游 斌

(四川正立消防工程有限責(zé)任公司,四川成都610081)

近年來，成都市鼓勵(lì)城區(qū)建筑建設(shè)向高密度發(fā)展，城區(qū)隨處可見一座座高層住宅比比皆是。高層住宅是城市化、工業(yè)現(xiàn)代化的產(chǎn)物，高層住宅節(jié)約了城市土地面積，增大了建筑的容積率，增加了住房和居住人口。但相應(yīng)的，也存在諸如投資大、抗震、消防等級(jí)增高等問題?！跋橛颉毙^(qū)就是在此時(shí)期新建的一處高層住宅小區(qū)。本文就筆者全程參與處理的“祥域”小區(qū)水表自轉(zhuǎn)問題，分析原因，提出此類問題的解決思路和方法。

1 概況

“祥域”小區(qū)位于成都市金沙片區(qū)，由六棟28層住宅建筑組成，頂層復(fù)式，層高均為2.95 m，剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積約17×104m2。地下室水泵房設(shè)有生活專用水箱、生活變頻水泵(并帶穩(wěn)壓罐)。給水系統(tǒng)采用分區(qū)減壓閥減壓無水箱供水方式，分低、中、高三區(qū)，低區(qū)給水由市政直接供給，中高區(qū)給水由地下室生活變頻水泵分別供給，給水立管采用鋼塑復(fù)合管材，支管采用PP-R管材，所安裝的水表均為機(jī)械式旋翼式濕式冷水表，該工程于2010年建成并投入使用。

投入使用后，先后有住戶反映在未用水時(shí)水表存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。物管人員抄水表時(shí)也發(fā)現(xiàn)，業(yè)主尚未入住房的水表每月都有讀數(shù)，且未發(fā)現(xiàn)管道有滲水現(xiàn)象。業(yè)主難以接受，拒交水費(fèi)，并要求維修。

2 調(diào)查和處理

接住戶反映后，開發(fā)商高度重視，責(zé)成施工單位調(diào)查處理。項(xiàng)目工程部相關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象均發(fā)生在由生活變頻水泵供水的中、高區(qū)，特別是中、高區(qū)的末端發(fā)生較頻繁。有時(shí)只是其中的幾塊轉(zhuǎn)，有時(shí)整個(gè)水表井內(nèi)水表都在轉(zhuǎn)，無人用水時(shí)，水表也轉(zhuǎn)動(dòng)，先正轉(zhuǎn)幾圈，再反轉(zhuǎn)幾圈，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的圈數(shù)不相等，且正轉(zhuǎn)的圈數(shù)大于反轉(zhuǎn)。

針對(duì)此問題，項(xiàng)目工程部分析水表自轉(zhuǎn)原因，逐個(gè)采取措施排除。

首先懷疑住戶內(nèi)部用水器具漏水或微量補(bǔ)水可能造成水表葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，例如坐便水箱漏水、水龍頭不嚴(yán)、熱水器水箱補(bǔ)水等情況，從而引起水表自轉(zhuǎn)。經(jīng)關(guān)閉住戶內(nèi)部用水器具前閥門，仍存在水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，排除此因素。

進(jìn)一步懷疑水表后住戶內(nèi)部管網(wǎng)有漏水點(diǎn)，且漏水點(diǎn)比較隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)，水表正常記數(shù)，容易誤認(rèn)為“自轉(zhuǎn)”。經(jīng)施工班組對(duì)相關(guān)住戶進(jìn)行水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)管道無滲漏現(xiàn)象，排除此因素。

再一步懷疑水表質(zhì)量問題或方向裝反。檢查中未發(fā)現(xiàn)有水表裝反情況?，F(xiàn)場(chǎng)抽樣送檢水表，結(jié)果表明水表無質(zhì)量問題，排除此因素。

從地下室泵房到管道井內(nèi)部，項(xiàng)目工程部再次詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)供水水泵穩(wěn)壓罐高低壓力變動(dòng)范圍設(shè)置為0.15 MPa；各分區(qū)給水系統(tǒng)立管最高點(diǎn)末端有大量集氣未排出的現(xiàn)象，設(shè)置的排氣閥需人工幫助才能排氣。討論分析后，項(xiàng)目工程部確定造成水表自轉(zhuǎn)的原因就在于管網(wǎng)集氣較多和壓力波動(dòng)大，于是決定采取管道穩(wěn)壓及排氣措施如下：

(1)減小管道水壓變動(dòng)幅度。調(diào)節(jié)地下室生活變頻水泵附帶穩(wěn)壓罐的壓力變動(dòng)范圍，重新設(shè)置為±5 %。

(2)排放立管內(nèi)空氣。在每個(gè)分區(qū)(包括低區(qū))系統(tǒng)立管頂端改裝可靠的自動(dòng)排氣閥，自動(dòng)排除積聚的氣體。

(3)排放表后管道內(nèi)空氣。將表后處于相對(duì)高處的龍頭或堵頭打開，放水1～2 min進(jìn)行排氣。

(4)阻止管道水流逆向流動(dòng)。在所有水表前活接頭處加裝止回閥片。

完成以上處理措施后，復(fù)檢后發(fā)現(xiàn)水表自轉(zhuǎn)問題已基本解決，住戶均表示滿意。

3 原因剖析

表面上是管網(wǎng)設(shè)置排氣裝置不靈敏，氣壓罐壓力范圍設(shè)定過大，導(dǎo)致本住宅區(qū)產(chǎn)生水表自轉(zhuǎn)，而根本原因是因流體具有壓縮性，管網(wǎng)內(nèi)存有集氣、管網(wǎng)壓力變化幅度大且頻繁等外界條件所致。在正常供水的情況下，即低壓時(shí)，水的壓縮性很小(表1)，可忽略，而空氣的壓縮性卻不可忽略(表2)。

3.1 氣體的壓縮性

氣體的壓縮性是當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，壓強(qiáng)變化而引起密度或比容發(fā)生變化的特性。流體壓縮性的大小通常用壓縮系數(shù)β來表示，其定義為在一定溫度下，壓強(qiáng)P升高一個(gè)單位時(shí)，流體體積V或密度ρ的相對(duì)變化量。

壓縮系數(shù)β定義式為式(1)：

(1)

式中：V為原有的體積，dV為體積的改變量，dp為壓強(qiáng)的改變量。因?yàn)閴簭?qiáng)與體積的變化方向是相反的，故上式中有一負(fù)號(hào)。

水在溫度為0℃時(shí)，不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)見表1。

表1 水的壓縮系數(shù)(0℃時(shí)) m2/N

由表1可知，一般工程壓強(qiáng)都在1 MPa以下，β的絕對(duì)變化量非常小，本文分析不計(jì)水的壓縮性。

表2 空氣的壓縮系數(shù)

氣體具有顯著的壓縮性，壓強(qiáng)變化對(duì)氣體密度影響很大，在溫度不過低且保持不變、壓強(qiáng)不過高時(shí)，服從理想氣體狀態(tài)方程式，簡(jiǎn)化為式(2)。

(2)

空氣在不同溫度、不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)見表2(攝氏溫度為0℃時(shí)，熱力學(xué)溫度為273.15K)。由表2可知，在一般工程壓強(qiáng)1 MPa以下時(shí)，空氣的壓縮性很大，是非常重要的因素。

據(jù)此，給水管網(wǎng)中由于積聚有不凝結(jié)氣體，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)壓強(qiáng)變化波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管道中氣體壓縮或膨脹交替，推動(dòng)水流促使水表正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.2 管網(wǎng)壓強(qiáng)變化

壓強(qiáng)分動(dòng)壓、靜壓、位壓，總壓為三項(xiàng)之和，在工程現(xiàn)場(chǎng)中很少加以詳細(xì)分析，以上式(1)、式(2)及表1中為靜壓。在給水管網(wǎng)中，三種壓力是在不斷變化的，總壓也在不斷變化后趨于穩(wěn)定。以立管為例，各處動(dòng)壓變化不大，隨高度增加，位壓增大，再扣除掉沿線壓損，靜壓是逐漸降低的。用戶用水時(shí)，瞬時(shí)造成立管位壓下降；水泵啟動(dòng)瞬時(shí)，又造成立管動(dòng)壓增加等。

管網(wǎng)運(yùn)行或靜止、特別是由靜轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于穩(wěn)壓罐內(nèi)氣體耗損、水泵電壓不穩(wěn)定、末端任一用水器具的開關(guān)，不可避免造成管網(wǎng)壓力波動(dòng)。在小區(qū)用水高峰期，管網(wǎng)壓力波動(dòng)更是較頻繁，造成水表正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)加劇。

3.3 管網(wǎng)局部集氣

眾所周知，在管網(wǎng)最頂端以及局部上翻的管段中，容易產(chǎn)生集氣現(xiàn)象，特別是管內(nèi)流速偏小時(shí)。設(shè)計(jì)或施工中如不加重視，極易遺漏此處的排氣設(shè)施安裝，造成管網(wǎng)中含有大量氣體，形成氣囊現(xiàn)象，造成水表自轉(zhuǎn)。由此產(chǎn)生的水量少則2～3 m3/月，多則每月會(huì)有幾十立方米的水量產(chǎn)生。

3.4 水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象分析

本住宅區(qū)由于在相關(guān)部位設(shè)置的排氣裝置未及時(shí)排出管網(wǎng)中的空氣，使得立管頂端及戶內(nèi)水表后管道內(nèi)存在大量氣體。基于此，水表自轉(zhuǎn)基本都發(fā)生在每個(gè)分區(qū)系統(tǒng)的上面幾層。

當(dāng)管網(wǎng)壓力波動(dòng)，戶內(nèi)管中氣體由于壓強(qiáng)增高被壓縮，表后管道內(nèi)的空間伸縮很大，且氣囊對(duì)瞬時(shí)水流的產(chǎn)生及強(qiáng)度有放大作用，由此而產(chǎn)生的水表自轉(zhuǎn)量較多。

本工程所安裝的機(jī)械式旋翼式濕式冷水表是一種機(jī)械產(chǎn)品，通過水流推動(dòng)內(nèi)部葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)指針，達(dá)到計(jì)量水量的目的。當(dāng)前，水表生產(chǎn)企業(yè)為了順應(yīng)供水企業(yè)的需求，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，使水表的靈敏度大大提高，只要稍有外力作用就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生讀數(shù)。

當(dāng)不用水時(shí)，水表兩端連接的管道中都存在有一定量固定的高壓水，當(dāng)管網(wǎng)壓力升高時(shí)，表后管中的流體體積會(huì)因壓力增加而縮小，此時(shí)就會(huì)有微量的水通過水表，產(chǎn)生正轉(zhuǎn)；當(dāng)管網(wǎng)壓力降低時(shí)，表后管中被壓縮的流體體積會(huì)因壓力降低而膨脹，同樣會(huì)有微量的水通過水表，產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。機(jī)械表在進(jìn)水時(shí)是下進(jìn)上出，推動(dòng)齒輪正轉(zhuǎn)，而倒過來進(jìn)水時(shí)是上進(jìn)下出，推動(dòng)齒輪反轉(zhuǎn)，正反向進(jìn)水阻力不同，水表內(nèi)部葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)就會(huì)不同，反映在水表上的讀數(shù)就會(huì)相差很大。

水表往復(fù)多次計(jì)量才累計(jì)出很大的水量，水表前安裝止回閥片可以阻止管內(nèi)水流逆向流動(dòng)，保持止回閥片后水表前后管道內(nèi)水壓穩(wěn)定，從而避免了因水表前后管道內(nèi)壓差變化造成的自轉(zhuǎn)問題。但是由于居民生活用水頻率較高，且管道壓力波動(dòng)較小，所以要求止回閥片靈敏度較高，質(zhì)量要求較高。

4 探討建議

水表自轉(zhuǎn)問題的根本解決，關(guān)鍵是要保證管網(wǎng)水壓穩(wěn)定在一個(gè)較小的變化范圍之內(nèi)。要從技術(shù)上做到可靠保障，建議從設(shè)計(jì)開始，改善高層住宅供水方式。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)管道特點(diǎn)合理布置排氣閥，及時(shí)排除管道內(nèi)析出的氣體。

采用生活變頻水泵(并帶穩(wěn)壓罐)分區(qū)減壓閥減壓無水箱供水方式的給水系統(tǒng)，存在給水管網(wǎng)水壓變化相對(duì)較大的問題，目前一致認(rèn)可的分區(qū)減壓閥減壓有水箱供水方式能較好地保障供水管網(wǎng)的水壓穩(wěn)定。具體供水方式為，采用水泵 統(tǒng)一加壓，僅在頂層設(shè)置屋頂穩(wěn)壓水箱，下區(qū)設(shè)置減壓閥或減壓孔板給水。這樣由于有屋頂穩(wěn)壓水箱的作用，可以顯著減小因用戶用水、水泵啟動(dòng)等情況下管網(wǎng)中水壓的波動(dòng)范圍，從而避免因水表前后管道內(nèi)壓差變化造成的水表自轉(zhuǎn)問題。

屋頂高位消防水箱一般使用頻率低，建議生活給水屋頂穩(wěn)壓水箱可以與高位消防水箱合并共同利用。在高位水箱有效容積增加不多的情況下，生活貯水與消防貯水同時(shí)貯存于一個(gè)水箱中，這既經(jīng)濟(jì)又便于管理。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定：消防用水與其它用水合用的水箱，應(yīng)采取確保消防用水不作他用的技術(shù)措施。只要采取相應(yīng)措施，這是可行的。

5 結(jié)束語(yǔ)

水表自轉(zhuǎn)問題涉及到住戶的切身利益，需引起重視，妥善處理。水表自轉(zhuǎn)問題也是個(gè)綜合性問題，由很多細(xì)小因素疊加造成，需經(jīng)過詳細(xì)調(diào)查后確定原因和解決方案。相關(guān)單位對(duì)熱水采暖管網(wǎng)的排氣問題相當(dāng)重視，但對(duì)常溫給水管網(wǎng)排氣問題卻重視不夠，對(duì)穩(wěn)定給水管網(wǎng)的水壓?jiǎn)栴}也不夠重視。需要各單位嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)程操作，加強(qiáng)責(zé)任心和技術(shù)積累。

[1] GB 50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2] GB 50242-2002建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]

[3] 龍?zhí)煊?，蔡增?流體力學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004

[4] GB 50045-95高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S]