管道直飲水系統(tǒng)解決方案
目前市場(chǎng)上純凈水的供給主要以瓶裝和罐裝為主，雖然其具有便捷、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，但從造價(jià)成本方面來考慮，管網(wǎng)供水不失為一種更經(jīng)濟(jì)、方便的供水方式。由于目前國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于純凈水管網(wǎng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，現(xiàn)綜合筆者對(duì)多個(gè)純凈水工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，針對(duì)純凈水管路設(shè)計(jì)總結(jié)了幾點(diǎn)看法，敬請(qǐng)同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1 管網(wǎng)布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現(xiàn)象，整個(gè)供水管網(wǎng)應(yīng)布置成同程式循環(huán)管路，圖1是筆者常采用的幾種布置方式。圖1(a)適用于高度<50 m、立管數(shù)較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數(shù)較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環(huán)泵既可放在屋頂，也可放在地面設(shè)備間;后者的循環(huán)泵應(yīng)放在地面，而且管路中要考慮減壓?jiǎn)栴}。
(d)適用于多幢多層或小區(qū)建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網(wǎng)形式，都必須進(jìn)行管網(wǎng)平差，否則仍然有可能存在回水不暢、“死水”的問題。
2 水力計(jì)算依據(jù)
就優(yōu)質(zhì)水而言，目前人們只是用來直飲而基本未作他用，所以其用水量與建筑物的性質(zhì)基本無關(guān)。而建筑生活給水管道設(shè)計(jì)秒流量公式：qg=0.2 αNg+kNg中的α、k值主要決定于建筑物的用途，所以應(yīng)用此公式來計(jì)算優(yōu)質(zhì)水的設(shè)計(jì)秒流量既不合理也不準(zhǔn)確。
2.1 流量
筆者認(rèn)為，根據(jù)1981年出版的《室內(nèi)給水排水工程》教材中的公式：
qg=0.347(Qp) 0.5 (1)
式中 qg——計(jì)算管段的給水設(shè)計(jì)秒流量，L/s
Qp——平均日用水量，m3/d
對(duì)于僅供飲用的優(yōu)質(zhì)水，影響其用水量的主要因素是用水量標(biāo)準(zhǔn)和使用人數(shù)，即有：
Qp=n·qd/1000 (2)
式中 qd——用水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(人·d)
n——用水人數(shù)
把式(2)代入式(1)有：
qg=0.347(n·qd/1000) 0.5 (3)
式(3)即為優(yōu)質(zhì)水的設(shè)計(jì)秒流量公式，而用水量標(biāo)準(zhǔn)又受季節(jié)和地域的影響，如北方地區(qū)用水量標(biāo)準(zhǔn)為5 L/(人·d)左右，南方地區(qū)在8 L/(人·d)左右。另在《建規(guī)》中可查出一個(gè)飲水器噴嘴的額定流量為0.05 L/s，代入式(3)有：
對(duì)于南方地區(qū)：0.05=0.347·(n·0.008) 0.5
n≈2.6人
對(duì)于北方地區(qū)：0.05=0.347·(n·0.005) 0.5
n≈4.15人
由此可知，對(duì)于南方地區(qū)不論是住宅還是辦公樓，當(dāng)超過3人時(shí)，都應(yīng)增設(shè)飲水器噴嘴，一般按每增加3人再增加一個(gè)噴嘴計(jì);而北方地區(qū)則在超過5人時(shí)就應(yīng)增加一個(gè)噴嘴。
2.2 流速
根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，純凈水管路設(shè)計(jì)中的立管流速一般控制在0.3～0.6 m/s，橫干管控制在0.6～1.0 m/s之間為宜。
2.3 管徑
為保證水質(zhì)，最大供水管的管徑≯DN50，其余管徑按計(jì)算確定。
2.4 i值的確定
幾種常用管材的單位長(zhǎng)度沿程水頭損失計(jì)算公式如下：
?、偎芰瞎埽篿=0.000915Q 1.774 /d 4.774 j
?、诓讳P鋼管：與鋁塑管同，根據(jù)Darcy Weisbbah公式可推出
?、垆X塑復(fù)合管：i=0.024 6(Q 1.75 γ 0.25 )/d 4.75 j
式中 Q——計(jì)算流量，m 3 /s
γ——運(yùn)動(dòng)粘滯度，m 2 /s(一般10 ℃時(shí)取1.297×10 -6 m 2 /s，其值隨溫度變化)
dj——管道計(jì)算內(nèi)徑，m
i——管道單位長(zhǎng)度水頭損失，Pa/m
各種管材的局部水頭損失按沿程損失的20%～30%計(jì)。
3 供水方式
總的來說，管道純凈水的主要供水設(shè)備有循環(huán)泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設(shè)備的幾種組合。
循環(huán)泵可根據(jù)建筑物的規(guī)模及具體情況而設(shè)置，這種方式要求循環(huán)泵定時(shí)循環(huán)且應(yīng)避開用水高峰以延長(zhǎng)水泵的使用壽命。泵啟停次數(shù)不宜過繁，最好不要超過6次/h，循環(huán)流量按給水流量的80%計(jì)。此供水方式的優(yōu)點(diǎn)是既可保證水量、水壓的要求，又可節(jié)能。缺點(diǎn)是：制水設(shè)備只能放在屋頂，對(duì)建筑的要求很高而且給安裝維修、管理帶來不便。
?、谧冾l供水
a.變頻泵+循環(huán)泵+電磁閥聯(lián)合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關(guān)閉，變頻泵根據(jù)用戶用水情況自動(dòng)變頻供水。夜間變頻泵停止工作，電磁閥打開，循環(huán)泵工作。循環(huán)水量可按給水量的100%計(jì)，循環(huán)時(shí)間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應(yīng)又可節(jié)約電能，缺點(diǎn)是使用了變頻設(shè)備造價(jià)較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統(tǒng)中有兩臺(tái)變頻泵(一用一備)，互為備用?？刂谱冾l泵的最小流量為總用水量的40%為循環(huán)流量(A)，當(dāng)無用戶用水時(shí)，變頻泵的循環(huán)流量為A;當(dāng)用戶用水量A時(shí)，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進(jìn)行變頻供水，此時(shí)回水管中循環(huán)回水流量為零。如果把變頻泵的最小流量設(shè)定得很小的話，管路中循環(huán)流速就很小，效率低，節(jié)能不顯著;而若把變頻泵的最小流量設(shè)定得>總用水量的40%，流速就會(huì)很大，水質(zhì)不能保證，因此把變頻泵的最小流量控制在總用水量的40%為宜。與方法a相比，在用水量
c.變頻泵+循環(huán)泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，制水量定為用水量的1.5倍，不論有無用戶用水，循環(huán)回水流量都按制水量的1/3倍循環(huán)，變頻泵則根據(jù)用戶用水量的變化進(jìn)行變頻供水。與方法b相比，循環(huán)管路保持常循環(huán)狀態(tài)，但制水設(shè)備增加，投資增大，占地較大，耗電多。
4 供水管材
幾種常用的純凈水管材如下：
①不銹鋼管。優(yōu)點(diǎn)：抗高壓能力強(qiáng)、抗腐蝕、抗銹能力強(qiáng);缺點(diǎn)：造價(jià)高。
?、谟簿勐纫蚁┕?UPVC)。優(yōu)點(diǎn)：抗銹、內(nèi)壁光滑、水力條件好、易于粘合、價(jià)廉;缺點(diǎn)：粘接接口易老化、承高壓能力較差。
③交聯(lián)聚乙烯管(PEX)。優(yōu)點(diǎn)：耐溫性好、耐壓，耐穩(wěn)定性和持久性好;缺點(diǎn)：只能用金屬連接件、價(jià)高。
?、茕X塑復(fù)合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優(yōu)點(diǎn)：保留了聚乙烯管和鋁管的優(yōu)點(diǎn)，又避免了各自缺點(diǎn)，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數(shù)小;缺點(diǎn)：整體壁厚不均，影響管件連接質(zhì)量，采用專用銅接頭，價(jià)格較貴。
⑤聚丙烯管。優(yōu)點(diǎn)：耐溫、耐寒、耐高壓，價(jià)廉;缺點(diǎn)：易龜裂，同等壓力溫度小，管壁最厚。
綜上可看出，各種管材各有優(yōu)缺點(diǎn)，用戶應(yīng)從實(shí)際出發(fā)合理選用，但必須保證所選管材不會(huì)給純凈水帶來管道的二次污染。從筆者做過的多個(gè)管道純凈水的管路設(shè)計(jì)來看，大部分運(yùn)行良好，沒有出現(xiàn)明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。