城市供水系統節能問題分析

錢遇

（合肥供水集團有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系統節能問題分析

錢遇

（合肥供水集團有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系統的正常運行是日常生活的基本保障，水資源在我們的生活中扮演著不可或缺的角色，但是由于在城市供水系統中存在諸多不合理的設計，使得供水系統耗能日益增加，在供水過程中造成了很大的浪費，因此必須采取一系列有效的措施，例如進行設備的維護和改進、優化管網和泵站、減少供水系統能源的消耗、做到供水系統的科學性和實用性，實現城市供水系統的可持續發展。

城市供水系統；節能；能耗分析；優化措施 ；泵站 ；管網

隨著我國社會的飛速發展，能源問題也日趨嚴峻，尤其是城市供水問題。城市供水系統有設備復雜、覆蓋區域廣等特點，在城市供水過程中可能造成巨大的能源浪費。為了減少這些浪費，應實地檢測器件設備的工作效率，維護更新落后的設備，提高能源的利用率。為了實現長久的發展，必須解決城市供水系統的漏洞，大大減少城市的廢水、污水的排放量，只有這樣才能減少經濟的支出，將更多的費用投放到城市供水系統中去，維護、改進設備并優化措施，這對于我們國家節能計劃具有積極的意義。

1 城市供水系統節能的意義

水是生命之源，是維持我們生活最基本的能源，水資源的供應問題跟我們的生活息息相關，因此每個人都應該重視水資源問題。節約水資源對于我國生產力的發展和經濟水平的提高有著非常重大的意義，一方面節約水資源不僅能減少水資源的使用量，使處理過程中的費用降低，另一方面節約用水還可以減少處理日常生活的廢水的經濟費用。

隨著我國人民生活水平的不斷提高和社會的飛速發展，城市供水系統的節能顯得更為重要。由于技術、設計、管理等方面存在的問題，在供水過程中有很大的能源浪費。水資源和其他能源都是有限的，要利用有限的資源在地球上長久的生存和發展下去，必須將能源問題放在首位。除了在思想上要認識到城市供水系統節能的重要性，還要落實到行動中，只有這樣才能真正體會到城市供水系統節能的意義。

2 城市供水系統能耗分析

20世紀90年代初，我國城市供水生產量為1.42× 108m3/d，本世紀初期則增長到了2.48×108m3/d，與20世紀90年代初相比較大約增長了70%。根據數據，消耗2.72kW·h的電能能使1千噸水上升1m，而普通的水泵運行效率大約是在75%左右，電動機的工作效率大約是95%，如果理論上耗電4kW·h，那么產水過程中實際耗電量就會超出理論值，其中超出部分就體現在各個泵站的節能情況的不同。根據資料表明，在被調查的美國的100所城市供水系統中，平均電能耗費量是0.5kW·h/m3，這表明美國的供水系統的技術比我國供水系統的技術先進很多，我國供水能耗過大的問題亟待解決。我們不僅要熟知泵站的節能情況，還要了解泵站中各種器件設備的運行效率，通過了解與總結，制定出有效節能的措施。在了解設備工作效率的時候，一定要通過實地檢測來獲取數據。泵站單耗可依據此公式計算：

我們可以從表達式中看出，由于水泵運行效率的低下和泵站運行過程中的揚程導致的電能的大量的浪費，這樣耗費了很多能源，因此我們要從這些地方入手，改進水泵的運行效率，達到節能的目的。

3 城市供水系統實施的節能與優化措施

3.1 優化供水泵站

我國一般城鎮供水系統結構示意圖如圖1所示。在我國泵站中，最耗能的器件包括有變壓器、水泵、配電屏、電動機、止回閥等等。如果這些設備器件耗費過多能源，就得不償失了，要及時換成先進的節能器件。每隔一段時間，進行檢測這類器件，如果檢測表明某些器件的系統不匹配，或者型號不匹配等原因造成工作效率低下，應當馬上進行更換，使設備工作在最高效的狀態，提高工作效率。比如在對水泵的改進中，應該減少甚至不用多級泵葉輪和葉輪車割。

在整個供水系統中，如若供水源頭、用戶需求量、泵站水量等發生較大改變，就會使器件設備的運行效率大大降低，能量的利用率會降低，增加電能的消耗量，所以需要通過水泵調速技術對供水泵站進行優化，進而達到節能的目的。

圖1 水廠供水系統結構組成

3.2 優化管網漏損率

在城市供水過程中，水的供應量越多，那么供水所耗費的能量越多，因此，優化管網漏損率，會使水的供應量減少，進而達到減少供水耗能的目的。有資料表明，在檢測的408個城市中，平均管網漏損率竟高達19.06%，在供水過程中，漏損量高達100億m3/年。有關人員推算，如果到2020年，我國的城市供水漏損率不低于10%，那么將面臨水資源缺乏的問題。因此必須將降低管網漏損率作為重要任務，設計合理的方案，采取科學有效的措施。在選擇管網材料時，要結合當地的氣候和海拔選擇合適的材料，加強施工質量的監督，杜絕豆腐渣工程。在此基礎上降低供水過程中的費用，進而增加供水企業的資金，投放到需要的部分去。

在保證用戶需求量的同時，要采取減少能耗的措施。近些年來，我國對農村進行城鎮化建設，但是在鋪設供水管時，相關人員沒有進行實地勘測，管線的規格和搭配與實地情況不相符，且隨著水管使用年限的逐年增加，在水管的內部積聚了大量的殘渣污垢，大大降低了供水的能力，增加了資源的浪費。因此要保證供水系統中供水狀況良好，就要定期清理管內殘垢，處理其中的異常情況。比如在供水過程中，對于使用年限較久的管道，在不影響器件設備正常工作的前提下，增大水泵水壓，解決浪費能源的問題。

3.3 優化輸配水管網

要減少管網水頭的損失，首先我們應該明確其損失在城市供水系統的部分揚程中，因此必須合理的設計水管網。要達到減少揚程，減小管網的壓力和漏損率的目的，我們應該首先考慮地形對其的影響，能夠充分發揮地形在供水系統中的重大作用。供給水資源的主干道大多數鄰近海拔高和居住者多的地區，耗費最少的能源供給人們日常生活的必需水資源。如果用戶居住于海拔過高的山上，則需要通過加壓泵、分區調水等來減少水源的消耗，達到城市供水系統的經濟性和科學性。

在進行供水時，要考察供水地形的變化，使用加壓泵，通過供水干管分區或者水泵串聯的措施調節出廠水的壓力，這樣不僅能滿足用戶的需要，還能極大限度的降低水源的損耗。當出廠水壓在0.35～0.55MPa時，供水系統能取得最高節能效果。

3.4 加強設備維護

（1）改善機泵的工作效率。要使機泵工作在最理想的狀態，就必須協同好機泵的最高效率點和最高揚程的關系，可以使用變頻調速電機，這樣能夠使水泵更加靈活的適應各個時段的壓力要求，最大化的減少能源的消耗。

（2）清理管中污垢，降低管頭損耗。使用年限較久的管網，其內部可能積聚了大量污垢，這樣就增大了管道的粗糙系數，這樣不僅僅會耗費更多的電能來供水，而且還會使水源的質量下降，進而影響人們的生產生活。因此要定期清除管內壁的污垢，使供水環境干凈衛生，這樣既可以節能，又提高了水的質量。

（3）對于使用年限比較久的管網，應定期進行檢查，修漏，避免水源在供給過程中出現較大的漏損，節約能源。

（4）對于樓層較高的建筑，可以在合適的區域修設儲水加壓系統，這樣能節約不少資金。

4 結語

綜上所述，城市供水系統節能問題迫在眉睫，相關部門應制定合理的方針，采取有效的措施進行供水系統的改進，加強設備的維護，進行管道的修復和完善，降低供水過程中的能源損耗，減少在供水系統中不必要的資金浪費，合理的處理好供水量和用戶的需水量之間的關系，那么城市供水節能問題就會得到妥善的解決，就能實現城市供水系統長久的發展。

[1]王春華.城市供水系統安全性之我見[J]. 水利天地，2014(02).

[2]唐祎骕,王樂.探究城市供水系統節能與優化[J]. 智能城市，2016(07).

TU991

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1671-0711（2017）07（上）-0199-02