建筑二次加压供水的安全与节能

       摘要： 

　　高层建筑的二次加压供水是以生活饮用水储存后，以水泵加压或高层建筑自然压差的方式进行再次供水。这种方式能够缓解城市供水紧张的问题，但同时水质污染的问题也凸显出来。本文首先分析了供水污染发生的基本情况，深入探讨了二次加压供水的饮用水安全风险，并对二次供水的节能降耗问题进行了分析。 

　　关键词：建筑；二次加压供水；安全；节能 

　　高层建筑二次供水又称高层建筑二次加压供水，它是指供水单位将来自集中式供水或自备水源的生活饮用水，贮存于水箱或贮水池中，再通过水泵加压或凭借高层建筑形成的自然压差二次输送至水站或用户的供水系统。由于城市高层建筑发展迅速，二次供水系统也随之增加。二次供水时常会发生水质污染，表现为水池和末梢水浑浊度、细菌数、大肠菌群数，铁、锰、氯仿、四氯化碳、亚硝酸盐的含量均较出厂水有所增加。而余氯明显下降，表明二次供水在贮存、输送过程中受到一定程度的污染，致使水质下降。 

　　1.供水污染的风险发生 

　　供水企业在生产过程中发生重大事故，生产人员疑似患有传染疾病，输送环节中管网的爆管、漏失，大管径管道损坏、老化、腐蚀、结垢，以及水箱、水池管理不善，施工及抢修不按规范操作等原因造成的污染，都会使供水水质达不到水质标准，从而影响人类的健康。造成供水系统污染风险的主要原因有供水管道不均匀沉降；管材、管件管理问题；人为破坏；道路性质变化；管网运行方式和调度发生变化；管道施工质量等。我国早期城市供水管网中使用的管道材料和配件质量普遍较低，管道耐压力和耐冲击力性能差.部分管道年久老化，维护费用不足，加上长期超限使用，造成爆管以及各种形式的明露、暗漏，漏损和爆管事故率高。全国每年有上百亿吨符合城市饮用水水质的水因管网爆漏而流失，造成宝贵水资源的浪费和经济效益的损失。 

　　2.高层建筑二次供水设计 

　　二次供水是指集中式供水在入户之前经再度储存、加压和消毒或深度处理，通过管道或容器输送给用户的供水方式。二次供水是目前城市高层建筑广泛使用的供水系统。二次供水设施包括：①储水设备：高位、中位、低位水箱和蓄水池；②水处理设备：过滤、软化、净化、矿化、消毒等设备；③供水管线：供、输饮水的管线、阀门、龙头等。目前国内大中城市二次供水方式主要有四种：水池+水箱+定速水泵、水池+变频水泵、无负压变频增压设施、射流变频增压设施等。第一种是较早采用的二次增压方式，也是目前深圳、上海等大城市采用的主要供水方式之一。第二种是对第一种供水方式的改进，普遍采用恒压变流量供水方式满足供水的需要，由于运行稳定，在上海、北京、广州等大城市应用广泛。第三种是近年才出现的增压供水方式，自来水直接进入稳流补偿器通过变频水泵增压至用户。该方式具有节能、易维护和安全卫生(无二次污染)的优点，在部分城市有所应用，但由于缺少蓄水池，供水可靠性不高，在大城市应用较少。第四种是自来水通过管道进入变频调速泵和调节水箱，经由水泵加压(补充水量射流增压)至用户，优点是能利用管网压力，将节约能源和增加一定的调节量相结合，并且能起到一定的调蓄作用。但其调节量过小，在大城市应用较少。 

　　储水箱(水池)水质污染的主要原因有：①储水箱(池)设计不合理，如出水口高出水箱(池)底平面，储水箱(池)中的水不能完全循环，形成死水，致使杂质沉淀，微生物繁殖。②储水箱(池)容积过大，水箱储水量过多，超过用户正常需水量而滞留时间过长，导致余氯耗尽，微生物繁殖，成为夏秋季传染病暴发流行的隐患。同时水体自身与贮水设施表面接触时间愈长，愈可能发生各种物理、生物化学变化，导致水质恶化。③水箱壁的腐蚀、结垢、沉积物沉积造成水质污染。 

　　除了储水箱(池)外，导致二次供水水质污染的常见部位就是管网，主要原因有：①管道壁的腐蚀、结垢、沉积物沉积造成水质污染。②管道内壁防腐涂料等不符合卫生要求，涂料中的有害物质可迁移到水中，涂料的脱落可使某些元素含量升高，水质恶化。③基础设施和设计安装不合理，如上下管道配置不合理，上水管设在污水管下面，并与污水管交叉或并行；溢水管与污水管直接连接，缺乏必要的防倒灌措施，引起污水倒流。此外，二次供水单位卫生管理不完善，如水箱(池)无定期清洗消毒制度，水箱(池)卫生防护差等也是水质污染的常见环节。 

　　3.高层建筑二次供水的节能方式 

　　供水方式的不同，电耗可能相差很大。在水压能交替满足的地区采用屋顶水箱方式，电耗是最经济的。水池有地下水池、地面水池和楼顶水池，由于充分利用管网剩余压力的不同，耗电是不一样的。加压方式的选择近来发展最快的是变频控制。变频调速水泵有很多优点，目前常用的是出水压力恒定变流量的控制方式，可以保持水压的稳定。从电耗来看，变频调速原则上是节能的方式，但也不是任何情况下都能产生节能效果。深圳对60多个二次加压泵站进行全面调查，调查结果传统的加压泵站单位能耗为0.3～0.4kWh/m3，变频调速水泵的单位能耗基本在0.55～0.75kWh/m3之间。分析其原因，传统加压方式的水泵能在水泵高效时运转，而变频加压时，水泵的工作压力值为恒定，出水量是随用水量变化而变化，在供水量很小时，水泵的效率曲线发生变化，往往偏离高效处。因此采取变频调速与传统水泵大小搭配方式进行比较要根据泵站规模，高低峰实际供水量进行详细测算。变频调速装置的设计在水泵选择、台数及运行方式上要使变频泵始终在高效区运行，最好采用变压变流量控制。 

　　4.结束语 

　　随着我国高层建筑的迅速发展，二次供水量也大幅增加，水质污染事故时有发生。目前我国城市广泛应用的供水方式是自来水由市政管网进入水池(水箱)储水装置内储存，水质较易受到污染，是近年来高层建筑二次供水水质污染产生的主要部位，其中大部分是低位水箱(蓄水池)，少数是高位水箱。而建筑二次加压供水的主要能耗为电力，节能也以变频调速的加压方式为主。通过提高建筑二次加压用水的饮水安全和节能降耗，能够提高二次减压用水的实际应用效果，为城市供水安全和能源节约起到重要作用。