無負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)在荊門市的應(yīng)用探析

近年來，隨著城市的塊速發(fā)展，湖北省荊門市區(qū)規(guī)劃建設(shè)的高層建筑越來越多，供水壓力不足的問題日益突出。荊門市供水總公司經(jīng)過深入研究論證，結(jié)合市區(qū)的地形地貌，采取在建設(shè)加壓泵站和水池基礎(chǔ)上增設(shè)無負(fù)壓變頻供水設(shè)施的辦法，使高位區(qū)域的水壓不足問題得到了有效解決。

一、傳統(tǒng)供水方式存在的問題

荊門市屬于低山丘陵地區(qū)，地貌大致為低山、丘陵和平原低地三種類型。市區(qū)規(guī)劃建設(shè)用地地勢海拔在4米—163米不等，由干部分區(qū)域地勢較高，供水壓力難以保證，因此荊門市區(qū)采取了傳統(tǒng)的加壓泵站與高位水池供水的方式，但隨著城市化進(jìn)程和房地產(chǎn)開發(fā)的不斷加快，市區(qū)規(guī)劃建設(shè)的建筑物絕大多數(shù)為高層和小高層。使這一傳統(tǒng)供水方式面臨著新的問題：

1.根據(jù)規(guī)范要求，小高層建筑物供水高度一般在48米，高層建筑物供水高度按25層樓計算要達(dá)到104米。因此即使建筑物坐落在海拔0.00米的位置上也很難找到建設(shè)高位水池的地勢。

2.由于市區(qū)規(guī)劃建設(shè)一般情況是多層、小高層、高層交叉布置，所以同一區(qū)域要依靠一個高位水池很難滿足其壓力需求。

3.為滿足某一個小區(qū)高層樓的供水壓力，需要抬高整個區(qū)域的整體壓力而造成很大的能源浪費(fèi)。

4.利用原高位水池對新建小區(qū)進(jìn)行供水，需敷設(shè)進(jìn)區(qū)主管網(wǎng)，對已建成的市區(qū)道路、綠地等造成大量破壞，破挖難度很大。

二、無負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)

針對以上問題，荊門結(jié)合市區(qū)現(xiàn)有供水管網(wǎng)布局情況，遵循“解決管網(wǎng)服務(wù)壓力，提高供水保障率，降低運(yùn)行成本，就近供水”的原則，對高位區(qū)域和高層樓設(shè)計建設(shè)了無負(fù)壓供水系統(tǒng)。

1.利用低壓管網(wǎng)實行無負(fù)壓變頻加壓就近供水

(1)情況介紹

荊門市億達(dá)花園住宅小區(qū)位于荊門市虎牙關(guān)大道東側(cè)，區(qū)內(nèi)地勢北高南低，海拔標(biāo)高相差20米，小區(qū)周圍無市政高壓供水管網(wǎng)，如果考慮直接與市政高壓供水管網(wǎng)，如果考慮直接與市政高壓管網(wǎng)并網(wǎng)，難度很大，需敷設(shè)直徑DN800mm主管道約500米，而且需要破挖城市主干道虎牙關(guān)大道，主管道投資需100萬元，將給開發(fā)商造成很大資金壓力。經(jīng)過多次實地勘察，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，最終確定利用小區(qū)附近的DN300mm低壓市政管網(wǎng)，采用無負(fù)壓變頻加壓的供水方案。該方案只需投資10萬元購置無負(fù)壓設(shè)備。而且市政管網(wǎng)壓力可以加以利用，二次加壓只需增加15米水泵揚(yáng)程即可滿足最不利點(diǎn)水壓要求。

(2)經(jīng)濟(jì)分析

①運(yùn)行經(jīng)費(fèi)：該小區(qū)共計500戶，根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》中居民生活定額規(guī)定，居民生活用水量定額按160L／(人 日)計，用水量為L60×500×3.5 280m³／d，按用水時間8小時計，折算出流量為35m³／d，按用水時間8小時計，折算出流量為35m³／h。市政高壓管網(wǎng)海拔供水高度為85米，該小區(qū)最不利點(diǎn)所需海拔供水高度為59米，造成的浪費(fèi)水頭為85m－59m=26m。按10m³水提高水頭1m所需0.045度電計，每年運(yùn)行費(fèi)用浪費(fèi)28×0.045×26×0.75×365=8968.05元／年(每度電按0.75元計)。

②工程投資：鋪設(shè)高壓管網(wǎng)費(fèi)用100萬元，無負(fù)壓設(shè)備投資10萬元，投資節(jié)省90萬元。

2.高壓管網(wǎng)與無負(fù)壓變頻加壓聯(lián)合供水方式

(1)情況介紹

荊門市東光生活小區(qū)位于市區(qū)西側(cè)，小區(qū)內(nèi)居民戶數(shù)為1250戶，地勢為北部高，南部低，最大高差為30米。小區(qū)內(nèi)建筑物位多層和小高層。小高層主要坐落在海拔70米—80米地段。多層坐落在50米—70米地段。經(jīng)考查論證，該小區(qū)地勢復(fù)雜，決定采用市政高壓管網(wǎng)與無負(fù)壓變頻加壓聯(lián)合供水方式。

(2)方案確定

小區(qū)內(nèi)海拔80.0米為小高層住宅樓，按規(guī)范計算確定，最不利點(diǎn)的供水海拔高度為128.0米。海拔50.0米地勢為多層住宅樓，按規(guī)范計算最不利點(diǎn)的公式海拔高度為78米。小區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高在70米以下多層樓大約650戶，70米以上小高層大約600戶，如果不實行分區(qū)采用單一的供水方式將造成很大的能源浪費(fèi)。

①小區(qū)附近有100.0米高位調(diào)節(jié)水池，海拔70.0米以下多層宿舍樓采用市政高壓管網(wǎng)直供的方式。

⑦70.0米以上小高層住宅樓供水利用市政高壓管網(wǎng)，采用無負(fù)壓變頻設(shè)備進(jìn)行二次加壓。加壓設(shè)備只需將水頭提高28米即可滿足要求。

(3)經(jīng)濟(jì)分析

①單一供水方式運(yùn)行成本：

根據(jù)公式P=YQH／102∩，小區(qū)1250戶居民，

每天運(yùn)行成本為261元。

②分區(qū)供水方式運(yùn)行成本：

海拔70.0米以下區(qū)域運(yùn)行成本106元／天。

海拔70.0米以上區(qū)域運(yùn)行成本125.4元／天。

通過對①②計算結(jié)果進(jìn)行比較，得出結(jié)論：東光小區(qū)供水方式采用高壓管網(wǎng)與無負(fù)壓變頻加壓聯(lián)合供水的方式，比單一供水方式運(yùn)行成本每天節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用29.6元，年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用29.6×365=10804元／年。

三、結(jié)論和建議

實踐證明，無負(fù)壓變頻加壓系統(tǒng)應(yīng)用于城市供水系統(tǒng)中，可以很好地解決市區(qū)局部復(fù)雜地勢及多層與高層組合居住小區(qū)的供水增加問題，且可提高水質(zhì)、節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，在市政供水加壓站、管網(wǎng)無法再短期內(nèi)改造增容的情況下，可有效地進(jìn)行流量分配，改善管網(wǎng)壓力。值得在城市供水推廣應(yīng)用。在應(yīng)用過程中，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：

1.設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)進(jìn)水管網(wǎng)的水壓、流量條件和工程的具體供水要求，在分析計算的基礎(chǔ)上，合理選擇水泵型號，不能隨便套用廠商樣本數(shù)據(jù)，以保證系統(tǒng)在合理情況下運(yùn)行。

2.要明確無負(fù)壓供水設(shè)備所具備的技術(shù)條件及采用無負(fù)壓供水方式的區(qū)域應(yīng)滿足的供水條件。無負(fù)壓供水設(shè)備的安裝、使用必須經(jīng)城市供水部門的許可同意。

3.要嚴(yán)把無負(fù)壓供水設(shè)備質(zhì)量關(guān)。技術(shù)監(jiān)督部門應(yīng)嚴(yán)格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對無負(fù)壓供水設(shè)備進(jìn)行技術(shù)鑒定，鑒定合格的，頒發(fā)有關(guān)證件。且每年可對鑒定合格廠家的設(shè)備進(jìn)行抽檢。確保設(shè)備質(zhì)量過關(guān)。

4.要積極創(chuàng)造條件，盡可能滿足無負(fù)壓二次供水方式用水需求。目前，新建二次供水設(shè)備不能采用無負(fù)壓二次供水的原因，大部分因城市公共供水管網(wǎng)供水量不足造成。因此，今后新建敷設(shè)和更換自來水管道時，應(yīng)具有超前意識，盡量加粗管徑，以滿足無負(fù)壓供水方式和周圍用戶對水量的要求。