建筑二次加壓供水的安全與節能

       摘要： 

　　高層建筑的二次加壓供水是以生活飲用水儲存后，以水泵加壓或高層建筑自然壓差的方式進行再次供水。這種方式能夠緩解城市供水緊張的問題，但同時水質污染的問題也凸顯出來。本文首先分析了供水污染發生的基本情況，深入探討了二次加壓供水的飲用水安全風險，并對二次供水的節能降耗問題進行了分析。 

　　關鍵詞：建筑；二次加壓供水；安全；節能 

　　高層建筑二次供水又稱高層建筑二次加壓供水，它是指供水單位將來自集中式供水或自備水源的生活飲用水，貯存于水箱或貯水池中，再通過水泵加壓或憑借高層建筑形成的自然壓差二次輸送至水站或用戶的供水系統。由于城市高層建筑發展迅速，二次供水系統也隨之增加。二次供水時常會發生水質污染，表現為水池和末梢水渾濁度、細菌數、大腸菌群數，鐵、錳、氯仿、四氯化碳、亞硝酸鹽的含量均較出廠水有所增加。而余氯明顯下降，表明二次供水在貯存、輸送過程中受到一定程度的污染，致使水質下降。 

　　1.供水污染的風險發生 

　　供水企業在生產過程中發生重大事故，生產人員疑似患有傳染疾病，輸送環節中管網的爆管、漏失，大管徑管道損壞、老化、腐蝕、結垢，以及水箱、水池管理不善，施工及搶修不按規范操作等原因造成的污染，都會使供水水質達不到水質標準，從而影響人類的健康。造成供水系統污染風險的主要原因有供水管道不均勻沉降；管材、管件管理問題；人為破壞；道路性質變化；管網運行方式和調度發生變化；管道施工質量等。我國早期城市供水管網中使用的管道材料和配件質量普遍較低，管道耐壓力和耐沖擊力性能差.部分管道年久老化，維護費用不足，加上長期超限使用，造成爆管以及各種形式的明露、暗漏，漏損和爆管事故率高。全國每年有上百億噸符合城市飲用水水質的水因管網爆漏而流失，造成寶貴水資源的浪費和經濟效益的損失。 

　　2.高層建筑二次供水設計 

　　二次供水是指集中式供水在入戶之前經再度儲存、加壓和消毒或深度處理，通過管道或容器輸送給用戶的供水方式。二次供水是目前城市高層建筑廣泛使用的供水系統。二次供水設施包括：①儲水設備：高位、中位、低位水箱和蓄水池；②水處理設備：過濾、軟化、凈化、礦化、消毒等設備；③供水管線：供、輸飲水的管線、閥門、龍頭等。目前國內大中城市二次供水方式主要有四種：水池+水箱+定速水泵、水池+變頻水泵、無負壓變頻增壓設施、射流變頻增壓設施等。第一種是較早采用的二次增壓方式，也是目前深圳、上海等大城市采用的主要供水方式之一。第二種是對第一種供水方式的改進，普遍采用恒壓變流量供水方式滿足供水的需要，由于運行穩定，在上海、北京、廣州等大城市應用廣泛。第三種是近年才出現的增壓供水方式，自來水直接進入穩流補償器通過變頻水泵增壓至用戶。該方式具有節能、易維護和安全衛生(無二次污染)的優點，在部分城市有所應用，但由于缺少蓄水池，供水可靠性不高，在大城市應用較少。第四種是自來水通過管道進入變頻調速泵和調節水箱，經由水泵加壓(補充水量射流增壓)至用戶，優點是能利用管網壓力，將節約能源和增加一定的調節量相結合，并且能起到一定的調蓄作用。但其調節量過小，在大城市應用較少。 

　　儲水箱(水池)水質污染的主要原因有：①儲水箱(池)設計不合理，如出水口高出水箱(池)底平面，儲水箱(池)中的水不能完全循環，形成死水，致使雜質沉淀，微生物繁殖。②儲水箱(池)容積過大，水箱儲水量過多，超過用戶正常需水量而滯留時間過長，導致余氯耗盡，微生物繁殖，成為夏秋季傳染病暴發流行的隱患。同時水體自身與貯水設施表面接觸時間愈長，愈可能發生各種物理、生物化學變化，導致水質惡化。③水箱壁的腐蝕、結垢、沉積物沉積造成水質污染。 

　　除了儲水箱(池)外，導致二次供水水質污染的常見部位就是管網，主要原因有：①管道壁的腐蝕、結垢、沉積物沉積造成水質污染。②管道內壁防腐涂料等不符合衛生要求，涂料中的有害物質可遷移到水中，涂料的脫落可使某些元素含量升高，水質惡化。③基礎設施和設計安裝不合理，如上下管道配置不合理，上水管設在污水管下面，并與污水管交叉或并行；溢水管與污水管直接連接，缺乏必要的防倒灌措施，引起污水倒流。此外，二次供水單位衛生管理不完善，如水箱(池)無定期清洗消毒制度，水箱(池)衛生防護差等也是水質污染的常見環節。 

　　3.高層建筑二次供水的節能方式 

　　供水方式的不同，電耗可能相差很大。在水壓能交替滿足的地區采用屋頂水箱方式，電耗是最經濟的。水池有地下水池、地面水池和樓頂水池，由于充分利用管網剩余壓力的不同，耗電是不一樣的。加壓方式的選擇近來發展最快的是變頻控制。變頻調速水泵有很多優點，目前常用的是出水壓力恒定變流量的控制方式，可以保持水壓的穩定。從電耗來看，變頻調速原則上是節能的方式，但也不是任何情況下都能產生節能效果。深圳對60多個二次加壓泵站進行全面調查，調查結果傳統的加壓泵站單位能耗為0.3～0.4kWh/m3，變頻調速水泵的單位能耗基本在0.55～0.75kWh/m3之間。分析其原因，傳統加壓方式的水泵能在水泵高效時運轉，而變頻加壓時，水泵的工作壓力值為恒定，出水量是隨用水量變化而變化，在供水量很小時，水泵的效率曲線發生變化，往往偏離高效處。因此采取變頻調速與傳統水泵大小搭配方式進行比較要根據泵站規模，高低峰實際供水量進行詳細測算。變頻調速裝置的設計在水泵選擇、臺數及運行方式上要使變頻泵始終在高效區運行，最好采用變壓變流量控制。 

　　4.結束語 

　　隨著我國高層建筑的迅速發展，二次供水量也大幅增加，水質污染事故時有發生。目前我國城市廣泛應用的供水方式是自來水由市政管網進入水池(水箱)儲水裝置內儲存，水質較易受到污染，是近年來高層建筑二次供水水質污染產生的主要部位，其中大部分是低位水箱(蓄水池)，少數是高位水箱。而建筑二次加壓供水的主要能耗為電力，節能也以變頻調速的加壓方式為主。通過提高建筑二次加壓用水的飲水安全和節能降耗，能夠提高二次減壓用水的實際應用效果，為城市供水安全和能源節約起到重要作用。