這期微信我們將繼續(xù)介紹衛(wèi)生冷熱水的供水壓力，主要會分析介紹減壓閥下游超壓保護(hù)、減壓閥安裝事項及系統(tǒng)圖示，以及為重要的，減壓對于節(jié)水的作用。

減壓閥下游超壓保護(hù)

如果減壓閥下游壓力增加，它的運(yùn)行方式類似于止回閥。為了更好地理解這一點，不妨參照下圖，可以看到：下游高壓對膜片形成推力，使減壓閥活塞關(guān)閉。通過這種方式，用戶水和減壓閥之間的水被*截斷。

但是，如果減壓閥下游的水溫升高，就會造成水量增加壓力急劇上升。終可能會導(dǎo)致減壓閥膜片破裂。

在使用儲水式熱水器的小型系統(tǒng)中，減壓閥下游壓力的增加一般是由于熱水器加熱，熱水升溫所引起的。

熱水加熱導(dǎo)致的上升壓力無法“泄出”，因為用戶端沒有用水，而減壓閥又處于關(guān)閉狀態(tài)。

解決方法是在減壓閥和鍋爐之間安裝一個膨脹罐，吸收膨脹的水量，抵消壓力的增加。

導(dǎo)致壓力增加的另一個現(xiàn)象多見于大型系統(tǒng)，通常存在于多個減壓閥串聯(lián)安裝時。這種情況下，如果兩個減壓閥臨近，那中間管道的水量有限，水的膨脹容易被管道吸收；相反，如果兩個減壓閥距離較遠(yuǎn)，膨脹量就不容小覷（在大型供水系統(tǒng)中）了，它膨脹導(dǎo)致的升壓甚至?xí)斐蓽p壓閥膜片的斷裂。

在大中型系統(tǒng)中，除了熱源附近外，管道內(nèi)的水也可能因管道沿線輸送被動加熱而導(dǎo)致壓力上升。

例如，配有雙減壓閥的大型管網(wǎng)系統(tǒng)其管道受陽光或其它熱源加熱的情況。

類似于小型安裝系統(tǒng)，這一問題可以通過加裝適當(dāng)?shù)呐蛎浌抻枰越鉀Q。

循環(huán)系統(tǒng)與減壓閥

服務(wù)于多層建筑或塔樓的生活用水供水系統(tǒng)主要向高處延伸，層高造成的靜壓差別大。因此，必須沿著管線安裝多個減壓閥。

同時，為了避免生活熱水供水自然冷卻，還需要有熱水循環(huán)系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)正確工作，服務(wù)于熱水供水系統(tǒng)的減壓閥不得安裝在循環(huán)管道內(nèi)。

減壓閥的工作原理之所以不允許這樣安裝，是因為當(dāng)所有的用水關(guān)閉時，減壓閥下游壓力等于熱水管網(wǎng)壓力，減壓閥活塞處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣就阻止了系統(tǒng)循環(huán)。

打開活塞的方法就是用循環(huán)泵產(chǎn)生一個高于管網(wǎng)壓力和減壓閥設(shè)定壓力之差的揚(yáng)程：這一差值一般在1~6 bar之間，傳統(tǒng)循環(huán)泵難以達(dá)到。

反之，即便循環(huán)泵能夠提供此必要的揚(yáng)程，維持該循環(huán)系統(tǒng)的能耗成本也難以讓人接受。

安裝示意圖

下面介紹一下減壓閥的一些典型安裝圖示。

首先我們將分析家用生活冷水供水系統(tǒng)；然后探討多層建筑供水系統(tǒng)，通過這些分析我們將了解到調(diào)節(jié)正確供水壓力的必要性。

后，我們還將提供生活熱水系統(tǒng)的正確供水圖示。

家庭應(yīng)用

此類安裝一般服務(wù)于二、三層建筑的小型供水系統(tǒng)。

這類系統(tǒng)中的隱患來自供水管網(wǎng)的超壓，或是持續(xù)超壓，或是一天中的某些時段超壓，這在自來水供水系統(tǒng)中較為常見。

為了保護(hù)系統(tǒng)，在自來水入戶處安裝總減壓閥。

壓力一般設(shè)定在1.5到3 bar之間。

多層建筑

在多層建筑供水系統(tǒng)中，用戶的水壓隨著層高增加而下降：每層的壓降通常在0.3-0.4 bar。

這通常會導(dǎo)致兩種情況出現(xiàn):

• 可用壓力充足時，能保證不利用戶（一般為高層）的供水壓力；低層承壓高。

• 可用壓力不足時，不利用戶（一般為高層）供水壓力無法保證；低層壓力較正常。

對于4-5層以上的建筑，這兩種情況的供水問題都會出現(xiàn)。

可用壓力充足

可用壓力足夠給不利位置的用戶供水，因此可以把供水按區(qū)分為多個立管。每個立管服務(wù)4-5層；服務(wù)于低區(qū)的立管可以通過減壓閥調(diào)節(jié)至適當(dāng)壓力。

生活熱水供應(yīng)

生活熱水的產(chǎn)生方式有：

集中式，熱力站儲水箱和專門的供水系統(tǒng);

自力式，通過用戶熱力站、壁掛式鍋爐或熱水器。

集中式

現(xiàn)在分析一下多層建筑中的集中式生活熱水系統(tǒng)的供水壓力。

除了與冷水供應(yīng)相關(guān)的那些問題以外，還要考慮以下幾個方面：

• 高溫易引起氣蝕現(xiàn)象;

• 高溫對系統(tǒng)部件材料的影響;

• 減壓閥錯誤安裝時可能給循環(huán)系統(tǒng)帶來的故障。

   

高約10或15層的中高層建筑中（案例1），可以考慮使用一個供水立管，每層或每單元兩個減壓閥：一個用于冷水減壓，另一個用于熱水減壓。如前所述，須考慮到熱水系統(tǒng)的減壓閥耐高溫性能。

在塔式建筑中（案例2），鑒于其高度，避免分成多個立管供水，與前面章節(jié)中講的生活用冷水系統(tǒng)情況相反。

這種情況之所以不劃算是因為除了冷熱水供應(yīng)主管道外，還要考慮多個熱水循環(huán)支管路。

從經(jīng)濟(jì)角度看，這類管網(wǎng)對總成本影響巨大。此外，熱水（以及循環(huán)）管網(wǎng)越長，熱量散失越嚴(yán)重，這會造成進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)損失。

基于這些原因，可以只將冷水管網(wǎng)拆分，將熱水生產(chǎn)置于中間層，即所謂的設(shè)備層。

通過這種方式，管網(wǎng)的長度明顯縮短，系統(tǒng)部件（鍋爐和減壓閥）不必承受高壓。在冷水和熱水管網(wǎng)上，每層或每戶安裝一個減壓閥，可以保證正確的供水壓力。

另一種解決方案是安裝熱交換器取代鍋爐，因為該部件更耐高壓。

各種可能性都必須在設(shè)計階段對可行性和成本加以評估。

自主生產(chǎn)

技術(shù)和經(jīng)濟(jì)層面上沒有實現(xiàn)集中熱水系統(tǒng)的優(yōu)勢時，可以通過比如“用戶熱力站”等設(shè)備產(chǎn)生熱水。

推薦參閱第42期《水力雜志》，其中詳細(xì)介紹了利用熱電聯(lián)產(chǎn)熱量產(chǎn)生即熱式熱水的換熱設(shè)備。

通過這種方式，只需保證冷水供應(yīng)系統(tǒng)的正確壓力即可。

這一類系統(tǒng)的好處是：

• 管道安裝成本低；

• 更低的熱量流失，無需維持熱水管道的循環(huán)；

• 生活熱水系統(tǒng)常見的分層加熱導(dǎo)致的細(xì)菌產(chǎn)生可能小。

中高層和塔式建筑中都可以采用自主式熱水生產(chǎn)。

種系統(tǒng)里（案例3），在每層或每戶安裝一個減壓閥足夠了。

第二種系統(tǒng)里（案例4）則需要串聯(lián)安裝兩個減壓閥，以避免超壓和運(yùn)行過程中減壓比過高。

節(jié)水

生活供水管道中正確的壓力分布對于正確的用水調(diào)節(jié)和避免出現(xiàn)噪聲以及管道水錘現(xiàn)象至關(guān)重要。實際上，壓力過高會導(dǎo)致流量超出實際需要，從而造成能源尤其是飲用水的浪費(fèi)。

用水過量主要是因為普通水在沒有限流裝置的情況下，隨著上游壓力的增加其流出的水量也隨之增大。

下圖的例子就說明了這一現(xiàn)象。

這類用水設(shè)備的用水特性與容積相關(guān)。而其它更多用水設(shè)備的用水特性與時間相關(guān)，這類設(shè)備流量的增加是主要的費(fèi)水原因。比如，洗手、淋浴或刷盤子等基本上都是要保持水打開一定的時間。

這些情況下，管網(wǎng)給水的供水壓力越大，即供水流量越大，水的消耗量就越大。

以過高壓力給用戶供水造成的消耗，如圖所示，可以達(dá)到正常壓力供水的兩倍以上。

對于一個普通家庭用戶來說，由時間所決定的耗水量其百分比可以估算在總用水量的50%到60%之間。

自來水的供水管道壓力變化較大的一個例子就是高層建筑：實際上，高度造成的靜壓會使低層水的可用壓力相應(yīng)地升高。

范例

為了更好地理解自來水的消耗和浪費(fèi)現(xiàn)象，我們舉例分析一棟9層建筑的供水情況。

在范例中，采用的是三根立管，每根服務(wù)于每層兩個衛(wèi)生間。供水管道的選型參考第5期卡萊菲手冊。

為了簡便起見，立管底部的壓力視為相同。供水圖示和相關(guān)的壓力變化見下圖。可以看到，為了保證高層的正確壓力，隨著高度的下降，壓力逐漸增加。

關(guān)于日耗水量，可以參照以下數(shù)據(jù)：

•  每層人數(shù) : 8

•  人均總用水量 : 240 l

•  容積所決定的用水量 45% : 110 l

•  時間所決定的用水量 55%: 130 l

建筑總需水量為 17.3 m³ 。

如上面所示，用水浪費(fèi)取決于受時間影響的用水量，而它又受到供水壓力的影響。

下面的案例中，將計算不同系統(tǒng)類型所造成的用水浪費(fèi)情況。

案例1中所示的是一根供水立管，每層沒有減壓閥，水上也沒有節(jié)流裝置。這種情況下，由于低層壓力大，自來水的平均消耗量比所有按設(shè)計流量供水的理想狀態(tài)要高出29%。

案例2和3中分析的兩種情況，供水壓力通過使用不同壓力的多根立管來保持比較固定的供水壓力。

案例2中為兩根立管供水：一根服務(wù)于較高的四層，另一根服務(wù)于余下的幾層。從圖中數(shù)據(jù)可以看出，與只有一根立管的情況相比，供水壓力更佳，耗水量較小，不過仍然比理想狀態(tài)要高出16%。

案例3中分析的是三根立管供水情況：從這一案例中也可以看出，比起所有以正常設(shè)計流量工作的參照狀態(tài)，供水壓力越均衡，造成耗水量增加就越少。

后，在案例4中所示的是由一根立管和每層安裝減壓閥組成的供水系統(tǒng)。這種方案保證每個水的壓力都非常接近設(shè)計值即正確的供水流量。通過在水上安裝流量控制閥也可以取得類似效果，不過，需要注意的是，在供水壓力的上游進(jìn)行控制更為有效和耐用，另外，末端的用水設(shè)備可能會被用戶更換為不帶流量調(diào)節(jié)類別的。正如前面簡短分析的，以均衡壓力供水設(shè)計的管道系統(tǒng)，除了可以保證正常工作外，還可以明顯地節(jié)約用水。