1、二次供水系统中的节能降耗摘要：本文围绕二次供水系统中的节能降耗这一主题，分别从合理设计和科学管理两个方面作了阐述。首先，详细概述了增压设备和高位水池（箱）联合供水、变频调速供水、管网叠压供水、气压供水这四种常见的供水方式的特点，并根据其特点和相匹配的小区类型、规模进行了电耗对比分析、论证。其次，概述、分析了二次加压设备的选型、配置对降低二次加压系统能耗的作用。最后，介绍了在二次加压设施的科学管理中如何体现节能降耗。 关键词：二次供水节能降耗 合理设计 科学管理 中图分类号：TE08 文献标识码： A 前言 随着我国经济快速增长，各项建设取得了巨大的成就,同时也付出了巨大的资源和环境代价，经济发
2、展与资源环境的矛盾日趋尖锐。节能降耗，这一重要、紧迫的任务摆在了经济快速发展的面前，也摆在了企业发展的面前。作为一名一线的技术工作者，本人有幸参与了珠海生活用水二次加压设备的管理工作，并且逐渐摸索出了在二次供水系统中降低能耗的方法与经验，在此与供水同仁一起分享和探讨。 概述 目前，我公司接收、管理的生活用水二次加压泵房共 376 个。主要的供水方式为：增压设备和高位水池（箱）联合供水、变频调速供水、管网叠压供水、气压供水。这四种供水方式各有其特点： 1、增压设备和高位水池（箱）联合供水的供水方式设计和操作都很简单、维修方便，运行稳定、可靠，但地下水池（箱）和高位水池（箱）都要占用一定空间。 2
3、、变频调速供水方式是水泵直接供水至客户，节省了楼顶水池（箱），供水系统总体投资少，供水压力比较稳定和可控，但依赖变频器和 PLC的使用，一旦变频器或 PLC 故障，更换和维修有难度。 3、管网叠压供水方式是在供水主管网水压基础上通过水泵直接供水至客户。节省了水池（箱） ，水质比较有保障，对于单个供水系统来说比较省电，但依赖主管网的水压。 4、气压供水的方式是通过气压罐对供水管网进行调压供水，主要在老旧小区或客户比较少的小区二次加压泵房中使用，设计和操作简单，但水压有一定的波动。 如何将这几种供水方式合理的运用到住宅小区生活用水二次加压系统中来，如何科学的管理生活用水二次加压设施是节能降耗的关键
4、。下面将从两个方面阐述在生活用水二次供水系统中如何做好节能降耗工作。一、合理设计 1、正确选用供水方式 选择一个符合小区生活用水二次加压系统的供水方式是节能的关键。这就是我们常说的“量体裁衣”了。前面介绍了几种供水方式的特点，我们可以根据其特点进行分析并选择。 增压设备和高位水池（箱）联合供水相当于小区供水的一个“小水厂”,上、下两个水池都有储水功能，可以形成对市政供水的错峰用水，是最节能的供水方式之一。它运行的整个过程是：市政水进入地下水池后通过加压泵供给高位水池（箱）再到各用水点。这种供水方式控制柜简单，元器件便宜，维修快捷。高位水池（箱）具有一定的储水能力，水泵不需要 24 小时运行，对
5、水泵损耗低且耗电量低。在实际管理中的一些小区加压泵一天才运行一到两次就可以满足客户的用水需求。 当然，这种供水方式不是每个小区都适用。在工作中通过观察,发现这种供水方式在规模比较小的（100200 户） 、多层或次高层建筑物的住宅小区二次加压系统中比较节能。例如：金景花园住宅小区共 3 栋，4-10 层采用的是增压设备和高位水池（箱）联合供水方式，二次加压受益用户 92 户，加压设备平均电耗为 0、4kw.h/ m3。山景轩住宅小区共 2 栋，4-8 层采用的是气压供水方式，二次加压受益用户 56 户，加压设备平均电耗为 3、2 kw.h/ m3。同样是规模比较小的住宅小区选择的二次加压供水方
6、式不同，则电耗相差很大，类似这样的例子还有很多。 变频调速供水是在气压供水的基础上发展而来，是近年来设计、使用比较多的供水方式。它运行的整个过程是：市政水进入地下水池后通过加压泵供给各用水点。变频调速供水通过变频器的频率变化与水泵的转速变化相结合，改变水泵转速的方式来调整供水量。这种供水方式控制柜自动化程度高，操作方便，但变频器和 PLC 对工作环境有一定的要求。由于设备需要 24 小时运行来稳定供水压力，水泵配置对节能就相当重要了。 该供水方式用于规模比较大、用户数量比较多（200 户以上） 、建筑物标高不同、需要垂直分区供水的次高层或高层住宅小区二次加压系统中比较节能。例如：恒泰豪庭住宅小
7、区共 4 栋，7-12 层为二次供水低区、13-17 层为二次供水高区，受益用户 200 户，加压设备平均电耗为2、28kw.h/ m3。金域廊院住宅小区共 8 栋，,4 -11 层为二次供水低区、12-17 层为二次供水高区，受益用户 851 户，加压设备平均电耗为1、1kw.h/ m3。通过这样的对比，我们可以清楚的看到变频调速供水方式在受益用户数量大的住宅小区所体现出来的节能效果。 管网叠压供水是为了让变频调速供水更节能和保障水质的情况下应运而生的供水方式。它运行的整个过程是：市政水进入无负压罐后通过加压泵供给各用水点。其实就是在没有水池（箱）情况下的变频调速供水，在市政管网压力上叠加一
8、个水泵压力供给用户。这种供水方式的设计对周边管网压力非常依赖，水质有保障，投入成本低，耗能少。但不适用于规模比较大、用户比较多的次高层、高层住宅小区。它的使用可说是对整个市政供水系统的泄压，是在供水企业耗能高的前提下来体现这种供水方式耗能低的表象。但是其在混合供水中，却发挥着巨大的节能作用，而且不影响市政供水系统。岭南世家荣景园就是典型的例子。其二次供水中区（5-11 层）共 530 户，使用的是变频调速供水；二次供水高区（12-18 层）共 24 户，使用的是通过高区加压设备在中区供水管网上的叠压。由于高区用户少，直接使用变频调速供水则客户用水成本高，通过在中区供水管网上叠压的方式节能显著。
9、据统计,目前中区二次加压设备运行的平均能耗为 0、63 kw.h/ m3，高区二次叠压设备运行的平均能耗为 0、3 kw.h/ m3。 气压供水方式由于存在气压罐胶囊经常破损、维修强度大、压力波动的特性，满足不了人们目前的生活需求，逐渐被市场淘汰，在此就不赘述了。 2、正确选用合适的供水设备 一个住宅小区选定了供水方式、二次供水的楼层范围、二次供水受益用户数量，我们就可以根据相应的公式、规范以及经验来合理、经济的选择适当的供水设备。 一般来说，增压设备和高位水池（箱）供水方式其设备的选型是最简单的。首先考虑水泵出水口到最不利点的（高位水池（箱）的入水口）的高度差,根据下式确定水泵扬程： H0.
10、01H10.001H20.012/2g 式中 H水泵的扬程（MPa） H1水泵出水口与高位水池（箱）的入水口处得高度差（m） H2管道（水泵出水管口与高位水池（箱）入口处）的全部水头损失（MPa） 高位水池（箱）入口流速（m/s） 在增压设备和高位水池（箱）供水方式中水泵的流量由二次供水受益客户最大小时用水量来确定。由于水泵只要供水至高位水池（箱） ，根据流体机械理论，在相似工况下，水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比，所以该供水方式的设备选择低转速的 DL 型水泵就可以满足供水要求且节能。水泵按一用一备配置即可。 变频调速供水首先要确定小区二次供水如何分区，再根据
11、各供水区域的的楼层范围、受益用户数量来选择设备的型号。根据水泵的特性曲线，如果要水泵在一个高效率的区间运行，住宅小区生活用水二次加压系统使用变频调速供水方式必须分区，才能体现变频调速节能的作用。否则，供水受益客户用水成本高，能源浪费严重。多层和次高层的小区分为市政供水和二次加压供水，高层小区要根据楼层进行划分。比如一个高达 42 层的住宅小区，在小区周边管网压力足够的情况下，小区生活用水可按如下分区：1-4 层为市政供水；5-12 层、13-22 层、23-32、33-42 为二次加压分区供水。 根据设计的供水区域可依据下式确定水泵扬程： H0.01H110.001H22H33 式中 H水泵的
12、扬程（MPa） H11水泵出水口与最不利点的高度差（m） H22管道的全部水头损失（MPa） H33该供水设备供给范围内最不利配水点的最低工作压力（MPa） 变频调速供水的流量应按供水区域内设计秒流量和每小时最大用水量来综合确定。 系统的扬程、流量确定了，选择水泵的配置就简单了。考虑到水泵在系统零流量的频率 P0 一般为 2535HZ，为了达到节能的目的，我们根据水泵的转速频率和供水区域的流量范围来确定水泵的配置。水泵最不利工况点应在水泵特性曲线高效区段的右端点。规模较小的供水区域（300 户以内）用水系统可选择同型号水泵 34 台，水泵功率一般不超过 7、5KW；规模较大的供水区域 （300
13、 至 1000 户）水泵功率不超过15KW 的，不仅要考虑配置 34 台主泵,还应配备 12 台小泵在夜间和平时小流量时变频供水。不同的供水量段，要求有相应的频率来保证用水量的变化，所以在变频调速供水中要选择频率调节范围比较大的高转速的 CDL、LG 等运行相对稳定的高速水泵。 在实践中，我们通过上述的方法可以确定这样做既满足客户用水要求还提高了水泵的运行效率，特别是整个二次加压系统在运行中相当省电。 当然一个适当体积的气压罐也是必不可少的，它能够延长水泵的睡眠时间、降低水泵损耗、延长水泵寿命、最大限度的节能。 3、合理选择供水管道的管径及铺设方式 管径大小设计直接影响二次供水系统的流量和压力
14、，也影响着水泵运行的效率,间接产生能耗。 铺设管道时应按相关规范和实际情况进行合理的铺设，避免产生多余的水头损失。 二、科学管理 通常,大部分生活用水二次加压泵房建成后都移交给供水企业管理、维护。如何科学的管理二次加压设备、降低故障率、提高设备的使用寿命是我们工作的重心，对降低能耗与减少排放也有着明显的成效。在二次加压泵房管理中，应从两个大方面着手，梳理、细化工作内容和流程，全面实现科学化管理。 1、二次加压设备的管理 A、泵房日常巡查、维护 首先，对管理的所有生活用水二次加压泵房必须建立详细的档案。另外，组建专业的维护队伍对泵房定期巡查，并把设备运行情况、水压、设备及管道有无渗漏、水池浮球阀
15、的情况登记在巡查记录本上。这样，就可以实时掌控每一个管理的泵房运行情况，做到随时发现“跑” 、 “漏”现象，避免不必要的漏损。 B、定期保养 、轴承定期注入润滑油：水泵正常运行每 5000 小时后，水泵轴承注油系统内必须注入适量的钙质润滑油。 、定期检查水泵的密封系统：每隔 15 日检查水泵的密封系统,机械密封系统，在运行前要检查泵体内是否有水，无水时不能启动水泵，否则因密封件无法降温易损坏。 、平时注意轴承周围的清洁：由于轴承的转速高，当其他杂物进入轴承时，易损伤轴承体，大大降低轴承的寿命。特别是水泵出现被水淹过或被其他杂物填埋时，必须拆缷轴承进行清洗，必要时更换轴承。 定期对水泵、电机进行
16、保养可以延长设备运行的寿命，也可以保障持续、正常供水，同时降低了噪音。本人认为，减少设备更换的频率或者说延长设备使用时间，其实就是节能减排。 C、技术改造 自 2008 年以来，由我所牵头改造过的老旧、残缺、电费高、噪音扰民的生活用水二次加压泵房数已达 41 个。通过技术改造，我们把一批配置不合理、耗电量大、噪音大的小区二次加压设备进行了针对性的更换。同时，在改造中也尝试着把经济性和节能降耗相结合，并取得了较好的效果。 滨海大厦住宅小区位于珠海情侣中路，是一栋 25 层楼高，有 162 户的老旧小区。其生活用水二次加压泵房分为两个区，即：5-13 层为中区气压供水，14-25 层为高区增压设备
17、和高位水池（箱）供水。由于接收管理之前，加压设备缺少维护、保养,腐蚀、残缺比较严重,水泵运行效率也低；中区气压供水水压波动大，水锤现象时有发生，管件需经常更换。针对这种情况,2010 年 4 月，公司对其进行了技术改造。其内容是：废除中区加压设备，更换高区加压设备，将中区加压管道与高区高位水池（箱）出水管串联。这样,在不增加高区加压设备功率的情况下，利用“虹吸”原理将高位水池（箱）内的水对整个住宅小区所有客户进行覆盖式供水。其二次加压电耗从改造前的 0、66 kw.h/ m3 下降到 0、32 kw.h/ m3。 2、水池（箱）的管理 目前,我们管理的水池（箱）共 1431 个，对每个水池（箱
18、）都建立了详细的档案，并进行定期清洗。 水池（箱）的管理最重要的一点就是预防和减少漏损。我们通过安装不锈钢水力平衡浮球阀防止水池频繁溢水，减少漏损；在定期清洗水池（箱）时,根据其储水能力和客户用水的需求，提前关闭进水阀门，减少清洗时放空水池（箱）所产生的水量。另外，我们还根据实际情况，建造了一些不锈钢水箱来对那些容积特别大、但生活用水占用容积少、清洗时特别浪费水资源的消防和生活共用地下水池（箱）进行消防和生活用水的划分。这样既保障了居民生活用水的水质，同时也减少了水资源的浪费。 可见，通过制定科学的管理制度，详细的工作计划，以及有效的实施，对生活用水二次加压设备的管理非常有效，并最终达到节能降耗的效果。 在国家经济发展大战略的推动下，节能降耗，尤其是改变产能结构、发展循环经济和创新经济，已经刻不容缓。我们应在自己的工作中,通过不断应用新知识和新技术， “以小见大”,从细节着手，从一点一滴做起，为用户着想，为企业的发展尽力,将节能降耗体现在工作中的每一个方面，以行动来推动社会经济可持续发展。 结束语： 随着经济和科技的发展，供水技术将进一步提高和完善，其中二次加压设备在引入国内、外各种新技术、新形式下将更加多样化和人性化。我们在工作中也需要时刻了解、学习相关知识，并运用于二次供水系统
