无负压供水设备初步探讨

“改善饮用水质量，保障水质安全”是关系到人民群众的身体健康和生命安全的大事，而研究开发环保型供水设备已成当务之急。传统的二次加压供水方式，由于水池、水箱造成的二次污染已直接影响了供水水质安全，甚至产生了严重的水质污染事故（这一问题已引起政府主管部门和供水企业的密切关注）。无负压给水设备的成功引入弥补了传统供水方式的不足。

无负压供水系统是在传统恒压供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式。
在中国刚刚起步的无负压供水市场上，无负压供水系统以其节能，易维护，安全卫生无二次污染逐步被市场认同。无负压供水存在以下不足：它的供水可靠性不高。由于它缺少畜水池，市政供水一有故障，整个设备瘫痪将处于停水状态。其次，由于它是一种新型的设备，技术不成熟，均还有待进一步完善。第三，由于它是从市政管网中直接抽水，尽管可以解决负压问题，但必须取得主管部门批准。更为关键一点，整个行业现无标准可依，可行。如果无条件地允许无负压设备接入管网，有可能使管网超过承受能力，也有可能使劣质产品乘机充斥市场，给用户用水和管网安全带来隐患，再者，不制定一个科学，合理的准用条件，也不利于行业有序、规范发展。就行业的现状、发展态势，专家和企业均表明了自己的观点。
中国建筑金属结构协会给水排水设备分会副会长左亚洲：
我国叠压供水市场现状
１、我国《城市供水条例》中曾规定：“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”这是因为抽水时可能产生的负压会干扰水力工况，影响周围用水，甚至造成管网破坏。所以在工程设计时首先建一个水池或水箱，再用增压泵加压到用户供水管网。
２、２００４年，北京市政府文件中将上述条款解禁，山东等城市紧随其后相继出台试用细则。现该类产品在北京已有几百台套产品在使用中，山东、福建、天津、广州等地区应用也较多。
３、各设计院看到无负压供水市场的广泛的应用前景，纷纷争上该设备，为推动该设备的发展，奠定了坚实的技术基础。
４、为完善、促进市场的进一步的发展ＣＪ／Ｔ产品标准，ＣＥＣＳ工程规程正在编制中。
我国叠压供水设备应用条件
叠压供水应有供水主管部门的认可。未经当地行政主管部门及供水企业的允许确认，不得擅自在城市供水管网中设置、使用。
在下列条件下不应使用该设备
１、城市给水管网经常性停水的区域；２、城市给水管网可资利用水头过低的区域；３、城市给水管网供水Ｑ、Ｈ波动过大的区域；４、使用管网（无负压）给水设备后，对周边现有（或规划）用户用水会造成严重影响的区域；５、供水保证率要求高，不允许停水的用户；６、凡可能对市政管网造成回流污染危害的相关行业，如医院、化工等。
管网叠压（无负压）供水设备设计要求：
针对用户水质、水量和水压不同，设计出符合相应的管网叠压（无负压）给水设备吸水管管径（初步判断）的产品。
流量确定
１、单幢建筑
（１）系统无高位水箱时，设计水量应按设计秒流量确定；（２）系统有高位水箱时，设计水量应按最大时流量确定。
２、居住小区
（１）供水规模小于３０００人时：①小区建筑物全部采用室外
管网直接供水时，设计水量应按建筑物的生活用水设计秒流量确定；②小区建筑物全部采用高位水箱供水时，设计水量应按建筑物的生活用水最大小时流量确定；③小区建筑物既有室外管网直接供水，又有高位水箱供水时，应按本条第①和②计算流量后，将两者叠加作为设计增压水量。
（２）供水规模大于３０００人时，设计水量应按建筑物内的最大小时流量确定。计算水泵扬程应考虑利用市政给水管网Ｈｍｉｎ，并以市政给水管网的最大水压校核水泵的效率和超压情况。
管网叠压（无负压）供水设备应有下列控制功能：（１）水泵、水源、电压故障自检、报警和保护功能；（２）水泵自动切换，自动巡检功能；（３）无故障长时间运行功能；（４）自动变频功能、软启动功能；（５）网络服务功能；（６）Ｈｍｉｎ停泵功能；（７）Ｌｍｉｎ停泵功能；（８）真空抑制器动作功能。
此种供水方式具有以下几点优势：（１）可有效利用市政管网压力，达到节约能源之目的；（２）避免了水箱所必需的定期清洁、维护、水质检测等环节；（３）无需建水池、水箱，可大幅度节省基建投资并缩短施工工期；（４）设备占用空间缩小，二次污染受到控制。
亟待解决的问题
１、该设备普遍设置了消除负压的功能，以避免干扰市政管网的压力。但其功能的实现是靠泵前具有断流功能的调节罐。当用水量大于市政供水量时，调节罐上的真空破坏装置开启，空气进入水箱，使原本封闭的调节罐变为断流水箱。但是，由于直接供水设备上实现断流功能的真空破坏装置是暴露性装置，用户可以人为调节，当用户将其开启功能取消时，调节罐便失去了断流功能成为了真空装置，直接供水设备的消除负压功能即无法实现，对供水安全构成严重威胁。
２、由于该设备具有断流功能，它实质上就不可能是全封闭运行，依然存在着空气进入供水系统污染水质的可能性。
３、需加快该设备产品标准和工程规程的制定。标准的制定会促进技术的发展和技术的输出，标准也会起到导引市场和技术发展，规范行业发展的作用。
发展前景
逐步推广二次供水无负压供水设备，以减少用水单位供水管网中间的储多环节，解决二次供水污染源。鉴于传统二次加压供水方式的种种弊端，采用无负压供水方式势在必行。
北京精明泰工程技术开发有限公司总工程师马戌环
无负压给水设备在１９９８年由三利推出，当时并没有在市场迅速推广。其原因主要有以下两个方面：第一，安装无负压给水设备没有相关法规支持，《城市供水条例》曾规定：“禁止在城市管网供水管道上直接装泵抽水。”第二，自来水企业对这项新技术认识和技术准
备不足，也没有可借鉴的经验。
２００４年７月份，北京卫生局颁布政府文件，允许使用无负压给水设备。天津、青岛等城市也先后出台了试用办法。无负压给水设备的市场随即火热起来。
近两年来，无负压给水设备以其水质卫生安全，节能效益明显等特性，深受市场欢迎，市场需求扩大，竞争也日益凸显，三利、熊猫、精铭泰等多家企业在北京市场上都有良好的销售业绩。
为了规范市场，应该出台一个合乎市场准则的行业标准。但就目前情况来看，制定一个统一的标准还是有一定的困难，主要有以下几个方面：１、在国外，无负压给水设备只作为增压水泵中的一种，所以目前还没有一个现行的国际标准作为参考。２、可参考的技术论文、研究报告、实验报告、准用条件、应用总结等资料不够充分或尚有异议。３、检测方法和手段不完备。４、产品品种单一。
任何事物只有经历从无到有的过程，才会进步成熟并逐步完善起来。因此标准的制定可以从初级属性开始。标准的初级属性并不是指其技术及指标的降低，而是该设备所涉猎的概念应该具有统一性，比如说，什么叫“无负压（它的临界值应该规定多少）”、“稳流”、“真空抑制器”、“真空补偿器”、“自平衡器”等等。如果连这些基本概念都没有统一的定义，用户就无法获得知情权，也就无法了解和判断一个产品的好坏。只有弄清概念才能在标准中提出对产品最基本的要求，这样才能体现标准的广普性、公正性、客观性和权威性。
在计划经济体制下，习惯由生产企业制定行业标准，难免会以满足制造商需求来编写标准，但在市场经济体制下，标准所应满足的首先是市场需求、用户和工程的应用要求。行业标准属于自愿性标准体系，就应该遵循“市场适用性原则”和“广泛参与原则”，让协会、学者以及更多企业来参与，集思广义，共同制定一个符合市场需求的标准，而不是一个符合产品需求的标准。
北京首钢设计院建筑分院副总工程师水浩然：
我国对无负压给水设备的开发研究始于２０世纪９０年代中，随着国民经济的快速发展，我国城镇供水系统的建设发展很快，供水能力普遍大幅度提高，从市政角度讲，不少城市直接从市政管网抽取二次增压供水的基础条件已初步具备。从社会需求上讲，由于社会经济发展的需要，人们又企盼着既避免水质的二次污染，又能更节能节电的供水增压新设备去代替传统的增压设备。正是这种背景下，无负压给水设备开始在国内较快地发展起来。
我国采用的给水增压系统大致经历了三个阶段。第一阶段是采用“储水池＋水泵＋高位水箱”的方法，市政来水需要增压的水先全部进入储水池，然后由定速泵加压后
送至用户，高位水箱起到高低峰用水时调节作用；第二阶段采用“储水池＋变频调速水泵”的方法，设定了水泵的供水压力后，在变频器的控制下，水泵的转速是随供水量的变化而改变，降低转速的结果是减小了功率，一定程度上节省了电耗。这两个阶段的给水设备的通病，一是都有开放性的储水设施，水与大气接触水质容易受到污染，二是带一定水压的市政供水进入储水池后都泄至大气压，未能利用上市政供水的余压，这部分未利用的能量，天长日久后将是不小的一笔电费。这两个通病都是让无负压给水设备给克服了，由于无负压给水设备不设储水池，整套设备是密封的不与大气接触，故彻底避免了水质二次污染的可能；正因为是密闭系统，在设定了供水需要水压的情况下，市政水流至水泵进水口时余压可叠加为扬程利用，水泵只是补充设定水压与余压不足部分故是很节能的。另外，储水池一般储存数小时的用水量，体积大占地也较大，无负压给水设备不设储水池，故也就节省了占地，这一点尤其在将给水设备放在室内或地下室时，经济效益尤为明显。这正是第三阶段给水增压设备——无负压给水设备能被人看好，且得到迅速发展的原因。
现在无论是设计单位、房地产开发商，在讨论设置增压给水设备时首先想到的是无负压给水设备，而给排水设备制造商也看到了这个市场需求，争想早日生产参与竞争，真有些让人感觉遍地开花之势。但是，冷静下来细细想来感到，如果默认或无约束条件地允许无负压给水设备接入市政管网，就可能使市政供水管网超过承受能力，也能使劣制产品趁虚而入，给用户用水和管网安全带了隐患。
新产品、好设备有它的优点与优势，同样有它的使用约束条件。比如，对于市政管网来说，在城镇市政供水管网中如果存在供水压力过低、经常性停水、间隙性供水或供水水量和压力波动过大现象的区域不应使用无负压给水设备；对于用户来说，用水集中、瞬间用水量过大的用户，用水保证率要求高、不允许停水的用户，以及对有毒物质、药品等危险化学品进行加工、制造、贮存的工厂、科研单位、仓库等不应使用；对于具体工程项目来说，无负压给水设备直接从市政供水管网上抽水，设置前必须征得地方自来水公司的同意；作为设计单位应该核算无负压给水设备引水管的管径和抽取水量，以避免因引水管通过水量经常性小于用户设计水量而带来的设备故障的产生；房地产开发公司等使用单位应检查产品制造商的产品应由铜、不锈钢或者耐腐蚀的塑料及复合材质组成，并取得地方卫生行政部门颁发的卫生许可证；对于产品制造商来说，其生产的产品应既符合系统密封不产生二次污染的要求，又具有防负压控制和负压消除功能，对每台设备建立档案，做到供应到用户的设备台台跟踪负责。
在日本，自２０世纪８０年代开始“直接给水方式”探讨和技术研究以来，在小规模试用的同时，对涉及到该类设备的产品标准，设计施工规范等方面进行了大量的课题研究工作。我国在这方面的工作也已经起步，比如在北京，卫生部门于２００４年７月对无负压给水设备的安装使用作出了卫生规定，明确要求使用的无负压给水设备必须取得省级卫生行政部门颁发的卫生许可批件，其推广和使用前应通过由水务（供水）、卫生管理、水质分析、给排水、节水等方面专家的论证。水务部门于２００５年５月１日颁发了在城市供水管网中试用无负压供水设备的通知，通知中肯定了无负压给水设备的先进、可靠性，可作为住宅楼、办公楼、宾馆等公共建筑的二次加压供水设施外，强调了在使用无负压给水设备时市政供水管网的安全问题，以及无负压给水设备质量与性能的监督和使用前的测试、验收问题。
中国建筑金属结构协会给水排水设备分会于２００５年１１月也组织了由给排水、卫生系统的专家和数十家无负压给水设备制造商参加的《管网叠压（无负压）供水技术》研讨会，会上对无负压给水设备的产品质量、性能、市场情况，以及有关的产品标准和规程等问题展开了讨论。目前，有关无负压给水设备的中华人民共和国城镇建设行业标准《管网叠加供水设备》（暂定名）和中国工程建设标准化协会《管网叠加（无负压）供水技术规程》（暂定名）正在专家的支持和制造商的参与下开展编制工作，预计不久的将来将与大家见面，这将对无负压给水设备的“遍地开花”和“无序与无约束条件”的状况起到很好的规范作用，在市政管理、设计、用户及制造商的共同努力下，使无负压给水设备的使用更科学、更合理、更环保、更节能，造福于广大人民群众。
上海连成（集团）有限公司技术经理龚寿奇
我公司普遍认为：中国建筑金
属结构协会给排水分会起草的管网叠压（无负压）供水设备标准及技术规程，内容充实、完善，切合实际，在产品的制造、检验、设计、施工及验收中具有指导意义；将对市场起督导，对行业起推动的作用。
现就中国建筑金属结构协会给水排水制定的《管网叠加供水设备》标准和《管网叠加供水技术规程》中，技术人员就概念和技术指标提出的意见列出供商榷：１、“变频无负压给水设备”最好改“管网叠压供水设备”应统一口径；２、隔膜罐不仅可以用于消除水锤现象还可以稳定供水压力和提供小流量供水；３、“除污”和“阻污”应有区别；４、“稳定压力”是否为“稳定时间”；５、“代”应为“供”，“周围”应为“周围用户”；６、“电子元器”应为“电子元器件”；７、“防负压真空阀”应等同于“真空消除器”，“负压保护器”应是设在引入管上的；８、“密封的增压器在１２ＭＰａ”不理解；９、“介质”应为“介电”；１０、产量建议满５００台，因我公司今年已生产近３００台；１１、因高层建筑市政管网压力始终无法满足要求，设旁通意义不大。
中国建筑设计研究院机电专业设计研究院副院长赵锂：
市场现状
我国《城市供水条例》中曾规定：“禁止在城市管网供水管道上直接装泵抽水。”只有上海自来水公司规定在消防用水时可以从城市管网供水管道上直接装泵抽水，而在生活用水方面严禁使用这种方式。因此可以说管网无负压二次供水设备是首先从消防用水发展起来的。２００４年北京市卫生局颁布政府文件，允许在生活用水方面使用无负压给水设备，随即天津等城市也先后出台了试用办法。由于无负压给水设备市场需求的加大，且利润较高，促使无负压给水设备市场迅速升温。
该设备市场发展较快，而行业标准，应用规范却相对滞后，在实际应用过程中难免会出现一些问题，例如：各企业在生产产品时没有统一标准，只有按照自己的企业标准去做，仅是如何使产品不产生负压一项，各企业使用的方法就不尽相同，造成产品质量参差不齐。该设备是在一定条件下才能应用的，对管网压力，供水量等都有一定要求，但有部分企业忽视了这些要求，在一个位置定点取水，抽水过量，致使管网供水不足的停水现象。如此种种都表现出市场亟需相应的产品标准以及应用规范。
管理办法与规范
管网无负压二次给水设备在２００４年北京市卫生局颁布政府文件，允许在生活用水方面使用无负压给水设备后，所有进入北京市场的企业只要经过专家认证会的通过，产品就可进入北京市场。
２００５年１月，北京市水务局发出的通知，其内容主要说明了无负压二次供水设备是先进的、可靠的二次供水设备，可以解决二次污染问题；在城市供水管网范围内具备条件的改建、扩建的办公楼、宾馆、住宅项目都可选用无负压二次供水设备。但通知并没有说明在什么情况下可用无负压二次供水设备，只是强调企业在某一地区安装设备时需到自来水公司备案，看此地区是否适合用该设备。
２００５年８月北京市自来水公司在讨论无负压二次供水设备技术安装会上，提出在北京市安装此设备的适用条件。给无负压二次供水设备提出了适用范围：在医院、化工、制药等行业禁用此设备；对于适用条件，供水管网压力，接管口径、楼前供水管径等细节都提出了具体要求；对于单套无负压供水设备的规模也提出了具体指标。
上述通知及规范对于推动此行业发展都起到了积极的作用。但就产品本身还没有一个统一的标准。
关于行业标准
目前这个行业正在制定的有三套标准：一是由中国工程建设标准化协会正在制定的一个技术规程，这是一个非强制性标准，主要是指导设计员如何选用设备，在选用时依照什么标准；二是由中国建筑金属结构协会给水排水设备分会综合部分企业实际情况制定的《管网叠加供水设备》标准，三是建设部标准定额所委托青岛三利主编的《无负压给水设备》标准。后两者虽说是两个标准，但其主要内容所体现的均是无负压供水设备的产品标准，只是产品名称上有所不同。两个产品标准如最终全部通过，企业可自愿选择标准进行生产。但如果两个标准能够合二为一，统一起来，对于行业统一管理与企业生产产品是最为有益、方便的。