城市供水系統(tǒng)節(jié)能問題分析

錢遇

（合肥供水集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系統(tǒng)節(jié)能問題分析

錢遇

（合肥供水集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230011）

城市供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行是日常生活的基本保障，水資源在我們的生活中扮演著不可或缺的角色，但是由于在城市供水系統(tǒng)中存在諸多不合理的設(shè)計，使得供水系統(tǒng)耗能日益增加，在供水過程中造成了很大的浪費(fèi)，因此必須采取一系列有效的措施，例如進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和改進(jìn)、優(yōu)化管網(wǎng)和泵站、減少供水系統(tǒng)能源的消耗、做到供水系統(tǒng)的科學(xué)性和實用性，實現(xiàn)城市供水系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

城市供水系統(tǒng)；節(jié)能；能耗分析；優(yōu)化措施 ；泵站 ；管網(wǎng)

隨著我國社會的飛速發(fā)展，能源問題也日趨嚴(yán)峻，尤其是城市供水問題。城市供水系統(tǒng)有設(shè)備復(fù)雜、覆蓋區(qū)域廣等特點，在城市供水過程中可能造成巨大的能源浪費(fèi)。為了減少這些浪費(fèi)，應(yīng)實地檢測器件設(shè)備的工作效率，維護(hù)更新落后的設(shè)備，提高能源的利用率。為了實現(xiàn)長久的發(fā)展，必須解決城市供水系統(tǒng)的漏洞，大大減少城市的廢水、污水的排放量，只有這樣才能減少經(jīng)濟(jì)的支出，將更多的費(fèi)用投放到城市供水系統(tǒng)中去，維護(hù)、改進(jìn)設(shè)備并優(yōu)化措施，這對于我們國家節(jié)能計劃具有積極的意義。

1 城市供水系統(tǒng)節(jié)能的意義

水是生命之源，是維持我們生活最基本的能源，水資源的供應(yīng)問題跟我們的生活息息相關(guān)，因此每個人都應(yīng)該重視水資源問題。節(jié)約水資源對于我國生產(chǎn)力的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高有著非常重大的意義，一方面節(jié)約水資源不僅能減少水資源的使用量，使處理過程中的費(fèi)用降低，另一方面節(jié)約用水還可以減少處理日常生活的廢水的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。

隨著我國人民生活水平的不斷提高和社會的飛速發(fā)展，城市供水系統(tǒng)的節(jié)能顯得更為重要。由于技術(shù)、設(shè)計、管理等方面存在的問題，在供水過程中有很大的能源浪費(fèi)。水資源和其他能源都是有限的，要利用有限的資源在地球上長久的生存和發(fā)展下去，必須將能源問題放在首位。除了在思想上要認(rèn)識到城市供水系統(tǒng)節(jié)能的重要性，還要落實到行動中，只有這樣才能真正體會到城市供水系統(tǒng)節(jié)能的意義。

2 城市供水系統(tǒng)能耗分析

20世紀(jì)90年代初，我國城市供水生產(chǎn)量為1.42× 108m3/d，本世紀(jì)初期則增長到了2.48×108m3/d，與20世紀(jì)90年代初相比較大約增長了70%。根據(jù)數(shù)據(jù)，消耗2.72kW·h的電能能使1千噸水上升1m，而普通的水泵運(yùn)行效率大約是在75%左右，電動機(jī)的工作效率大約是95%，如果理論上耗電4kW·h，那么產(chǎn)水過程中實際耗電量就會超出理論值，其中超出部分就體現(xiàn)在各個泵站的節(jié)能情況的不同。根據(jù)資料表明，在被調(diào)查的美國的100所城市供水系統(tǒng)中，平均電能耗費(fèi)量是0.5kW·h/m3，這表明美國的供水系統(tǒng)的技術(shù)比我國供水系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)很多，我國供水能耗過大的問題亟待解決。我們不僅要熟知泵站的節(jié)能情況，還要了解泵站中各種器件設(shè)備的運(yùn)行效率，通過了解與總結(jié)，制定出有效節(jié)能的措施。在了解設(shè)備工作效率的時候，一定要通過實地檢測來獲取數(shù)據(jù)。泵站單耗可依據(jù)此公式計算：

我們可以從表達(dá)式中看出，由于水泵運(yùn)行效率的低下和泵站運(yùn)行過程中的揚(yáng)程導(dǎo)致的電能的大量的浪費(fèi)，這樣耗費(fèi)了很多能源，因此我們要從這些地方入手，改進(jìn)水泵的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

3 城市供水系統(tǒng)實施的節(jié)能與優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化供水泵站

我國一般城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在我國泵站中，最耗能的器件包括有變壓器、水泵、配電屏、電動機(jī)、止回閥等等。如果這些設(shè)備器件耗費(fèi)過多能源，就得不償失了，要及時換成先進(jìn)的節(jié)能器件。每隔一段時間，進(jìn)行檢測這類器件，如果檢測表明某些器件的系統(tǒng)不匹配，或者型號不匹配等原因造成工作效率低下，應(yīng)當(dāng)馬上進(jìn)行更換，使設(shè)備工作在最高效的狀態(tài)，提高工作效率。比如在對水泵的改進(jìn)中，應(yīng)該減少甚至不用多級泵葉輪和葉輪車割。

在整個供水系統(tǒng)中，如若供水源頭、用戶需求量、泵站水量等發(fā)生較大改變，就會使器件設(shè)備的運(yùn)行效率大大降低，能量的利用率會降低，增加電能的消耗量，所以需要通過水泵調(diào)速技術(shù)對供水泵站進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

圖1 水廠供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

3.2 優(yōu)化管網(wǎng)漏損率

在城市供水過程中，水的供應(yīng)量越多，那么供水所耗費(fèi)的能量越多，因此，優(yōu)化管網(wǎng)漏損率，會使水的供應(yīng)量減少，進(jìn)而達(dá)到減少供水耗能的目的。有資料表明，在檢測的408個城市中，平均管網(wǎng)漏損率竟高達(dá)19.06%，在供水過程中，漏損量高達(dá)100億m3/年。有關(guān)人員推算，如果到2020年，我國的城市供水漏損率不低于10%，那么將面臨水資源缺乏的問題。因此必須將降低管網(wǎng)漏損率作為重要任務(wù)，設(shè)計合理的方案，采取科學(xué)有效的措施。在選擇管網(wǎng)材料時，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝秃０芜x擇合適的材料，加強(qiáng)施工質(zhì)量的監(jiān)督，杜絕豆腐渣工程。在此基礎(chǔ)上降低供水過程中的費(fèi)用，進(jìn)而增加供水企業(yè)的資金，投放到需要的部分去。

在保證用戶需求量的同時，要采取減少能耗的措施。近些年來，我國對農(nóng)村進(jìn)行城鎮(zhèn)化建設(shè)，但是在鋪設(shè)供水管時，相關(guān)人員沒有進(jìn)行實地勘測，管線的規(guī)格和搭配與實地情況不相符，且隨著水管使用年限的逐年增加，在水管的內(nèi)部積聚了大量的殘渣污垢，大大降低了供水的能力，增加了資源的浪費(fèi)。因此要保證供水系統(tǒng)中供水狀況良好，就要定期清理管內(nèi)殘垢，處理其中的異常情況。比如在供水過程中，對于使用年限較久的管道，在不影響器件設(shè)備正常工作的前提下，增大水泵水壓，解決浪費(fèi)能源的問題。

3.3 優(yōu)化輸配水管網(wǎng)

要減少管網(wǎng)水頭的損失，首先我們應(yīng)該明確其損失在城市供水系統(tǒng)的部分揚(yáng)程中，因此必須合理的設(shè)計水管網(wǎng)。要達(dá)到減少揚(yáng)程，減小管網(wǎng)的壓力和漏損率的目的，我們應(yīng)該首先考慮地形對其的影響，能夠充分發(fā)揮地形在供水系統(tǒng)中的重大作用。供給水資源的主干道大多數(shù)鄰近海拔高和居住者多的地區(qū)，耗費(fèi)最少的能源供給人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杷Y源。如果用戶居住于海拔過高的山上，則需要通過加壓泵、分區(qū)調(diào)水等來減少水源的消耗，達(dá)到城市供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性。

在進(jìn)行供水時，要考察供水地形的變化，使用加壓泵，通過供水干管分區(qū)或者水泵串聯(lián)的措施調(diào)節(jié)出廠水的壓力，這樣不僅能滿足用戶的需要，還能極大限度的降低水源的損耗。當(dāng)出廠水壓在0.35～0.55MPa時，供水系統(tǒng)能取得最高節(jié)能效果。

3.4 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)

（1）改善機(jī)泵的工作效率。要使機(jī)泵工作在最理想的狀態(tài)，就必須協(xié)同好機(jī)泵的最高效率點和最高揚(yáng)程的關(guān)系，可以使用變頻調(diào)速電機(jī)，這樣能夠使水泵更加靈活的適應(yīng)各個時段的壓力要求，最大化的減少能源的消耗。

（2）清理管中污垢，降低管頭損耗。使用年限較久的管網(wǎng)，其內(nèi)部可能積聚了大量污垢，這樣就增大了管道的粗糙系數(shù)，這樣不僅僅會耗費(fèi)更多的電能來供水，而且還會使水源的質(zhì)量下降，進(jìn)而影響人們的生產(chǎn)生活。因此要定期清除管內(nèi)壁的污垢，使供水環(huán)境干凈衛(wèi)生，這樣既可以節(jié)能，又提高了水的質(zhì)量。

（3）對于使用年限比較久的管網(wǎng)，應(yīng)定期進(jìn)行檢查，修漏，避免水源在供給過程中出現(xiàn)較大的漏損，節(jié)約能源。

（4）對于樓層較高的建筑，可以在合適的區(qū)域修設(shè)儲水加壓系統(tǒng)，這樣能節(jié)約不少資金。

4 結(jié)語

綜上所述，城市供水系統(tǒng)節(jié)能問題迫在眉睫，相關(guān)部門應(yīng)制定合理的方針，采取有效的措施進(jìn)行供水系統(tǒng)的改進(jìn)，加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)，進(jìn)行管道的修復(fù)和完善，降低供水過程中的能源損耗，減少在供水系統(tǒng)中不必要的資金浪費(fèi)，合理的處理好供水量和用戶的需水量之間的關(guān)系，那么城市供水節(jié)能問題就會得到妥善的解決，就能實現(xiàn)城市供水系統(tǒng)長久的發(fā)展。

[1]王春華.城市供水系統(tǒng)安全性之我見[J]. 水利天地，2014(02).

[2]唐祎骕,王樂.探究城市供水系統(tǒng)節(jié)能與優(yōu)化[J]. 智能城市，2016(07).

TU991

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1671-0711（2017）07（上）-0199-02