的启闭；为了维持消防水池水质，将消防水池作为生产给水系统的原水，以使池水更新，防止池水变质。消防水池的有效容积为252m3，设计消防用水量为216m3，采取了最低液位保护措施，保障消防用水不被动用。

3.2.4 变频调速供水

变频调速供水设备设置于消防水池前室，直接从消防水池吸水，加压后供给生产区（高平台）的混凝土搅拌站生产用水。变频调速设备采用成套设备，包括2台供水泵（1用1备）、气压稳压罐、控制柜及配套仪表等。设备的设计供水能力为6m3/h，出口扬程43m，采用恒压变流量控制方式。

3.3 设计总结

地形高差大、建筑项目分散、供水系统繁杂是本工程的特征，综合考虑工程条件、设计标准、运行维护、技术经济等因素，采用多种“二次供水”技术的联合应用则是本工程的设计特点，总结如下：

（1）采用管网叠压供水技术，充分利用原有管网的供水压力，实现节能效果；

（2）设置高位水箱，与管网叠压设备联合使用，可以按小时流量进行设备选型，减少设备投资，当用水达设计秒流量时，由管网叠压设备与高位水池同时供水；高位水箱对供水系统起稳压作用，减少叠压设备的启停与管道压力波动，便于使用及运行管理；

（3）生产用水点地势高，压力要求大，由变频调速加压设备间接供给生产用水，而不是由管网叠压设备直接供给，降低了整个系统的设计压力，避免生活给水系统采取额外的减压措施，可以减少设备投资和管材费用，实现节能效果，达到安全运行、维护方便的目的。

（4）生产用水由消防水池提供，水质可以满足生产需要。池水的补充防止了水质恶化，避免了更换池水所造成的水资源浪费，达到节水目的。

（5）消防用水不是由管网叠压系统加压供给，或者采用在办公区（中平台）设置消防水池和消防泵的方式，而是在高平台设置高位消防水池，利用地势高差维持消防管网的常高压状态，靠重力流直接供给消防用水。此方式供水稳定性高，满足消防要求，并达到减少设备投资、便于维护管理的目的。

4 结束语

本文结合工程实例，介绍了多种“二次供水”技术在给水系统设计中的综合应用，由于所述工程有其特殊性，在方案选择、设计标准方面难免有不妥之处，但仍希望在类似工程的给水设计中，能够给同业人员带来一些借鉴意义。

参考文献

【1】二次供水工程技术规程CJJ 140－2010中华人民共和国行业标准

【2】建筑给水排水设计规范GB 50015－2003（2009年版）中华人民共和国国家标准

【3】建筑设计防火规范GB 50016－2006中华人民共和国国家标准

【4】管网叠压供水技术规程CECS 221－20107中国工程建设标准化协会标准

【5】全国民用建筑工程设计技术措施－给水排水（2009年版）住房和城乡建设部工程质量安全监管司＆中国建筑标准设计研究院编

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。