對成都某小區水表自轉問題的診治探討

游 斌

(四川正立消防工程有限責任公司,四川成都610081)

近年來，成都市鼓勵城區建筑建設向高密度發展，城區隨處可見一座座高層住宅比比皆是。高層住宅是城市化、工業現代化的產物，高層住宅節約了城市土地面積，增大了建筑的容積率，增加了住房和居住人口。但相應的，也存在諸如投資大、抗震、消防等級增高等問題?！跋橛颉毙^就是在此時期新建的一處高層住宅小區。本文就筆者全程參與處理的“祥域”小區水表自轉問題，分析原因，提出此類問題的解決思路和方法。

1 概況

“祥域”小區位于成都市金沙片區，由六棟28層住宅建筑組成，頂層復式，層高均為2.95 m，剪力墻結構，總建筑面積約17×104m2。地下室水泵房設有生活專用水箱、生活變頻水泵(并帶穩壓罐)。給水系統采用分區減壓閥減壓無水箱供水方式，分低、中、高三區，低區給水由市政直接供給，中高區給水由地下室生活變頻水泵分別供給，給水立管采用鋼塑復合管材，支管采用PP-R管材，所安裝的水表均為機械式旋翼式濕式冷水表，該工程于2010年建成并投入使用。

投入使用后，先后有住戶反映在未用水時水表存在自轉現象。物管人員抄水表時也發現，業主尚未入住房的水表每月都有讀數，且未發現管道有滲水現象。業主難以接受，拒交水費，并要求維修。

2 調查和處理

接住戶反映后，開發商高度重視，責成施工單位調查處理。項目工程部相關人員現場調查發現，水表自轉現象均發生在由生活變頻水泵供水的中、高區，特別是中、高區的末端發生較頻繁。有時只是其中的幾塊轉，有時整個水表井內水表都在轉，無人用水時，水表也轉動，先正轉幾圈，再反轉幾圈，正轉和反轉的圈數不相等，且正轉的圈數大于反轉。

針對此問題，項目工程部分析水表自轉原因，逐個采取措施排除。

首先懷疑住戶內部用水器具漏水或微量補水可能造成水表葉輪轉動，例如坐便水箱漏水、水龍頭不嚴、熱水器水箱補水等情況，從而引起水表自轉。經關閉住戶內部用水器具前閥門，仍存在水表自轉現象，排除此因素。

進一步懷疑水表后住戶內部管網有漏水點，且漏水點比較隱蔽，不易被發現，水表正常記數，容易誤認為“自轉”。經施工班組對相關住戶進行水壓試驗，發現管道無滲漏現象，排除此因素。

再一步懷疑水表質量問題或方向裝反。檢查中未發現有水表裝反情況。現場抽樣送檢水表，結果表明水表無質量問題，排除此因素。

從地下室泵房到管道井內部，項目工程部再次詳細檢查，發現供水水泵穩壓罐高低壓力變動范圍設置為0.15 MPa；各分區給水系統立管最高點末端有大量集氣未排出的現象，設置的排氣閥需人工幫助才能排氣。討論分析后，項目工程部確定造成水表自轉的原因就在于管網集氣較多和壓力波動大，于是決定采取管道穩壓及排氣措施如下：

(1)減小管道水壓變動幅度。調節地下室生活變頻水泵附帶穩壓罐的壓力變動范圍，重新設置為±5 %。

(2)排放立管內空氣。在每個分區(包括低區)系統立管頂端改裝可靠的自動排氣閥，自動排除積聚的氣體。

(3)排放表后管道內空氣。將表后處于相對高處的龍頭或堵頭打開，放水1～2 min進行排氣。

(4)阻止管道水流逆向流動。在所有水表前活接頭處加裝止回閥片。

完成以上處理措施后，復檢后發現水表自轉問題已基本解決，住戶均表示滿意。

3 原因剖析

表面上是管網設置排氣裝置不靈敏，氣壓罐壓力范圍設定過大，導致本住宅區產生水表自轉，而根本原因是因流體具有壓縮性，管網內存有集氣、管網壓力變化幅度大且頻繁等外界條件所致。在正常供水的情況下，即低壓時，水的壓縮性很小(表1)，可忽略，而空氣的壓縮性卻不可忽略(表2)。

3.1 氣體的壓縮性

氣體的壓縮性是當氣體被壓縮時，壓強變化而引起密度或比容發生變化的特性。流體壓縮性的大小通常用壓縮系數β來表示，其定義為在一定溫度下，壓強P升高一個單位時，流體體積V或密度ρ的相對變化量。

壓縮系數β定義式為式(1)：

(1)

式中：V為原有的體積，dV為體積的改變量，dp為壓強的改變量。因為壓強與體積的變化方向是相反的，故上式中有一負號。

水在溫度為0℃時，不同壓強下的壓縮系數見表1。

表1 水的壓縮系數(0℃時) m2/N

由表1可知，一般工程壓強都在1 MPa以下，β的絕對變化量非常小，本文分析不計水的壓縮性。

表2 空氣的壓縮系數

氣體具有顯著的壓縮性，壓強變化對氣體密度影響很大，在溫度不過低且保持不變、壓強不過高時，服從理想氣體狀態方程式，簡化為式(2)。

(2)

空氣在不同溫度、不同壓強下的壓縮系數見表2(攝氏溫度為0℃時，熱力學溫度為273.15K)。由表2可知，在一般工程壓強1 MPa以下時，空氣的壓縮性很大，是非常重要的因素。

據此，給水管網中由于積聚有不凝結氣體，當管網內壓強變化波動時，會導致管道中氣體壓縮或膨脹交替，推動水流促使水表正、反向轉動。

3.2 管網壓強變化

壓強分動壓、靜壓、位壓，總壓為三項之和，在工程現場中很少加以詳細分析，以上式(1)、式(2)及表1中為靜壓。在給水管網中，三種壓力是在不斷變化的，總壓也在不斷變化后趨于穩定。以立管為例，各處動壓變化不大，隨高度增加，位壓增大，再扣除掉沿線壓損，靜壓是逐漸降低的。用戶用水時，瞬時造成立管位壓下降；水泵啟動瞬時，又造成立管動壓增加等。

管網運行或靜止、特別是由靜轉動時，由于穩壓罐內氣體耗損、水泵電壓不穩定、末端任一用水器具的開關，不可避免造成管網壓力波動。在小區用水高峰期，管網壓力波動更是較頻繁，造成水表正、反向轉動往復加劇。

3.3 管網局部集氣

眾所周知，在管網最頂端以及局部上翻的管段中，容易產生集氣現象，特別是管內流速偏小時。設計或施工中如不加重視，極易遺漏此處的排氣設施安裝，造成管網中含有大量氣體，形成氣囊現象，造成水表自轉。由此產生的水量少則2～3 m3/月，多則每月會有幾十立方米的水量產生。

3.4 水表自轉現象分析

本住宅區由于在相關部位設置的排氣裝置未及時排出管網中的空氣，使得立管頂端及戶內水表后管道內存在大量氣體。基于此，水表自轉基本都發生在每個分區系統的上面幾層。

當管網壓力波動，戶內管中氣體由于壓強增高被壓縮，表后管道內的空間伸縮很大，且氣囊對瞬時水流的產生及強度有放大作用，由此而產生的水表自轉量較多。

本工程所安裝的機械式旋翼式濕式冷水表是一種機械產品，通過水流推動內部葉輪轉動，帶動指針，達到計量水量的目的。當前，水表生產企業為了順應供水企業的需求，不斷進行技術創新，使水表的靈敏度大大提高，只要稍有外力作用就會轉動產生讀數。

當不用水時，水表兩端連接的管道中都存在有一定量固定的高壓水，當管網壓力升高時，表后管中的流體體積會因壓力增加而縮小，此時就會有微量的水通過水表，產生正轉；當管網壓力降低時，表后管中被壓縮的流體體積會因壓力降低而膨脹，同樣會有微量的水通過水表，產生反轉。機械表在進水時是下進上出，推動齒輪正轉，而倒過來進水時是上進下出，推動齒輪反轉，正反向進水阻力不同，水表內部葉輪轉動的轉數就會不同，反映在水表上的讀數就會相差很大。

水表往復多次計量才累計出很大的水量，水表前安裝止回閥片可以阻止管內水流逆向流動，保持止回閥片后水表前后管道內水壓穩定，從而避免了因水表前后管道內壓差變化造成的自轉問題。但是由于居民生活用水頻率較高，且管道壓力波動較小，所以要求止回閥片靈敏度較高，質量要求較高。

4 探討建議

水表自轉問題的根本解決，關鍵是要保證管網水壓穩定在一個較小的變化范圍之內。要從技術上做到可靠保障，建議從設計開始，改善高層住宅供水方式。在設計時根據管道特點合理布置排氣閥，及時排除管道內析出的氣體。

采用生活變頻水泵(并帶穩壓罐)分區減壓閥減壓無水箱供水方式的給水系統，存在給水管網水壓變化相對較大的問題，目前一致認可的分區減壓閥減壓有水箱供水方式能較好地保障供水管網的水壓穩定。具體供水方式為，采用水泵 統一加壓，僅在頂層設置屋頂穩壓水箱，下區設置減壓閥或減壓孔板給水。這樣由于有屋頂穩壓水箱的作用，可以顯著減小因用戶用水、水泵啟動等情況下管網中水壓的波動范圍，從而避免因水表前后管道內壓差變化造成的水表自轉問題。

屋頂高位消防水箱一般使用頻率低，建議生活給水屋頂穩壓水箱可以與高位消防水箱合并共同利用。在高位水箱有效容積增加不多的情況下，生活貯水與消防貯水同時貯存于一個水箱中，這既經濟又便于管理。《高層民用建筑設計防火規范》規定：消防用水與其它用水合用的水箱，應采取確保消防用水不作他用的技術措施。只要采取相應措施，這是可行的。

5 結束語

水表自轉問題涉及到住戶的切身利益，需引起重視，妥善處理。水表自轉問題也是個綜合性問題，由很多細小因素疊加造成，需經過詳細調查后確定原因和解決方案。相關單位對熱水采暖管網的排氣問題相當重視，但對常溫給水管網排氣問題卻重視不夠，對穩定給水管網的水壓問題也不夠重視。需要各單位嚴格按規范規程操作，加強責任心和技術積累。

[1] GB 50015-2003建筑給水排水設計規范[S]

[2] GB 50242-2002建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范[S]

[3] 龍天渝，蔡增基.流體力學[M].北京：中國建筑工業出版社，2004

[4] GB 50045-95高層民用建筑設計防火規范[S]