姚　嵐（成都基準方中建筑設計有限公司，四川成都610000）

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淺談疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統(tǒng)中的基本原理及應用

姚嵐（成都基準方中建筑設計有限公司，四川成都610000）

隨著各地房地產(chǎn)建設的加快，各地（區(qū)）均新建城區(qū)或擴大城區(qū)范圍，管網(wǎng)疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統(tǒng)中的運用也越來越頻繁，但由于其適用要求及當?shù)芈毮懿块T規(guī)定等條件限制，本文就技術要點、規(guī)范規(guī)定、工程實踐對疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統(tǒng)中的應用及技術要求等做出探討。

疊壓（無負壓）供水設備；規(guī)定及要求；技術要點；選型及安全防護

1　引言

隨著各地房地產(chǎn)建設的加快，各地（區(qū)）均新建城區(qū)或擴大城區(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（無負壓）供水設備在生活給水系統(tǒng)中的運用也越來越頻繁，與傳統(tǒng)的水箱、氣壓給水設備、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、設備占地較小、節(jié)省機房面積、全封閉無污染、自動化程度高、維護簡單管理方便等優(yōu)點；但作為供水設備的一種形式，疊壓（無負壓）供水設備也是有其特定的適用條件和技術要求，結(jié)合管網(wǎng)疊壓（無負壓）供水設備的工作原理，對其在生活給水系統(tǒng)中的應用及技術要求等做出以下探討。

2　規(guī)定及要求

（1）設計疊壓（無負壓）給水系統(tǒng)時，需要明確國家規(guī)范、規(guī)程以及地方政策的規(guī)定和要求；如 《疊壓供水技術規(guī)程》（CECS221：2012）規(guī)定疊壓供水設備的技術不得用于下列區(qū)域及用戶：

①供水部門認為不得使用疊壓供水設備的區(qū)域；

②供水管網(wǎng)定時供水的區(qū)域或用水時間過于集中，瞬時用水量過大且無有效技術措施的用戶。（如：學校、工廠等定時供水的宿舍，體育館等場所）；

③供水管網(wǎng)可利用的水頭過低、經(jīng)常性停水、供水壓力波動過大、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，使用疊壓供水設備后，對周邊現(xiàn)有（或規(guī)劃）用戶用水會造成影響的區(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、儲存有毒物質(zhì)、藥品等危險化學物質(zhì)的場所。

（2）《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）的3.3.2A條指出管網(wǎng)疊壓（無負壓）供水設備需符合下列規(guī)定：

①疊壓供水設計方案應經(jīng)當?shù)毓┧姓鞴懿块T及供水部門批準認可；

②疊壓供水的調(diào)速泵機組的揚程應按吸水端城鎮(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疊壓供水當配置氣壓給水設備時，應符合規(guī)范規(guī)定；當配置低位水箱時，其貯水有效容積應按給水管網(wǎng)不允許低水壓抽水時段的用水量確定，并應采取技術措施保證貯水在水箱中停留時間不得超過12h；

④疊壓供水設備的技術性能應符合現(xiàn)行國家及行業(yè)標準的要求。

（3）除以上技術規(guī)定和要求外，還要遵守當?shù)毓┧姓鞴懿块T及供水部門的有關規(guī)定，并將設計方案報請該部門批準認可。未經(jīng)當?shù)毓┧姓鞴懿块T及供水部門的允許，是不得擅自在城市供水管網(wǎng)中設置、使用管網(wǎng)疊壓供水設備；上述的行政主管部門及供水部門一般指：水務局和自來水公司。當一個工程在方案初期，需要上述的行政部門落實并確認以下問題：

①當?shù)毓┧姓鞴懿块T及供水部門是否允許該工程采用疊壓（無負壓）供水設備；

②當?shù)匦姓块T提供的《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》；

③當?shù)毓┧块T提供的該工程周邊市政給水管網(wǎng)的技術資料（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）。

上述資料作為設計依據(jù)和資料缺一不可，各地的 《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》不盡相同，對設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)品認證及技術等的要求和規(guī)定，若不能滿足其要求，水公司將不予接水。

我們在設計時往往會因為開發(fā)商未提供項目當?shù)氐?《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》，而忽略應用的范圍、規(guī)模以及其生產(chǎn)企業(yè)資質(zhì)等條件；如：在四川金堂某項目中，開發(fā)商按照自來水公司要求，委托廠家設計了疊壓（無負壓）供水設備及系統(tǒng)，但是由于該企業(yè)資質(zhì)等無法達到當?shù)亍动B壓（無負壓）供水設備準入標準》，未通過當?shù)厮菊J可；后開發(fā)商又顧慮換品牌帶來設備成本過高等因素，最終該成了傳統(tǒng)的水箱+變頻設備供水系統(tǒng)，好在方案前期設計預留了機房面積，才順利改回了傳統(tǒng)供水系統(tǒng)，如在前期沒有預留機房，后期施工圖階段再占用車位找設備房，改變規(guī)劃指標等，則將會非常被動。故在方案階段，設計需讓開發(fā)商提供上述資料，并重視設備的成本造價及當?shù)氐臏嗜霔l件；另外，我們在選產(chǎn)品時一定要選用國家合格的品牌，四川省的項目可以參照該年四川省水協(xié)會二次供水設備名錄庫。

3　技術要點及設計選型

疊壓（無負壓）供水工程的最大使用規(guī)模和所處位置的供水管網(wǎng)最低設定壓力，應根據(jù)供水的實際情況，經(jīng)技術經(jīng)濟及可靠性比較確定。以下總結(jié)了國家規(guī)范和技術規(guī)程的技術要求和計算選型方法：

3.1基本技術要求

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

（2）疊壓（無負壓）設備應獨立設置，應具有防污染的措施；當從市政供水管上直接吸水時，應設置倒流防止器，為減少壓力損失，宜采用低阻力倒流防止器；

（3）設備進水管上應設置過濾器，當有倒流防止器時，過濾器應設置在倒流防止器前；

（4）疊壓（無負壓）設備應單獨接自供水干管，供水干管為環(huán)狀時宜從環(huán)網(wǎng)接入；

（5）設備的進水管管徑宜比供水管網(wǎng)小2級或2級以上，或不大于供水干管過水斷面面積的1/3，且設備進水管流速為1.2m/s時，可按表1選用。

表1　管網(wǎng)疊壓（無負壓）供水設備進水管管徑對照表

3.2設計流量、壓力確定

3.2.1設計流量

疊壓（無負壓）供水設備出水量應滿足用戶用水要求，其供水設計流量應按下列要求設計：

單棟建筑：

（1）無高位水箱時，設計流量應按照設計秒流量確定；

（2）有高位水箱時，設計流量應按照最大小時流量確定。

居住小區(qū)：設計流量應按 《建筑給水排水設計規(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：設計流量應按《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）有關規(guī)定確定；當?shù)赜薪o水設計流量實測數(shù)據(jù)時，也可按其確定系統(tǒng)的給水設計流量。

3.2.2設計壓力

（1）向配水點直供，應采用變頻調(diào)速泵組（變頻泵應設置2臺及以上，但不宜多于4臺，并應設置至少1臺備用泵）。

式中：Hmax——水泵的設計揚程 （也稱泵組的最大設計揚程）（mH20）；

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

H2——最不利配水點與外網(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。并應校核最大可利用水壓，不得使水泵出現(xiàn)過載。

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

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

V——高位水箱進水管入口處的流速（m/s）；g——重力加速度（m/s2）。

（3）水泵（組）進水口的限定壓力 Hd（當外網(wǎng)壓力低于 Hd值，泵不得運轉(zhuǎn)），在有規(guī)定處按規(guī)定設置，無規(guī)定時按下式：

Hd=H0min-Hi-Hj

式中：Hd——水泵（組）進水限定壓力（mH2O）；

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

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

通過上述計算公式，疊壓（無負壓）供水設備的設計壓力應滿足系統(tǒng)最不利配水點水壓要求，其設計揚程應根據(jù)吸水端外網(wǎng)允許最低水壓計算確定（當有配有低水箱時，應對水箱抽水的工況進行校核，在水箱底水位時，水泵應能正常運行滿足供水要求），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：設備進水口最低供水水壓：Pmin=0.15MPa，設備進水口最高供水壓力Pmax=0.25MPa，若計算出水泵出口設定壓力：H=0.70MPa。

則設備揚程為：Hmax=H-Pmin=0.70MPa-0.15MPa=0.55MPa

另外，還需要考慮設備進水口最高供水壓力值Pmax，用其來校核系統(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（無負壓）設備簡介

疊壓（無負壓）供水設備可應用到多種系統(tǒng)中，如建筑生活給水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、市政自來水加壓泵站等系統(tǒng)；根據(jù)其運行的特點，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)中常應用的罐式和箱式的原理和設計要點，做簡要介紹，見圖1～2。

圖1　罐式疊壓供水設備

圖2　式疊壓供水設備

兩種疊壓（無負壓）設備的供水特點、適用條件詳表2。

表2　

實際工程設計時可以根據(jù)工程的具體情況來合理選擇產(chǎn)品，不同廠家的罐式、箱式疊壓（無負壓）產(chǎn)品在技術上有各自的專利技術，但基本原理、控制技術要求和執(zhí)行的標準均應符合國家相關規(guī)范和技術規(guī)程的要求。

（1）在罐式疊壓（無負壓）設備選型時，穩(wěn)流罐的設置需要符合下列規(guī)定：

①穩(wěn)流罐的最小水容積Vt（調(diào)節(jié)容積）不應小于1min設計流量，當有特殊要求時，穩(wěn)流罐水容積可為3～30min設計流量；②穩(wěn)流罐的總?cè)莘e：

式中：V0——穩(wěn)流補償器總?cè)莘e（m3）；

β——穩(wěn)流補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（無負壓）設備時，需要核實該設備配備的穩(wěn)流罐最小調(diào)節(jié)容積是否能滿足要求。

（2）箱式疊壓（無負壓）設備相比罐式設備調(diào)蓄能力較大提高，擴大了差量補償式供水設備的應用范圍。在選用箱式疊壓（無負壓）設備時，配備的水箱還需滿足下列要求：

①水箱的容積應為1～2h最大小時流量；

當水箱貯水停留時間不宜大于12h，當大于12h時，應有強制循環(huán)控制功能并應設置持續(xù)消毒設施；

②水箱應采用不銹鋼等材質(zhì)。

（3）疊壓（無負壓）設備除了上述的要求外，還需要注意一下幾點：

①水泵機組出水管處宜設置水錘消除器；

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

③疊壓供水設備應預留消毒設施接口。

5　控制及安全防護

疊壓（無負壓）設備的控制及安全防護須按照《疊壓供水技術規(guī)程》（CECS221：2012）相關章節(jié)執(zhí)行。

6　結(jié)束語

通過上述對疊壓（無負壓）設備工作原理和應用的簡介，希望能為大家在客戶咨詢和設計工作中提供幫助，踐行綠色建筑、節(jié)水節(jié)能及精細化的設計理念，為客戶和社會創(chuàng)造價值。

［1］中國建筑設計研究院.《建筑給水排水設計手冊》第二版（下冊）［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：140～148.

［2］《二次供水工程技術規(guī)程》（CJJ140－2010）.

［3］《疊壓供水技術規(guī)程》（CECS221：2012）.

［4］《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）.

［5］《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》（2009版）2011.

［6］《全國民用建筑工程設計技術措施節(jié)能專篇（給水排水）》（2007）.

［7］《疊壓（無負壓）供水設備選用與安裝》（12S109）.

姚 嵐（1982-），女，本科，主要從事建筑給排水設計工作。

TU991.33

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2095-2066（2016）10-0132-03

2016-3-8