探討疊壓供水系統技術與改進

摘 要：目前市政給水規范中，關于疊壓供水仍缺乏相應的技術和產品標準，因此，在工程實踐中，供水企業存在理解上的差異。本文通過對疊壓供水技術的應用和推廣應用存在問題進行探討，并提出相應的建議。

關鍵詞：疊壓供水；優點；加壓設備；發展

由于供水水壓不足，市政給水管網中普遍設置二次加壓給水設施，以滿足終端用戶的用水要求。目前，二次加壓給水設施主要有三種類型，一種為：地面貯水池→加壓水泵→高位水箱→用戶，其特點是設有水池、加壓水泵及水箱，有一定的調節儲量，水泵運行工況穩定，供水安全性較高；缺點是水泵吸水不能利用市政管網的自由水頭，造成較大的浪費，設置水池及水箱也需定期清洗維護，對用水衛生不利。第二種類型為較早的疊壓供水系統：市政管網→疊壓供水設備→用戶，其特點是水泵直接從管網吸水，可利用管網的自由水頭節約電耗，水泵流量可自動調節以適應用戶用水量的不斷變化，用水不經過水池及水箱，水質不易受到污染，但這種疊壓設備即便經過精確的計算也極易使市政管網形成負壓，如周邊有利用直接市政壓力供水的用戶，用水會受到影響。第三種類型為較早的疊壓供水系統的改良版：市政管網→地面貯水池→疊壓供水設備→用戶，市政管網與用戶旁通連接，同時設置壓力傳感器和電動閥門。其特點是利用管網的自由水頭節約電耗，水泵流量可自動調節以適應用戶用水量的不斷變化，又不對管網產生負壓；用水經過水池的水經常流動不易形成死水，水質不易污染。目前，二次加壓給水設施以第一類設置水箱的居多，但目前已經處在淘汰的邊緣。第二類加壓供水設備對市政管網運行的影響相對復雜與多變，在實際使用過程中還存在一些限制。第三類加壓供水設備雖然應用較晚，但基于其節能、衛生及對管網不產生負壓等優點，近年在工程上得到越來越廣泛的應用。本文就變頻疊壓供水設備（簡稱疊壓供水設備）的發展，及應采取的技術措施進行分析與探討。

一、疊壓供水應用優勢

（1）能源的充分利用：

疊壓供水技術是通過利用高效節能方式進行綜合保證，實現“自行加壓”系統與市政供水管網旁通連接，確保在施工的過程中產生負壓基礎上進行分析確定和模式管理方式。相對于傳統水泵加壓，能節電約50%左右，確保其供應效率能夠滿足供水系統應用方式。

（2）方便安全管理，杜絕二次污染：

疊壓供水技術取消屋頂水箱，設置泵前集水箱，集水箱與供水設備一起布置在專門的生活給水泵房內。泵房實行專人管理，對供水巡視檢查、設備的控制操作、設備的維修保養等設置專門的管理制度。對濁度儀、余氯儀定期校準和更換藥水，對水箱定期清洗。保證了用水系統的清潔性，避免了二次污染的產生和影響因素。

二、疊壓供水的發展過程

節能減排是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇，而疊壓供水設備的主要工作特點正是利用了市政管網的自由水頭來進行疊壓供水以實現節能的目的，因此具有重大意義，但應用起來還存在以下問題。

（1）與第一類設置屋頂水箱相比，第二類加壓供水設施即早期的疊壓供水系統的瞬時給水流量較大，容易導致市政管網較大的水壓波動，影響周邊用戶的正常用水，甚至使管網出現負壓，管網水質極易受到二次污染。

（2）早期的疊壓供水設備通常配套有一個容積有限的緩沖罐，其作用就是當市政管網水壓升高時作為承壓水罐，反之管網水壓下降到一定壓力時作為開敞的常壓水箱，以此來達到防止管網產生負壓的目的。為此，生產廠家通常是在設備的吸水側設置電接點壓力表，根據市政管網水壓的高低來控制吸水管上電控閥門的開關，即當管網水壓低于設定值時電控閥門關閉，高于設定值時開啟。筆者認為，使用電接點壓力表是一種可靠性不高且易人為干擾的控制方式，用戶可以隨意調節設定值，自來水公司難以監控，因此，實際運行中難以做到不產生負壓，推廣應用也就有了一定的困難。

（3）早期的疊壓供水設備的緩沖罐容積小，可以認為沒有實質性的調節儲量，對于市政管網為枝狀管網供水的用戶，這個問題顯得更加突出；另一方面，當設置并充分發揮調節水箱（水池）的調節作用時，對市政管網在高峰用水期將有較大的調節作用，可以改善管網的高峰用水緊張狀況，緩解管網高峰供水壓力，有利于提高整個管網的運行效率。

（4）早期的疊壓供水設備是以其高效節能與衛生的主要優點推向市場，但當在城市的市政管網中不加控制地采用時，總體很可能無法取得預期的節能效果。對于城市，市政管網具有最佳效益供水水壓線，對于某一供水區域，市政管網的最佳效益供水水壓線并不能保證安全供水，在設置了疊壓供水設備的區域，只有當市政管網處于最佳效益供水水壓線和疊壓供水設備的運行工況點均同時處在高效區段內時，管網供水才能獲得最高的經濟運行效益。但實際情況是我國2/3以上的市政管網高峰期用水緊張，供需矛盾突出，導致實際供水水壓線嚴重偏離最佳效益供水水壓線，此時管網給水泵的運行工況點往往不會處在高效區段內，這樣也就難以保證據此選擇的疊壓供水設備處于高效運行狀態，節能的效果也就打了折扣。

三、技術改進途徑

疊壓供水設備的采用應該是節能的，對用戶而言主要是考慮供水的安全可靠性，對城市自來水管理部門而言，重要的是不能影響其它用戶的水壓，還要方便管理，因此，第三類供水加壓設施-新型的疊壓供水方案就誕生了：

（1）合理設置調節水箱。水箱容量宜根據最大設計小時用水量與平均設計小時用水量綜合確定。

（2）應以周邊用戶要求的最低供水水壓作為設定值（最不利層高+5 m水頭，一般為自由水壓0. 15～0. 2MPa）。正常情況下，管網水壓下降到低于設定值時，不得直接從管網吸水，自動轉換抽取調節水箱的水；管網水壓上升到高于設定值時，自動恢復直接從管網吸水；必要時，調節水箱的進水時段自動避開管網用水高峰。

（3）設置雙重安全措施，即任何情況下要求做到正壓吸水，以確保用水衛生安全。正壓水頭宜考慮市政消防要求的最低供水水壓，建議取5～10 m自由水頭。

（4）調節水箱設進水流量控制裝置，使水箱進水流量均勻，充分發揮水箱的調節作用。

四、改進的疊壓供水設備應具備的特點

筆者經過認真研究，在滿足上述技術要求的前提下完成了疊壓供水設備的技術改進，與市場現有的相比，改進的疊壓供水設備有以下優點：

（1）能將疊壓供水設備的節能特點與市政管網的高效運行結合在一起，設備的運行能夠自動適應市政管網用水高峰的變化情況，有利于緩解市政管網高峰供水壓力。

（2）取消緩沖罐，代之以開式水箱，具有較低的生產成本。

（3）除疊壓供水設備的出口水壓采用電接點壓力表控制外，其他水壓及安全控制措施均采用水力全自動控制方式，簡單可靠，使用壽命長，控制參數現場不可調，可實現全自動工作狀態，且方便自來水公司核查管理。

五、結術語

近年來，隨著城市建設的不斷發展，高層建筑日益增多，二次供水設施成為自來水供水管網建設中不可缺少的一部分，已經成為城市生活飲用水的一種常態供水方式，其安全運行關系著千家萬戶居民的正常生活用水。但隨著疊壓供水技術越來越完善，應用越來越廣泛，另一個供水矛盾的問題也逐漸的凸顯出來，就是中國大部分城市的供水管網老化，最新敷設的供水管道都是采用焊接鋼管、鑄鐵管等，管道材質不滿足城市供水的使用要求。還有在城市的部分供水管網末梢，因為水壓變小水流速變小等原因，管網內長期集結了大量的水垢，使用戶的用水水質得不到保障。不斷更換以往陳舊的管網及在二次供水的前端增加二次水處理工藝措施將是未來城市供水發展的方向。