淺談疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統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）

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淺談疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統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）

隨著各地房地產建設的加快，各地（區）均新建城區或擴大城區范圍，管網疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統中的運用也越來越頻繁，但由于其適用要求及當地職能部門規定等條件限制，本文就技術要點、規范規定、工程實踐對疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統中的應用及技術要求等做出探討。

疊壓（無負壓）供水設備；規定及要求；技術要點；選型及安全防護

1　引言

隨著各地房地產建設的加快，各地（區）均新建城區或擴大城區范圍，新區的城市給水管網水力條件一般都較好，管徑、水量、水壓均較充裕，管網疊壓（無負壓）供水設備在生活給水系統中的運用也越來越頻繁，與傳統的水箱、氣壓給水設備、變頻（工頻）給水方式相比具有：利用城鎮給水管網水壓而節能、設備占地較小、節省機房面積、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，結合管網疊壓（無負壓）供水設備的工作原理，對其在生活給水系統中的應用及技術要求等做出以下探討。

2　規定及要求

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

①供水部門認為不得使用疊壓供水設備的區域；

②供水管網定時供水的區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供水管網可利用的水頭過低、經常性停水、供水壓力波動過大、供水管網管徑偏小的區域；

④現有供水管網供水總量不能滿足用水需求，使用疊壓供水設備后，對周邊現有（或規劃）用戶用水會造成影響的區域；

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、藥品等危險化學物質的場所。

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

①疊壓供水設計方案應經當地供水行政主管部門及供水部門批準認可；

②疊壓供水的調速泵機組的揚程應按吸水端城鎮給水管網允許最低水壓確定；疊壓供水系統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，應符合規范規定；當配置低位水箱時，其貯水有效容積應按給水管網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行國家及行業標準的要求。

（3）除以上技術規定和要求外，還要遵守當地供水行政主管部門及供水部門的有關規定，并將設計方案報請該部門批準認可。未經當地供水行政主管部門及供水部門的允許，是不得擅自在城市供水管網中設置、使用管網疊壓供水設備；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當地供水行政主管部門及供水部門是否允許該工程采用疊壓（無負壓）供水設備；

②當地行政部門提供的《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》；

③當地供水部門提供的該工程周邊市政給水管網的技術資料（市政管網形式、管網管徑、外網允許最低水壓、常年水壓值等）。

上述資料作為設計依據和資料缺一不可，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：適用范圍及規模、企業資質、產品認證及技術等的要求和規定，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商未提供項目當地的 《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》，而忽略應用的范圍、規模以及其生產企業資質等條件；如：在四川金堂某項目中，開發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，但是由于該企業資質等無法達到當地《疊壓（無負壓）供水設備準入標準》，未通過當地水公司認可；后開發商又顧慮換品牌帶來設備成本過高等因素，最終該成了傳統的水箱+變頻設備供水系統，好在方案前期設計預留了機房面積，才順利改回了傳統供水系統，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，改變規劃指標等，則將會非常被動。故在方案階段，設計需讓開發商提供上述資料，并重視設備的成本造價及當地的準入條件；另外，我們在選產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模和所處位置的供水管網最低設定壓力，應根據供水的實際情況，經技術經濟及可靠性比較確定。以下總結了國家規范和技術規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，需要根據當地技術要求設計）；

（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，供水干管為環狀時宜從環網接入；

（5）設備的進水管管徑宜比供水管網小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：設計流量應按 《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003，2009年版）中第3.6.1條確定。

不同用水性質的建筑：設計流量應按《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003，2009年版）有關規定確定；當地有給水設計流量實測數據時，也可按其確定系統的給水設計流量。

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供水干管中心的沿程、局部阻力損失（mH2O）；

H0min——外網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（即比轉數值較大）、效率高的泵。并應校核最大可利用水壓，不得使水泵出現過載。

式中：H*1——高位水箱最高水位與外網供水干管中心的標高差（m）；

H*2——高位水箱進水口與外網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（當外網壓力低于 Hd值，泵不得運轉），在有規定處按規定設置，無規定時按下式：

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最不利配水點水壓要求，其設計揚程應根據吸水端外網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，用其來校核系統分區是否超壓，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中，如建筑生活給水系統、消防系統、市政自來水加壓泵站等系統；根據其運行的特點，又分為：罐式、箱式、高位調蓄式和管中泵式，現將其在建筑小區生活給水系統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工程的具體情況來合理選擇產品，不同廠家的罐式、箱式疊壓（無負壓）產品在技術上有各自的專利技術，但基本原理、控制技術要求和執行的標準均應符合國家相關規范和技術規程的要求。

（1）在罐式疊壓（無負壓）設備選型時，穩流罐的設置需要符合下列規定：

①穩流罐的最小水容積Vt（調節容積）不應小于1min設計流量，當有特殊要求時，穩流罐水容積可為3～30min設計流量；②穩流罐的總容積：

式中：V0——穩流補償器總容積（m3）；

β——穩流補償器可利用的容積系數，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流罐最小調節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，應有強制循環控制功能并應設置持續消毒設施；

②水箱應采用不銹鋼等材質。

（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除高位水箱調節外，設備總出水管端宜安裝可調式自動泄壓閥；

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《疊壓供水技術規程》（CECS221：2012）相關章節執行。

6　結束語

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、節水節能及精細化的設計理念，為客戶和社會創造價值。

［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：中國建筑工業出版社，2008：140～148.

［2］《二次供水工程技術規程》（CJJ140－2010）.

［3］《疊壓供水技術規程》（CECS221：2012）.

［4］《建筑給水排水設計規范》（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

A

2095-2066（2016）10-0132-03

2016-3-8