姜文源

从四部委《通知》说起

住建部单独或是会同各部委，就二次供水联合发布过一些红头文件，就二次供水的问题作出规定

这些文件从全国、全局、整体的高度，高屋建瓴地提出问题，并阐述了解决办法

为解决城镇居民二次供水存在的跑冒滴漏严重、供水服务不规范、水质二次污染风险高等突出问题，住房和城乡建设部、国家发展改革委、公安部、国家卫生计生委于 2015年2月印发了《关于加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理确保水质安全的通知》（建城【2015】31号）/四部委通知

四部委《通知》要求加强二次供水设施建设管理， 即： 1、保障“最后一公里”水质安全； 2、不符合要求的供水设施 5年完成改造任务； 3、鼓励供水企业实施专业运行维护。

由于运行维护管理单位的转换（从物业转换为水司）， 对二次供水设备从低价汇中标，转向重视和强调二次供水设备的 技术、质量、性能、效率、节能节电、运行可靠性、使用寿命、维护管理方便等方面

在四部委《通知》及配套设施的作用和影响下，

二次供水领域出现一些新的情况：

各地制订相应的地方标准和管理条例

水司接管二次供水设施的管理，对二次供水设施

实行专业运行维护管理/与消防水泵房隔开

对现有的二次供水设施进行改造实践

对二次供水设施的布局进行全面规划、重组，使

供水范围、设备设置等更加科学合理

对二次供水的水质实施在线检测

加强二次供水的安全防范措施

影响二次供水工程的其他因素

除此以外，还有一些情况也在影响二次供水工程、设备、技术及其应用，如：

上世纪九十年代设置的二次供水设施现在已到了全面置换、更新换代的时候

二次供水技术在近些年来有重大突破，主要包括：数字集成全变频控制技术、稀土永磁电机在小率电机领域的应用、变压变流量供水方式的可操作模式等

这些也对二次供水设施产生深层次的影响，给我们的直感是二次供水出现一个新的高潮！

相关产品标准和工程建设标准的制修订

为此，相关的产品标准和工程建设标准都在作出相应的配合和调整，主要有：

行业标准《二次供水工程技术规程》CJJ 140 进行修订，《二供规程》审查会已于2018.11.01在安徽省合肥市召开，报批稿已于2018.11.29完成

国家标准《管网叠压供水设备》进行制订，审查会已于2018.11.26在上海南翔召开，报批稿已于2018.12.12完成

两个例外

近年来，住房和城乡建设部近期在工程建设标准化工作方面有两个大幅度的举措（全文强制规范的研编、团体标准的实施等），所以对已有标准进行大整顿和大清理，为此--

行业标准和国家标准原则上都不制订、也不修订，但个别情况和特殊情况可以例外

行业标准《二次供水工程技术规程》CJJ140-2019的修订和国家标准《管网叠压供水设备》GB XXX-201X的制订就是例外，原因是因为这两个标准都和二次供水有关，而且关系又相当密切

目 次

《二次供水工程技术规程》CJJ 140主要修订内容

1、水泵—水箱联合供水

2、气压供水

3、变频调速供水

4、叠压供水

5、供水设备的选用

6、关于二次供水的未来探讨

《二次供水工程技术规程》CJJ 140主要修订内容

CJJ 140 修订的主要技术内容

1、二次供水应遵循安全、卫生、节能、环保的原则；

2、提出了入侵报警系统、远程监控系统等安全防范技术要求；

3、调整了管网漏损率；/现在对管网漏损率高度重视

4、提出了叠压供水系统引入管的供水量控制在界限流量 （经济流速范围内的流量）范围内的设计原则；

5、增加了对二次供水设施的抗震设计要求；

6、补充了泵房设置条件与环境、施工与安装、调试与验收、设施维护与安全运行管理等内容

2 术 语

2.0.1 二次供水

当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式。

说明：我国城镇供水采用的是低压制系统，为数众多的建筑，其用水都需要二次增压，高层建筑、超高层建筑、超限高层建筑更是如此

《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》条文引录

《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》CJJ58-2009第3.1.3条规定：

3.1.3 制水生产工艺应保证连续地向城市供水管网供水，符合当地政府制定的相关规定，保证管网末梢压力不应低于 0.14MPa。各地自来水厂还应服从城市规划对供水压力的要求。

说明：0.14MPa≌14m，按《室外给水设计规范》GB 50013的条文规定，这个压力只能供水到建筑物的两层半

《室外给水设计规范》条文引录

《室外给水设计规范》GB 50013-2006第 3.0.9条规定：

3.0.9 当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时，其用户接管处的最小服务水头，一层为10m，二层为12m， 二层以上每增加一层增加4m。

说明：我国要求自来水公司供水不得低于三层，按此推算，三层为16m，即0.16MPa实际上这条条文规定的压力还供不了这么高，原因在于——

二次加压供水势在必然

前面《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》和《室外给水设计规范》引录的条文及压力要求，都是在《建筑给水排水设计规范》GB 50015在水龙头为截止阀龙头（水头损失1.0m～1.5m），进水管上不设倒流防止器的条件下确定的，后来情况有变

如果水龙头为瓷片式龙头（水头损失5.0m～7.0m），进水管上设置倒流防止器（水头损失：减压型10m，低阻力倒流防止器2.5m～4.0m，中间腔大气隔断型倒流防止器3.5m～5.8m），两者相加已经是9m～17m，再加上水表和管道水头损失，二次加压供水势在必然

2 术 语（续）

2.0.3 叠压供水

利用城镇供水管网压力直接增压的二次供水方式。

说明：

该产品在国内有叠压和无负压两个名称

工程建设标准不提“无负压”，只提“叠压”

叠压分两种：水泵叠压和管网叠压，水泵叠压习惯称为水泵串联供水，因此管网叠压就直接简称为叠压

叠压供水设备的两个名称

叠压供水有两个奇怪的现象：

产品名称不统一，有叫叠压供水，有叫无负压供水

产品标准的数量，包括国标和行标出奇的多

两个名称不相统一，所带来的问题是：

会被误解为是两种产品（其实是一种产品）

会被误导为无负压供水设备是不出现负压，而叠压供水设备是会有负压（影响合格产品的正确使用）

生产企业要将一个产品按照不同的产品标准到权威部门测两次，两份测试报告来应付不同的用户

产品标准有两套，内容重复、矛盾，劳命伤财

“叠压供水”名称由来

叠压供水的名称是福建首创，当年福建省搞了一本地方标准《管网叠压供水设备技术规程》，命名的理由是水泵从市政供水管网直接抽水，管网有压力，在原有的压力上再叠加一个压力，所以称为“管网叠压”

我们后来在福建地方标准的基础上编了一本产品行业标准《管网叠压供水设备》CJ/T 254-2007，协会标准《管网叠压供水技术规程》CECS 232-2007，考虑到叠压有管网叠压和水泵叠压两种，水泵叠压都习惯叫水泵串联，管网叠压可以简化

关于“无负压”的第一种解释

我们请教过业内企业家，为什么命名为无负压？

青岛方面的解释是：不让水泵吸水管出现负压

我们认为这是伪命题，叠压供水水泵从市政供水管网吸水，有最小服务水头要求，不会出现负压

《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》CJJ 58-2009 第3.1.3条规定：

3.1.3 制水生产工艺应保证连续地向城市供水管网供水，符合当地政府制定的相关规定，保证管网末梢压力不应低于0.14MPa。各地自来水厂还应服从城市规划对供水压力的要求。

关于“无负压”第二种解释

北京方面企业家的解释是：负压是指水泵吸水管水压不低于市政供水管网的最小服务水头

对此，我们也不能苟同，因为规范规定最小服务水头在特殊情况下，是可以突破的，如：《消防给水及消火栓技术规范》GB50974-2014第7.2.8条规定： 7.2.8 当市政给水管网设有市政消火栓时，其平时运行工作压力不应小于 0.14MPa，火灾时水力最不利市政消火栓的出流量不应小于 15L/s，且供水压力从地面算起不应小于0.10MPa。

规范涉及叠压供水方式的名称

可以告慰的是工程建设标准目前都称为叠压供水，一无例外，如：

《城镇给水排水技术规范》GB 50788-2012

《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003（2009年版）

《二次供水工程技术规程》CJJ 140-2010

《叠压供水技术规程》CECS 221：2012

《数字集成全变频控制恒压供水设备应用技术规程》CECS 393：2015

二次供水系统的供水方式

《二次供水工程技术规程》CJJ 140的旧版和新版

关于二次供水系统的供水方式，有以下规定：

5.2.2 二次供水系统可采用下列供水方式：

1 增压设备和高位水池（箱）联合供水；

2 变频调速水泵和低位水池（箱）联合供水；

3 叠压供水；

4 气压供水。

二次供水方式按出台先后顺序排列

四种类型的二次供水方式，按二次供水方式的发展先后顺序排列，为：

1 增压设备（水泵）和高位水池（箱）联合供水

2 气压供水

3 变频调速水泵和低位水池（箱）联合供水

4 叠压供水

1、水泵—水箱联合供水

水泵—水箱联合供水方式

市政管网→低位水池→水泵→高位水箱→用水点

低位水池有足够容量贮存所需水量

水泵按平均小时流量或大于平均小时流量的流量供水，把水泵送至高位水箱，水泵工作点可选在高效区运行

高位水箱有足够容量贮存所需水量

高位水箱向管网、用水点重力供水

水箱设在屋顶或高出屋面0.7m～1.0m，给水压力受到水箱设置高度的限制（尤其是顶层用水）

水泵—水箱联合供水方式主要优缺点

优点：

高位水箱有足够容积，供水可靠性高

供水水压稳定

水泵在高效区工作，节能

重力供水，自动补给

缺点：

低位水池、高位水箱存在二次污染的可能

顶层用水水压偏低，有时甚至水龙头不能出水

水箱材质的变化

在这种供水方式应用过程中，水箱材质曾有过多次改进和变化，如：

混凝土、钢筋混凝土（竹筋混凝土）

砖砌（水泥抹面）、玻璃钢

塑料（聚乙烯、聚氯乙烯等）

镀锌钢板、搪瓷钢板、复合钢板、不锈钢板、双向不锈钢板等

内衬塑料、内涂涂料、内衬瓷砖、内衬不锈钢板的水箱等

影响联合供水方式改变的主要因素

水泵—水箱联合供水方式在国内应用自1949年至1980年，达三十余年，改变这一供水方式的主要原因有：

——截止阀式水龙头改为瓷片式水龙头

——家用热水器在居住建筑的普及

——对高位水箱二次污染的重视

瓷片式水龙头的主要优点：节水、启闭迅速、冷热水混合用流、美观、使用方便

与瓷片式龙头同时的还有摩恩龙头（轴筒式结构）、得而达龙头（球阀式结构）等

新颖水龙头带来的问题

截止阀式水龙头水头损失为1.0m～1.5m

瓷片式水龙头水头损失为5.0m～7.0m（个别可到10m）

家用热水器的启动压力为5.0m左右

水泵—水箱联合供水方式水箱的设置高度解决不了水龙头改型后，顶层用户供水压力的保证问题（杭州某星级宾馆顶层客房水龙头不出水）

解决的办法：

——增设管道泵/或顶层采用加压装置增压

——改变二次供水方式→气压供水

水泵—水箱联合供水方式目前应用场所

主要用于：超高层建筑（建筑高度大于等于100m）、 摩天大楼（建筑高度大于等于152m）和超限高层建筑（建筑高度大于等于250m）的竖向分区的低区供水

供低区用水时，水箱设置高度能按照用水要求设置在所需要的楼层，能够满足该区各层用水水压要求

2、气压供水

气压供水方式

气压供水方式出现的客观条件：

——要满足用水点的水质、水量、水压要求

——当时还没有用于变频调速的变频器可供使用

气压供水方式的全盛时期为上世纪八十年代

《气压供水设计规程》CECS 76

气水接触式/补气式/浮板式气压水罐

气压水罐内的空气和水直接接触，称为气水接触式气压水罐

由于气、水接触，气会溶解在水中，并被水带走，气少了就需要补气，补气是关键技术，补气有多种方式，自平衡补气是推荐的补气方式

这种罐又称为补气式气压水罐，设备称为补气式气压供水设备（水罐＋水泵）

在补气式基础上作改进的是中国建筑西北设计院的浮板式气压水罐，一块小于罐内径的浮板（木质或塑料）随着水位升降上下浮动，减小了气水接触面积

隔膜式气压水罐

在浮板式气压水罐基础上作改进是：北京市建筑设计院和北京克头公司于1982年共同研发的隔膜式气压水罐，北京市建筑设计院有刘建华、李义、吴志棠等参加了这项工作

隔膜为橡胶制品，帽形，称为帽形隔膜，用罐体大法兰固定，曲挠变形

隔膜将水、气完全隔开，气水接触式气压水罐的弊病彻底解决（补气、空压机设置、水表空转、水色）

在帽形隔膜基础上作改进的是保定太行的囊形隔膜，封头管法兰固定，伸缩变形，使用寿命长

隔膜种类

气压供水的主要优缺点

优点：

能满足用水点水压要求

密闭系统无二次污染

设置地点灵活

缺点：主要缺点——不节能

水泵工作带较宽，平均效率低

要求最低工作压力供水，但水泵要按最高工作压力至最低工作压力区段运行

供水水压变化大

罐体为压力容器，每m3水耗钢量较其他供水方式高

罐体调节容量小，供水可靠性较差，水泵启闭频繁

气压供水方式目前主要应用场所

用于变频调速供水、叠压供水方式的晚间小流量和零流量（管网仍有泄漏）供水（此时水泵不启动）

用于消防供水 （《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974用于稳压，容积不小于150L； 《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084用于消防供水，容积为4个喷头，5min出水量）

替代高位消防水箱供水

用于农村供水

在欧洲见到水厂供水的全密闭供水方式

变频器和变频调速供水的问世

上世纪九十年代初，变频器问世，这是一个可应用于众多领域的产品，可用于负荷变化领域的产品，而二次供水正符合这些条件

建筑给水用水量是变化的，当水泵不供水至水箱， 而是直接供水至管网和用水点的话，要求水泵出水量也随之变化，变频调速供水正好符合这个要求，变频调速供水方式因此而产生/当时在上海海鹰机械厂和津东进行测试工作

水池→变频调速水泵→管网→用水点（没有水箱）

3、变频调速供水

节能的三个着眼点

变频调速供水，一个核心的问题是节能和效率的提高，这个问题国内、外都很关心

着眼点先是水泵，但现在水泵的效率挖潜已经到了极致，在现有基础上要提高0.5%都有难度

第二个着眼点是电机，就是同步电机、矢量泵技术，或者叫稀土永磁电机，经过一段时间的摸索，弄清楚了难点所在（如：补偿器技术、标准化技术、充磁技术等），目前只限于小功率电机使用

第三个着眼点是控制技术，上世纪九十年代，我国开始将变频调速技术用于水泵机组运行

变频调速供水方式

水泵变频运行，宜选用高效区较宽的水泵

水泵变频运行分：

单变频控制 变频器+继电器电路 PLC+变频器+继电器电路 水泵专用数字集成PID控制器电路

多变频控制

全变频控制

按压力和流量分：

恒压变量（压力不变，流量变）/主要供水模式

变压变量（流量变化，压力也变化）

水泵出口和用水终端双控（距离较远，线路较长）

用水变化曲线控制（设定用水变化曲线，但不同

小区用水变化曲线不尽相同，同一小

区不同日期，用水变化曲线也不相同）

全时主动式控制（根据用户用水量大小，调整设

备出水压力，但未考虑标高对水压的影响）

水泵出口和用水终端无线遥控双控

变频调速供水方式主要优缺点

优点：

水泵变频调速运行，有节能效果

缺点：

无调节容积，供水可靠性稍差

城镇供水管网的水压没有利用

存在水池二次污染的可能

水泵低转速运行时，不在效率区，水泵不出水

单变频控制

单变频控制：

多台水泵机组只配一个变频器

水泵机组运行按工频—工频—变频组合运行方式

水泵工频—变频切换，会有短暂停止供水现象；低速运行时，水泵不在效率区不出水

为变频控制技术的初级阶段

单变频控制的分类：

1、变频器+继电器电路

2、PLC+变频器+继电器电路/标准化难统一

3、水泵专用集成数字PID控制器电路/标准化

变频器+继电器电路

1、变频器+继电器电路实现的变频控制形式组成的变频供水系统

PLC+变频器+继电器电路

2、PLC+变频器+继电器电路实现的变频控制形式组成的变频供水系统

水泵专用数字集成PID控制器电路

3、水泵专用数字集成PID控制器电路实现的变频控制形式组成的变频供水系统