青岛市原有居民住宅二次供水节能方案分析论证(已发表)
青岛市原有居民住宅二次供水节能方案分析论证
高原刘晓东
青岛市海润自来水集团有限公司
摘要：本文结合青岛市原有居民二次供水设施运行现状，归纳并总结了与之相应的二次供水节能方案，对已经实施改造的方案进行了改造前后节能比较，计划实施改造的方案进行了节能分析论证。
关键词：二次供水泵房节能能耗
为彻底解决城市居民住宅二次供水设施陈旧老化、管理不到位、水质水压不符合要求等问题[1]，青岛市于201*年3月25日颁布实施《青岛市城市居民住宅二次供水设施实行统一管理实施方案》。将市内四区居民住宅二次供水设施，移交青岛市海润自来水集团有限公司统一进行管理。通过对原有居民二次供水设施运行状况的研究，笔者发现水泵运行效率低、能耗大是这些原有设备存在的主要问题。当前社会，能耗问题既关系到业主居民的直接利益，又关系到供水企业二次供水管理的整体水平。因此，如何有效地降低二次供水的能耗大问题，显得极为重要。以下将结合具体案例，对青岛市原有二次供水设施可实现的节能方案进行分析论证。
1对供水规模小的泵房进行合理的整合规划
理论及实践证明，多泵并联变频调速给水可以显著提高节能效果。但如果供水规模过小．多泵并联便失去了意义[2]。尤其是青岛市原有二次供水小区中多层、次高层住宅占绝大多数，加上当时泵房建设不统一、规划不合理等外在因素，导致出现了个别小区连续使用多处泵房进行小规模供水的现象。比如，有的小区六、七个楼座，每一个楼座都设置一个二次供水泵房，甚至有的仅为顶层几十户居民供水就单独设置一个泵房。若供水企业对每个泵房逐一进行改造并接管，不但改造所耗费的时间长、成本高，繁多的泵房数量更会给日后的保养、维护增加沉重的负担，不利于企业实现低碳节能的可持续发展战略。若能将此类泵房合理地整合为一个，这对企业实现节能降耗有着重要并深远的意义。经青岛市海润自来水集团有限公司二次供水专家小组研究讨论，并进行详细的现场实测与理论计算后，对市内四区378处改造泵房中的17处小区实施了泵房整合措施。经过近两年的管理总结发现，目前的节能效果已基本达到当初预期的结果。下面以青岛市市南区漳州二路123号香港花园大公馆小区为例，对改造前后的电量进行对比分析。
该居民小区共有6个楼座，6个泵房，涉及二次供水居民588户。经专家小组研究决定采取泵房整合措施，并于201*年10月新泵启用。由于小区用水总量近几年基本保持不变，现将201*年新水泵运行产生的月均耗电量与201*年10月份之前旧水泵运行产生的月均耗电量进行对比，具体如下表。改造前改造后水泵型号40LG12-15*5CR15-06CR15-04运行泵数量12个1个1个备用泵数量6个1个1个单泵功率5.5KW5.5KW4KW运行频率40HZ18.2HZ41.5HZ月均耗电量12672Kw.h1233.8Kw.h经比较后发现，进行泵房整合后该小区每年产生的电量仅为原来的10%。由此可见，对青岛市小规模且相邻的原有二次供水泵房进行合理的整合，是达到节能降耗目的最直接、有效的途径。然而，笔者需要强调的是泵房整合虽然效果显著，但并不意味着所有相邻的小规模泵房都可以无条件进行整合，生搬硬套的整合可能会事与愿违，起到相反的效果，引起不必要的麻烦。因此，这就要求企业在实施改造之前要对泵房设备参数、小区的供水条件及管网布局等各类因素进行综合分析，在可行的条件下进行合理的整合规划，方能在实施后达到节能的效果。
2将变频调速式更换为叠压（无负压）式供水设备
据统计，青岛市需要改造的378处原有居民二次供水设施中，共有70处采用变频调速式供水模式，即只设低位水池（箱），采用变频调速设备的供水形式。这一传统模式有一个很大的缺点，就是不能利用市政供水管网的余压。尤其对于一些多层建筑，平时市政供水管网水压基本可以满足要求，只在高峰用水时，水压才不足。因此，这种模式下日积月累将造成巨大的资源浪费。如果采用近年来迅速发展的叠压（无负压）供水设备，不仅在管理上具有占用空间少、不易产生二次污染等优势，而且在低碳节能和降低运行费用方面占据绝对优势。下面我们以青岛市市南区仙居路66号金色慧谷居民二次供水小区为例，进行理论节能分析。
该居民小区二次供水采用变频调速式。现场取得参数资料如下。
低区1#泵低区2#泵低区3#泵高区1#泵高区2#泵高区3#泵型号65DL32-15*465DL32-15*465DL32-15*465DL32-15*865DL32-15*880DL50-20*6流量35M/h35M/h35M/h32M/h32M/h50M/h333333扬程60M60M60M120M120M120M功率11Kw11Kw11Kw22Kw22Kw30Kw出水压力0.5Mp0.5Mp0.5Mp1.12Mp1.12Mp1.12Mp市政管网压力户数269户0.45~0.58Mp549户首先，在叠压供水设备的适用条件上，结合小区实际情况并根据《管网叠压供水技术规程》CECS221:201*与《建筑给水排水设计规范》GB50015-201*综合计算得出该小区符合更换叠压式供水设备条件的结论。
其次，统计该小区泵房二次供水设备自201*年1月至201*年2月期间用水、用电情况如下。项目用电用水时间201*年1月至201*年2月201*年1月至201*年2月单价0.9048元0.500元数量157410Kw.h81500T费用142424.57元40750元最后，根据住宅区生活用水规律，按照推导公式W=γQHTα/（102η）计算利用市政管道余压每年可节省的运行电耗。
水的容重γ：1kg/L；
流量Q（根据实际用水量计算）:2.25L/s；
水被提升的高度H（取最低0.45兆帕为参考值）:45m；水泵运行时间T：24小时；流量变化系数α：1.0；
水泵效率η（以水泵样本为参考）：0.48
设备每天可节约电耗W=γQHTα/（102η）＝1kg/L×2.25L/s×45m×24h×1.0/（102×0.48）=49.63kwh。则水泵可节约运行电费E=49.63Kwh/天×365天×0.9048元/Kwh≈1.64万元/年。对比后可以发现，该小区使用叠压（无负压）式供水每年可节约11.5%的电量。管网叠压（无负压）给水设备能利用市政供水管网的剩余水压，故相应于普通的水池+变频调速给水设备而言，从道理上讲更节能节电[3]。但是，叠压（无负压）供水设备不仅对市政管网供水条件要求较高外，水泵的合理选型也至关重要。否则，不仅达不到节能的效果，反而适得其反。因此在叠压（无负压）供水设备的使用上要因地制宜，不能盲目追求。
3对管网系统保压能力弱的设备增设稳压罐或稳压泵
泵房作为高层建筑的主体，直接关系着用户的生产用水和生活用水，并且泵房设备的合理配置与节能降耗的效果息息相关[4]。在对青岛市需要改造的238处原有直接增压式二次供水设备的摸底调查中发现，近30%的原设备只配有主泵，且管网系统保压能力较弱。主泵在控制柜的设定范围内频繁开启或关闭，不仅容易在管路中形成回流水，而且由于管网系统保不住压，变频水泵无法进入休眠状态。尤其是在夜间小区用水很少的情况下水泵也会频繁启停。既不利于水泵使用寿命，也浪费掉大量的电能。如果对其进行稍加改造，设计并安装合适的稳压罐或是稳压泵，对设备整体的节能有着重要的意义。稳压罐和稳压泵作用及适用范围如下表所示。稳压罐作用当系统压力达到上限压力值时，消除因停泵而造成的水锤冲击，并为系统保持恒定压力，同时也为小流量用户供水。当系统压力未下降到启动主泵的压力值时，适用范围系统用户少，主泵流量和功率较小，稳压泵的流量接近主泵流量时。二次供水系统用户较多，主泵流量和功率较大，稳压泵与主泵流量差别较大时。稳压泵为小流量用户供水，也为系统上限压力值提供保障。值得注意的是，有人认为同时使用稳压罐和稳压泵可累计节能，其实不然。由于两种设
备同时起到稳定系统压力的作用，为系统上限压力值提供了保障。但是稳压泵必须随时补充稳压罐进水，以满足系统压力上限，同时该状态下虽然能消除水锤，且主泵不工作时小流量用水得到了保障，但稳压罐的工作压力控制着稳压泵频繁启动，启动电流I增大。根据用电量Q=NT=IVT，其中N为功率，T为时间，V为电压，I增大会造成系统用电量增大。因此，稳压泵和稳压罐同时运行状态下，设备耗电量大，不节能[5]。
接下来，让我们对增设稳压罐所起到的节能效果进行简单的分析论证。我们以改造后的金色慧谷小区为例，由于进水0.45兆帕的压力基本满足改造后中区叠压（无负压）设备的中、低谷时间段供水。因此，我们只比较改造后高区叠压（无负压）设备的节能情况。经现场调试发现该小区二次供水管网系统保压能力差，如果不加稳压罐，水泵基本上为24小时运行。现将该小区的用水时间按照电业局尖峰谷供电时间分为三个阶段，高峰时段（3小时）、中间时段（13小时）、低谷时段（8小时）。未使用稳压罐所产生的电能分别用W1、W2、W3来表示，使用稳压罐满足小流量保压功能所产生的电量分别用W1′、W2′、W3′。假设稳压罐按每天可满足8小时的停泵休眠总时间的条件进行计算与选型，分别计算W1、W2、W3与W1′、W2′、W3′的值。
W1=1kg/L×4.5L/s（高峰期预计用水流量）×67m（水泵实际加压）×3×1.0/（102×0.5）=17.74kwh
W2=1kg/L×2.25L/s（中间期预计用水流量）×67m×13×0.95/（102×0.48）=38.03kwhW3=1kg/L×1.13L/s（低谷期预计用水流量）×67m×8×0.9/（102×0.45）=11.88kwhW=W1+W2+W3=17.74kwh+38.03kwh+11.88kwh=67.65kwhW1′=1kg/L×4.5L/s×67m×3×1.0/（102×0.5）=17.74kwhW2′=1kg/L×2.25L/s×67m×10（减3小时小流量保压）×0.95/（102×0.48）=29.25kwhW3′=1kg/L×1.13L/s×67m×3（减5小时小流量保压）×0.9/（102×0.45）=4.45kwhW′=W1′+W2′+W3′=17.74kwh+29.25kwh+4.45kwh=51.44kwh由此可得出，在不考虑其他外界因素的理想状态下，该小区二次供水高区设备改造后使用稳压罐比不用稳压罐可节省约24%的电量。
4通过对水泵叶轮的改造实现节能效果
传统的送水泵选型方法仅是以管网最不利工况点作为水泵的设计流量和设计扬程进行选泵，致使水泵长时间偏离高效段运行，造成电能极大的浪费[6]。经统计，青岛市原有二次供水泵房中存在此类情况的设备数量也不在少数。如果对水泵进行整体更换，则投资较大，并且不利于以后的调整。如果不进行改造，则会消耗大量电能，不利于企业低碳经济的可持续发展。对此，我认为可根据实际情况和详细的理论计算通过对水泵叶轮的改造，达到节能的目的。例如，采用减少给水泵叶轮数目的方法来降低给水泵的运行参数,从而降低水泵配套功率，达到合理降低电耗的目的。具体代表案例：青岛市市北区绍兴路59号海枫雅居二次供水设备整改方案及措施。
该小区二次供水设备为叠压（无负压）式，水泵的扬程为85米，该数据是按传统最不利工况点进行设计，未考虑高达0.52兆帕的市政管网压力。因此，一旦变频系统故障，水泵自动转为工频，很容易造成超压故障。我们采取摘叶轮的方式，将型号为KQDQ65-32*7水泵原有的7级叶轮降为3级，扬程由原来的85米降低到38米，水泵的流量保持不变。拆掉的叶轮由同型号的叶轮轮毂替代，保证水泵运行的稳定性。设备改造后运行一年并比较节能效果，具体如下表。运行时段201*年3月至201*年4月201*年3月至201*年4月水量1469M4431M33电量1110Kw.h2396Kw.h平均电耗0.756Kw.h/M0.541Kw.h/M33另外，通过更换水泵叶轮大小或进行有效的叶轮切割也可控制水泵的定额扬程，既便于以后因外界因素的变化而进行相应的参数变更，也可达到一定的节能目的。但切割或更换叶轮会引起水泵额定流量的变化，应特别引起注意。因此，在实施叶轮切割改造时，我们应根据供水管网的实际所需，以管网用水的平均流量、平均压力作为水泵设计流量和设计扬程的理论依据，来进行叶轮更换或切削的计算。于此同时，还要兼顾大流量点和小流量点，确保二个工况点均处于水泵的高效运行区间内。只有这样，水泵的实际运行效率才能获得提高，能耗才能降低，才能为供水企业的节能增效提供有效的技术保障。
5结语
当前，全球绿色经济、低碳技术正在兴起，各国都在加大对节能环保新能源和低碳技术发展的投入和政策支持力度，相继提出实施“绿色新政”，积极探索符合本国实际的绿色低碳发展道路[7]。因此，加快培育节能环保和新能源产业，推进绿色低碳发展，不仅有利于我国在新一轮国际竞争中赢得主动，也是我国所必须面对的重大历史任务。我国“十二五”规划《纲要》[8]中把“绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会”放在更加突出的重要位置，明确了“十二五”时期要实现能耗强度下降16%的约束性目标。青岛市海润自来水集团有限公司作为社会服务性企业之一，更加应该顺应这一新的国际潮流，坚持在现有的二次供水管理模式上将节能降耗作为研究的重要课题进行深度研究和探讨，进一步提倡企业走绿色低碳可持续发展之路。总之，实现低碳节能这一重要意义不仅体现了青岛市海润自来水集团公司“严明和谐，低耗高效”的管理理念，更加体现企业“关注民生，用心惠民”的理念。
参考文献
[1]青岛市人民政府办公厅.关于印发青岛市城市居民住宅二次供水设施实行统一管理实施方案的通知[EB/OL].201*[201*-6-28].[2]陈小婵.住宅小区二次供水节能措施[J].建设科技,201*(21):56-57.[3]水浩然,柳兵.再谈管网叠压（无负压）给水设备增压水泵的选用与节能判别[J].二一年建筑二次供水技术推广与管理经验交流会,201*(1):176-183.
[4]姜乃昌.水泵及水泵站(第4版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[5]孙奇,陈立新,赵恩明.二次供水泵房设备配置与节能探析[J].供水技术,201*,4(4):54-55.[6]郑少燕.水泵节能技术在水厂中的应用[J].给水排水,201*(9).
[7]行政管理改革.大力推进节能减排,促进经济发展方式加快转变[EB/OL].201*[202-6-29].html.
[8]新华社.国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(全文)[EB/OL].201*[201*-6-29].
作者简介：高原，男，1984年2月生，本科学历，201*年7月毕业于西安第二炮兵工程学院，学士学位，现在青岛市海润自来水集团有限公司南部分公司二次供水办公室工作，助理工程师，联系地址青岛市四方区四流南路12号乙，邮编266000，联系电话1509201*636，0532-84868906，邮箱secdream@163.com。
扩展阅读：青岛市城市居民住宅二次供水设施实行统一管理实施方案
城市居民住宅二次供水设施实行统一管理实施方案
为彻底解决城市居民住宅二次供水设施陈旧老化、管理不到位、水质水压不符合要求等问题，根据《青岛市城市供水条例》，特制定本实施方案。
一、实施统一管理的范围、基本原则和总体目标
（一）实施范围。全市城市供水企业供水范围内的居民住宅二次供水设施（不含消防供水设施，下同），由供水企业统一管理；单位用户的二次供水设施仍由原单位用户负责管理。居民住宅二次供水设施统一管理维护的内容包括：供水水池（箱）、水泵、泵房、自动控制设施、管道、阀门、配电设施、计量器具及其附属设施。（二）基本原则。按照“政府主导、企业实施；管水到表、按表计量；统一管理、行业监督”的原则进行。
（三）总体目标。从201*年开始，计划用两年时间完成居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施移交供水企业，由供水企业全面负责居民住宅二次供水设施的日常运行管理、维修维护和查表收费等工作，实现供水企业管水到户表、按表计量收费和供水服务同网同质，确保二次供水水质、水压达到国家饮用水标准。二、工作步骤
（一）新建居民住宅二次供水设施的管理维护。自201*年起，新建居民二次供水设施建设工程的设计方案及其变更，房屋开发建设单位应当征求供水企业的意见，并按照供水企业出具的书面意见建设相应的二次供水设施。凡新建成的居民住宅二次供水设施，经建设单位和供水企业按照《城市二次供水设施验收规范》验收合格后，由建设单位向供水企业办理设施移交管理手续，由供水企业负责统一管理维护。
（二）原有居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施改造及管理维护。由城市供水行政主管部门组织供水企业对原有居民住宅二次供水设施进行调查摸底，确定需要改造的范围，编制改造方案和投资概算，按照规定程序报批，落实建设资金后组织实施。从201*年起，计划用两年时间，供水企业根据有关标准和规定，采取“改造一处、验收一处、接管一处”的办法，对使用二次供水的居民用户实行一户一表改造；同时对确需改造的二次供水设施同步实施，改造工程完工并经城市供水行政主管部门组织验收合格后，由原二次供水设施管理单位按规定移交供水企业管理维护。三、配套政策
（一）落实改造资金。属一户一表改造范围内的供水管道和水表等设施的改造，按照《青岛市自来水一户一表改造工程实施方案》（青政办发〔201*〕2号）执行；泵房、水池（箱）、水泵、自动控制设施、配电设施等二次供水设施的改造由供水企业负责，各级财政给予一定的资金补助。
（二）理顺供水价格，解决二次供水设施运行维护费用。二次供水运行维护费包括运行（电耗）、维修维护、更新改造、清洗消毒、水质化验、人工管理费等全部费用。调整供水价格时，要将二次供水运行维护费计入城市公共供水总成本，制定全市统一的居民住宅供水价格；供水价格调整之前，按规定移交给供水企业管理维护的二次供水设施，由供水企业暂按现行规定，向用户收取居民二次供水运行费用。
四、各负其责，保证各项工作顺利推进
相关部门要各司其职，密切配合，强化监督管理，不断提升服务水平，确保各项工作顺利推进。市市政公用局负责城市供水水质的监督管理，将二次供水水质检测纳入到全市供水水质监测体系，定期进行水质检测，并将检测结果向社会公布；负责居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施改造及统一管理的组织、推进和二次供水行业监管工作；负责原有居民住宅二次供水设施移交和接管的组织协调，市建委、市国土资源房管局予以配合。
市发改委负责原有居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施改造工程项目立项工作。
市财政局负责落实原有居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施改造资金，监管财政资金的使用。
市规划局负责居民住宅二次供水设施改造过程中的有关规划调整工作。
市物价局负责居民住宅二次供水价格的调整和理顺工作。各区政府负责协调、指导所属各街道办事处（镇）、物业公司、居（家）委会等单位和部门开展工作，做好宣传动员等工作。建设单位和物业企业要将二次供水设施的竣工图纸、相关资料及时完整地移交给供水企业，确保供水管理不断、不乱。
供水企业要合理设置服务站点，各服务站点要与供水企业的服务中心联网，形成完善的居民住宅二次供水设施管理服务网络，24小时受理用户服务和投诉问题；要实施专业化管理，按规定合理设置居民住宅二次供水水质检测点，定期检测水质情况，不断提升服务水平，确保供水质量。
原有居民住宅二次供水一户一表改造和二次供水设施改造工程采用项目法人负责制。由各供水企业担任改造工程的项目法人，全面履行质量、进度、投资、安全控制和工程联络、协调、宣传动员职责，承担改造项目部分资金筹措、资产运营和保值增值工作。各项目法人要通过公开招标确定工程施工单位、监理单位和主要设备材料供应厂商；要加强资金管理，优化改造方案，控制工程造价；要设立服务热线和监督电话，及时解决用户需求，自觉接受社会监督。五、加强组织领导
为确保居民住宅二次供水设施统一管理工作的顺利实施，建立居民住宅二次供水设施统一管理工作联席会议制度，对居民住宅二次供水设施统一管理工作进行统一领导、统筹协调、督促检查。市联席会议由分管市长或分管副秘书长召集，市发改、财政、物价、建设、房产、规划、市政公用等部门及有关区市政府参加。各区市政府也要成立相应的管理领导机构，切实做好居民住宅二次供水设施统一管理的组织协调工作。
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