网站原创摘 要：高层建筑兴起为城市供水节能降耗提出新课题.笔者通过鞍山二次供水泵站能耗调查,剖析耗能构成及原因,提出合理利用建筑容积率、叠压供水、权变设计等节能降耗理念.
近年来随着城市建设的发展,鞍山地区高层建筑越来越多,尤其是民用高层建筑发展速度呈几何级发展.这使得我们水行业面临着新的挑战,新的设计理念、经营模式、调度优化都将大大打破以往的工作方式和思维.本文以高层建筑民用二次供水能源消耗为主要研究课题,以节能减排为目的,阐述如何做好二次供水降耗问题.
1.概述
鞍山地区自来水公司管理小区泵站172个,其中高层小区泵站132个,随着经济发展其增长速度进一步加快.由于高层住宅供水需加压提升才能将水供至用户,采用分区供水,在设计中除了满足规范之外,很少考虑供水能耗问题,同时供水方式的选则范围较广.而我们实际在整个运营管理中发现高层住宅用水能耗较高,使供水成本增加,按此趋势发展将给整个水行业带来极大挑战.
二次供水是我国供水行业的热点问题,已经列入中国水协的近几年重点工作.重庆市二次供水人口达100万人,占市区人口比例9%.二次供水公司创建了以“建运合一、以建补运；同城同价；市场化运作；专业化运营；长效机制”的运营模式,保证了政府、用户、一供、物业的共同利益.供水成本由6.66元/m2降为2.20元/m2.天津二次供水用户已经占全部用户的30%,而二次供水系统的电费约占整个二次供水的成本35%.在研究中定性的指出叠压供水的适用条件、变频调速设计、水泵并联运行方式等.郑州自来水公司探讨研究了二次供水引入管对管网压力影响问题,解决供水高峰供水管网负荷及降低高峰供水电耗问题.
2.高层住宅供水能耗现状调查
此次共抽查18个小区405栋楼,14134户.通过电耗、水量、户数、层数等参数分析,二次供水能耗情况呈现用量不均匀现象.
2.1平均耗能及偏差：
此次抽样计算鞍山地区二次供水平均能耗8.04±6.78kwh/capmoth具体分布如下：
从上图可知：多数二次供水住宅用水耗能居于2.5-7.5kwh/capmoth.之间,部分能耗偏大居于7.5-12.55kwh/capmoth.之间,其分布不属于正态分布.因此,一定存在最少1个系统因素在影响着其分布形成.
2.2层高对能耗的影响分析：
2.2.1：相关度分析：
根据SPSS统计软件计算户均用水耗能与住宅楼层数之间的相关系数为-0.15,属不相关.这一点与我们直观判断有悖,但与电耗分布不平衡这一点基本相符.说明有最少一个因素在影响着耗能分布.因此,我们继续研究住宅楼高度与用水设计户数之间存在某些联系,经计算相关度0.51,相关程度不高.同时,我们按平均每层设计用水户数分类继续求取能耗与楼高（供水高度）之间相关度为0.12,也不相关.因此,从总体相关度分析,影响鞍山地区能耗因素较多.
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2.2.2单体楼供水耗能与供水高度的分析：
由于整体二次供水耗能与供水高度不呈相关,存在许多影响因素.因此,我们对单体楼逐个研究.抽取万科金色家园、凯胜凡尔赛等小区,对其进行不同的供水区域（高压、低压区）流量测试根据公式求得电耗并比较分析.总之,二次供水电耗与供水高度和用户用水量呈正比关系.
2.3叠压供水对电耗的影响：
2.3.1叠压供水电耗：
叠压供水能充分利用原市政管网压力,降低水泵扬程降低电耗,是一种节能高效的供水方式.经过对18个高层供水小区调查统计,总体上叠压供水电耗较水池加压供水节省电耗为30.36%.叠压供水小区有9个,9340件用水户,平均电耗6.58±3.73kwh/capmoth；其它9个小区采用水箱加压供水,4794件用水户,平均电耗9.46±8.30kwh/capmoth；而且叠压供水电耗相对稳定,水箱供水电耗差异性较大.
上图知：水箱供水电耗曲线基本包络叠压供水电耗,也有重合或略低区域,通过一一对比发现：楼高比（叠压供水高度与水箱供水高度之比）越小,供水电耗差异越大；楼高比越大,供水电耗差异越接近,电耗接近的原因是供水高度增加所致.因此,总体上叠压供水较水箱供水节省电耗.
2.3.2鞍山叠压供水其它问题
根据国内有关人士研究,在满足叠压供水技术要求的同时,叠压设备供水户数宜取在300-420户之间,否则引起用水量大于进水量,容易造成市政管网扰动.如按此标准,目前我市高层叠压供水平均供水户数满足此要求,但实际差异较大,只有三分之一小区满足；三分之一超出上限,三分之一低于下限.因此,随着城市建设和发展,该问题应需要有关部门重视.
2.4小流量工况能耗的分析
小流量是指0-1/3工频泵流量,主泵工作在变频状态下基本上属于高效区外运行,浪费电能.从万科小区供水时段流量分析看,整个小区泵流量属小流量运行时段.该小区供水高区平均用水量137m3/d,若按水泵高效区计算电耗1.97kwh/capmonth,实际电耗5.68kwh/capmonth,因此小流量运行损失电耗为3.89kwh/capmonth,占65.32%.供水低区平均用水量65m3/d,若按水泵高效区计算电耗2.41kwh/capmonth,实际电耗6.48kwh/capmonth,因此小流量运行损失电耗为4.07kwh/capmonth,占62.81%.因此,小流量是电耗增加及功率下降的主要原因.
3.二次供水降耗的措施
3.1保证合理的建筑容积率：
建筑容积率直接涉及到居民居住的舒适度,容积率越高,住宅建筑总高度越高能耗越高.因此,保证住宅容积率能起到节能降耗作用.
3.2提倡叠压供水：
叠压供水较水箱供水节能降耗30.44%,进一步加大叠压技术研究及应用是高层建筑节能降耗的主要途径.
3.3提高设计水平：
在满足设计规程的同时,根据高层建筑运行的实际情况,提高设计水平.深挖节能措施,不要人为加大设计系数,浪费投资.一是选择合理的日最高人均用水量,根据鞍山实际情况,建议采用130L/人d；二是综合分析居民用水因素权变用水设计标准.