城市给水二次供水分析及设计优化

曹天祥

【摘 要】通过对城市二次供水现状分析及设计方案对比，总结现阶段城市二次供水设计方案及系统分析，对传统及现阶段二次供水系统进行分析比较，并结合实际工程设计工作，针对工程设计中二次供水出现的新技术 、新产品做了相关论述，如：管网叠压供水技术等。结合高层建筑、超高层建筑日益增多的现实情况，针对小区高层二次供水系统方案也做了相关阐述，并结合绿色节能的设计理念，针对在高层建筑中如何考虑优化二次给水方案提出现行工程设计中具体的解决方案。

【关键词】二次供水；管网叠压；高位水箱；水质污染分析；节能绿色

引言：

二次供水是一种供水方式，是指自来水通过水池或者水箱间接地向广大用户提供可以饮用的水源。随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑越来越多，天津市超过300米的超高层在建及建成的就有不少如：津塔（336米，建成）、117大厦（597米，在建）这些高层及超高层都需要设置二次供水泵房，对于超高层建筑甚至需要设置多个二次供水泵房通过串联接力供水达到超高层供水用户的需求。

此外建筑内部的二次供水对于建筑节能也是至关重要的，据资料显示，当前，在城市二次供水成本中，我国大部分二次供水的泵站运行能耗占到了30%～40%，却没有引起社会的广泛关注。没有做到准确掌握自来水管网的实际供水压力，不能合理设计给水系统的分区和节能，因此，也就无法充分利用自来水管网压力直接供水，出现严重的高耗能、低效率情况，造成城市二次供水运行的能耗增大。

结合以上的描述，对二次供水的供水方案进行优化是很有经济及社会现实意义的。

据有关资料报道，像水池、水箱这种落后的二次供水设施，在发达国家早已淘汰。例如日本1992年的准则就规定自来水公司改建供水系统，取消水箱，采用变频增压泵直接供水到3～5层楼面。北美、欧洲等一些发达国家均在20世纪末完成了屋顶水箱的去除和配水管网的重新布置和改建。水箱和水池等二次加压设施的取消为城市自来水防治二次污染去除了一个最大的障碍物，是发达国家二次污染状况之所以如此轻的主要原因。近几年，美国、澳大利亚、加拿大、奥地利等西方发达国家和地区纷纷颁布和实施了水质报告制度。在美国，水质报告又称消费者信心报告（简称CCR），其制定CCR法规所依据的基本理念是，所有消费者都有权知道饮用水中有什么及来在何处，即消费者的知情权。CCR作为美国的一项立法制度，在该国已得到普遍实施，共涉及55000个供水企业及2.48亿人口。

通过阅读相关二次供水文献及《给水工程》、《建筑给水排水设计规范》的仔细阅读，随着高层建筑的广泛应用及建设，二次供水系统作为高层建筑一个重要的组成部分越来越受到人们的重视，它不仅关系到建筑节能，更是直接关系到加压区用户的饮用水安全。

关于节能二次供水节能关系到方方面面，建筑内合理的给水系统分区可以降低二次供水系统的能耗，合理选择二次供水设备如：成套变频供水设备、管网叠压设备等，优化给水泵房内设备布置，尽量使给水水泵的合理搭配、充分利用低谷电价等技术手段合理降低二次供水的供水成本到达节能降耗的目的，这也是与当今大环境下绿色建筑 ，低能耗建筑的主题是契合的。文献中有针对住宅小区二次供水系统分析，提出了针对住宅小区内二次供水系统节能的具体措施，对本人日后从事二次加压泵房设计有很大的启迪，如二次供水系统设计之初应对供水方案进行多方案比较，得出最优化方案，充分利用市政压力的前提下，合理的将建筑的给水系统分区，以利得到最优化供水方案，条件允许时优先采用新技术，如管网叠压供水技术，可大大降低运行能耗；泵房设计时合理设置生活水泵，按照大小水泵搭配，主泵尽量型号相近互为备用，在大于5kw的供水泵系统中，增设小辅助加压泵，并应结合弱电系统控制，合理确定水泵的开启顺序，达到节能、节水的目的。

此外，随着近年以来随着绿色建筑、低能耗建筑理念的深入人心，超高层建筑在国内的发展方兴未艾，二次供水系统作为建筑耗能重点部位，二次供水设计方案的优劣直接关系着节能降耗等关设计参数，这其实关系到从供水系统的选择，供水设备的方案优化比对，管材的合理选择，节能降耗将是现今面临的一个主要设计难题，相关设计标准也需与时俱进，多多吸收国内外先进的二次供水管理经验，供水企业也要和设计单位多加沟通，从设计、施工、运营等多方面把控系统安全，也是亟待解决的问题。

二次供水系统一方面要完善高层建筑二次供水设施的设计，尽量采用合理的二次供水系统，能利用市政压力时，应尽量利用市政压力供水，减少二次供水的范围，在进行充分的技术经济比较后，确定出合理的二次供水設计方案，必要时应采用新技术供水，如：管网叠压供水系统，结合本职工作，在建筑给排水设计领域，前十年左右接手的高层建筑工程中，主要还是以建筑设置低位水池或水箱，经过变频水泵结合给水气压水罐联合供水，最近这几年来随着管网叠压供水技术的日渐成熟，高层及超高层建筑中利用管网叠压技术供水的越来越多，下面简单介绍下该系统的工作原理，该供水方式是加压水泵在室外直接从城市给水管网吸水供给用户，系统中可不设水池和水箱。管网叠压供水的工作原理是：通过微机控制变频调速来实现恒压供水。其根据实际情况设定用水点工作压力，并时刻监测市政管网压力，当压力低于用户所需压力时，微机自动控制子变频器启动，调节水泵转速提高，直到管网压力上升到用户所需压力，并控制水泵以一恒定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高，当用水量减少时转速降低，时刻保证用户的用水压力恒定。自来水的压力越低，水泵的转速越高；自来水的压力越高，水泵的转速越低。

当自来水的压力不小于用户所需的压力时，水泵停止运转。设备在运行过程中充分利用自来水的原有压力，又保证了用户供水压力恒定。在本人所承担设计过的高层二次供水的案例中，根据业主方反馈信息，管网叠压系统因可以利用管网中余氯，从而不再重新设置消毒装置，而且水泵的压力也能相应降低，水泵的功率也相应降低，对平时物业管理、运营费用降低明显，系统运行效果良好。这是今后二次供水设计的一个重要的改革方向。

分析与总结：

二次供水技术是一个给水技术重要的组成部分，大到城市自来水厂的供水，小到建筑中二次加压供水，都需要考虑合理的供水方案，需要合理设置二次供水水箱及二次供水设备，往往这些二次供水系统供水方案都需要经过仔细的技术经济分析及方案比较，在市政水压及管径允许的条件下，尽量采用管网叠压等二次供水的最新技术，以利于节能及日常管理，这些在本人的实际工程设计中都得到了应用，节水及节能效果良好。

结语：

伴随着中国经济高速发展，高层及超高层建筑不断兴建，对于建筑物内二次供水系统提出了更高的要求，作为一个建筑给排水工程师，不仅要从建筑节能上考虑节能供水设施，也要使供水系统分区等更加合理，选择合适的供水新技术。此外，水是维持生命和新陈代谢必不可少的物质。正常情况下，一个成年人每天饮水2500ml左右。饮用水水质的优劣直接关系到人体的健康程度及寿命的长短。据世界卫生组织的调查，人类疾病80%与水有关，水质不良可引起多种疾病。建筑内二次供水作为连接用户的最后终端的供水系统，肩负着保证水质的最终使命，一定要在设计、施工、运营中做好细节，确保万无一失。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，GB50015-2003（2009年版），中华人民共和国国家标准，北京：中国计划出版社，2009

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，CJJ140-2010，中华人民共和国国家标准，北京：中国计划出版社，2010