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[分享]“自来水”不“自来”新中国建筑供水探索前行

发表于2009-9-18  0条回复  81次阅读    搜索相似帖  复制链接  只看楼主

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标签: 行业动态 供水

“自来水”被人们称之为“城市的生命线”。当建筑技术的发展让人们的住所平地而起,超高层大楼鳞次栉比耸立在现代城市里的时候,如何将水送到同样的高度并不是一件轻而易举的事情。“自来水”来之不易,也绝非自来。新中国成立六十年来,我国的建筑供水事业走过了一条从沿承旧路、不断摸索再到自主创新的发展之路。中国人在解决水与高度这一命题的过程中,发挥了自己的智慧与创造,开辟了安全供水的新时代。


轱辘摇转,井绳结缠。自掘土挖坑打出第一眼水井开始,解决“水与高度”的问题,便成为人类生活中最重要的内容之一。


也许你并没有太注意,水塔供水方式的产生,就如同互联网改变了我们的生活方式一样,从“辘轳井”汲水到“自来水”的跨越已经成为人类生活进步的重要标志。时至今日,我国不少欠发达地区还没有解决自来水的问题,还在致力于推动健康卫生的“自来水工程”。


水塔供水——要盖楼必建塔的岁月


在北京东直门立交桥的东北角,一个名叫清水苑的居民区里,耸立着两座典型的建筑。一座是体态雍容的绿顶圆亭,这就是北京第一个自来水厂——“京师自来水公司”的旧址标志;另一座是由原“京师自来水公司”蒸汽车间改造的“北京自来水博物馆”,在这里记录着北京供水事业的全部历史。


历史上,北京城区居民都自打土井,用“辘轳”取用浅层地下水。据史料记载,1908年,京师自来水公司开工兴建,并最终于1910年3月正式落成供水。直到1949年,北京城区还仅有这一座水厂。


京师自来水公司的成立,可谓中国自来水事业发展史上最具浓墨重彩的一笔。自来水不仅方便了千家万户的饮水,更重要的是改善了人们的饮水卫生状况,大江南北许多因水源污染而引发的传染病得以遏制。


北京第一座水塔是与京师自来水公司同时建立的,1910年由德国设计师设计建造,直到1957年才被拆除。在东直门水塔之后很长一段时期里,“水塔”成为中国当时“大城市”的标志。


“我的中学曾是日军占领时期日本纺织厂的一座三层宿舍楼,旁边就是一座红砖水塔。”每当回忆起年少求学的时光,青岛市科技局都兴恩处长的脑海里,总是会浮现出那座斑驳渍旧的水塔。


与都兴恩的记忆相仿,在许多老人的眼中,水塔就是一个时代的象征。随便翻看几十年前的老照片,无处不是排排砖楼必配一水塔的图景,张张记录着那段要盖楼必盖塔的岁月。


所谓水塔供水就是先用水泵把经过消毒的干净水抽到水塔顶部箱体内,再依据水塔自身高度产生的落差,自然形成水的压力,经过城市供水管线流到千家万户。


这种方式的自来水在地面建筑多为平房和低层楼房的时期无疑是完全可以满足的。解放初期我国大多数城市大都是采取水塔供水的方式。但是随着城市楼房的不断升高,供水压力的不足暴露无疑。面对越来越多的高层楼房拔地而起,如何将自来水输送到高层楼房的顶层成为高层建筑供水技术的新命题。


1958年,以人民大会堂、北京饭店、民族饭店、华侨大厦等“十大建筑”的陆续竣工为标志,中国高层建筑的“楼顶水箱供水”技术开启了新的时代。


密封罐供水——见证中国创造


陈忠潮是中国建筑设计院的第一代老专家,北京饭店的供水设计任务落在了他的身上。当时的北京饭店是名副其实的京城“超高层”建筑。很显然,东直门水塔不能满足顶层的供水需要。如果在旁边再建一座水塔,那么既要增加建筑成本预算,又要延误工期,整体上来看还不美观。经过无数次的计算,参照前苏联的经验,陈忠潮采取楼顶建大水箱、楼下设加压水泵的方式,将水先抽到楼顶水箱,成功解决了北京饭店的供水需求。随后,这一技术相继在“十大建筑”上使用推广,直到今天,还有不少的城市旧楼房仍在使用这一供水方式。


然而,如同“水塔供水”的技术局限性一样,楼顶“水箱供水”方式的不足很快暴露无遗。


“头重脚轻”的建筑供水不仅给防震施工、节约成本等提出了难题,而且在用水过程中也出现了问题。由于顶层水压不足,底层水压太强,造成顶层房间“涓涓细流”而底层房间“喷涌而出”。


随着文革的到来,我国供水事业从此陷入了十多年的停滞。


直到广州东方宾馆的建设完工,采用“减压阀”减压技术,实施分层减压供水,以其为代表才彻底解决这一难题。


“水箱供水”的另一个问题——水质卫生也一直困扰着人们。由于水箱长期暴露在光天化日之下,风沙降雨,垃圾鸟尸无所不有。甚至夏天有人竟然把它当成澡堂子在里面洗澡。因此,高楼供水呼唤着新的技术出现。


上世纪八十年代初期,沐浴着改革开放的春风,我国高层建筑供水事业又一次迎来了科技的春天,密封罐供水技术开始普及。


所谓密封罐供水,就是将原来建在楼顶的大水箱密封成一个大水罐放在楼房的底下,并在其旁边建一个大蓄水池。然后先从城市自来水管网干线中抽水把蓄水池装满,再用水泵注入到密封罐里,同时往密封罐里加气压。根据不同的楼房高度设置不同的压力,实现对楼房的自来水供应。


据建筑给排水标准委员会专家组组长姜文源回忆,在第一个五年计划时期,北京洗印厂就开始自行设计密封罐气压供水。但由于当时仅仅是自产自用,尚未形成商品化生产。直到1982年,北京建筑设计院的肖正辉在北京劲松小区推广密封罐气压供水时,采取与厂家合作、统一标准供货的方式,才真正开始了普及化、商品化的进程。


当时由于气压罐里没有隔膜,水与空气相接触,气和水混合加压,所以水龙头里流出的是夹杂着气体的乳白色“牛奶水”。这种密封罐虽然一定程度上解决了二次供水的污染问题,但要不断地向罐内补充气体以保持压力稳定,所以非常不节能。


1983年,北京建筑设计院的李义与北京平谷县克头隔膜压力供水罐厂合作开发的“帽型隔膜式气压供水技术”解决了“牛奶水”难题。“用一块隔膜从中部将罐内空间一分为二,使水与空气隔离。通过调节水与空气的体积变化调节压力。”由于隔膜上下运动时的形状很像宽檐帽,姜文源形象地用《上海滩》里“许文强的礼帽”来形容这种革新。


帽型隔膜技术的出现,创造性地将水与空气分开,保证了罐内气压的稳定与节能。这一革新成为最初的真正意义的密封罐供水设备。但是,由于隔膜不停运动而导致的易磨损状况,又成为新的难题。


1985年,由姜文源设计的囊型隔膜密封罐彻底解决了这个易损难题。河北保定太行集团凭借非凡市场洞察力,毅然放弃已经相对成熟的帽型隔膜产品,与姜文源合作牢牢把握住囊型技术,一跃成为八十年代后期供水设备行业的龙头老大。在此期间,气压给水工业协会的成立,也标志着最早的产学研结合初现成效。


虽然密封罐供水日渐普及,但是它的最大缺陷是压力不稳。年长一些的人们一定都有着这样的生活记忆:每当日近中午和黄昏,大多数人家开始下厨张罗的时候,水龙头里的水就开始了时粗时细、时有时无的“表演”。这就是当时居民用水的真实写照。


真正解决“不稳问题”的是变频技术的普及,这被业内称之为中国供水事业划时代的进步。


据中国建筑设计研究院老专家杨世兴回忆,1978年,霍英东先生兴建的广州白天鹅宾馆在全国第一家应用变频供水技术。由广州市设计院专家李应成主持的“广州市白天鹅现代化大型旅游宾馆综合设计”获1986年广东省科技进步二等奖,其中的给排水设计获国家科委“国家科学技术进步二等奖”。


从此,各地纷纷引进和采用变频供水技术,人们撕下了水压不稳的旧历,中国高层建筑供水进入了一个全新的阶段。


然而,变频供水技术虽然解决了密封罐自身供水不稳的问题,却没有甩掉二次供水污染的“桎梏”,因为注入密封罐的水是从旁边的水池中抽取的,这就存在着在抽水之前的水池中二次水污染的嫌疑。


由此,一项由中国创造的安全供水新技术应运而生。


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无负压供水——开启安全供水新时代


不管是水箱供水还是密封罐供水,都需要另建一个贮水池,因而都存在着二次污染的问题。2007年3月,广州花都区某住宅楼楼顶蓄水池中,发现一具已死亡4个月的女童尸体。可怕的是整栋大楼里500多人一直使用着这种被污染的“生活用水”;今年7月,河南周口市城市信用社家属院的部分居民在接水做饭时,发现自来水里竟有黑渣和小虫子,经查是水表表池和楼顶露天蓄水池受到二次污染所致;同样是今夏,由于连续降雨,苏州某小区楼下供水池被污染,居民家里的自来水散发出一股“被垃圾泡过了一样”的味道……


那么,为什么不把水泵与市政自来水管网直接相连而非要多此一举再建一个水池呢?


实际上,当水泵与市政管网直接连接时,就会产生负压而影响周边用户的正常用水。因此,1994年以国务院令发布的《城市供水条例》严格禁止将生活用水泵直接连接在市政管网上。这就是另建蓄水池的原因,也是我国开创无负压供水技术的起源。


时间定格在1995年的秋天,青岛远洋公司宿舍楼所用的供水不锈钢罐,正在进行例行清洗。“噗!”工人随口吐到罐底的一口痰,引来了旁边一位中年人的注意与疑问:“怎么能往这里吐痰呢,这装的可是生活用水!”“嗨,谁会管这闲事!”工人满脸不屑地答道。看着这口痰和满罐底的烟灰、旧饭盒,这位结实的山东汉子一声不响地走了。


回想当年的所见所感,山东三利集团董事长张明亮依旧难掩激动。三年后,由他主持研发的“变频调速无吸程(无负压)增压给水设备”通过了山东省科委的成果鉴定。被一口痰所激励的张明亮,正在用无负压供水技术的不断探索,去兑现健康安全饮水的心愿。


作为一种高效节能的给水方式,无需人工手动调节,无负压供水泵由变频控制系统电脑控制,可以直接连接在市政自来水管网上;在保证市政管网不产生负压的同时还可充分利用市政管网原有压力节约能源。


同时,由于整个过程都是在全密闭状态下运行,不需要再建蓄水池,从而避免了水质的二次污染。今天,以昆仑饭店等高层建筑为代表,无负压供水技术已经逐渐成为超高层建筑的供水方式。


反观新中国成立六十年的供水技术史,伴随着技术的发展,高层建筑供水设计的理念也发生了很大的变化。从保证有水到节能、环保,再到安全、节约、健康、舒适。今天的供水技术,已经实现了从人力到自动、从低层到高层、从原始到专业的三大跨越,在给人们提供更加舒适便捷生活的同时,开辟了安全、健康供水的新时代。


亲历者说


姜文源我国著名给排水行业专家


我国供水行业六十年来,在供水范围经历了一个从小到大,从城市至农村,从室外集中供应至室内分散供应,从底层供水至层层供水,从只供冷水至供冷热水、直饮水,从简易到复杂、到全方位、优质供水。供水技术经历了水箱供水、气压供水、变频供水、减压阀减压供水和无负压供水(或称管网叠压供水)等发展阶段,这是一个既与国民经济的发展密切相关,又与人们生活紧密联系在一起的领域,是一个不可缺少也无可替代的行业。


当前,供水行业面临着一个大幅度提高水质标准,全面改造供水工艺和供水管网的关键时机,同时也面临着水资源贫乏、产业结构发生深刻变化的现状。如何进一步推进节能、节水技术,防止垄断弊病,向人们和各行业供应更好、更多、更优的水是我们的企求和目标。


赵锂中国建筑设计研究院机电设计研究院院长


进入21世纪,我国建筑给排水设计行业在不断发展的过程中终于日臻成熟,总体水平基本达到了国际的先进水平。我们通过新中国成立60年来不同阶段对苏联、日本、欧美的学习,通过学习改造,兼收并蓄,逐步形成了自己的设计体系和设计思想。建筑给排水设计的发展也从为满足人民需求被动进步演变成了科学发展地主动适应和引导人民的用水需求和习惯。节水、节能、环保和可持续发展的思想成为建筑给排水设计的核心理念,无负压供水技术就是响应国家节能战略的产物。同时,建筑给排水在生活供水方面的理念经历了“卫生”“安全”阶段,开始进入了“健康”的阶段。我们认为仅仅是没有细菌、没有有害物质的生活用水是不够的,过度纯净的水对人体健康也没有好处,供水的更高要求是各种元素有益无害,浓度适当,舒适健康。


张明亮青岛三利集团董事长


我国60%的城镇居民采用二次供水,常常被用水难所困扰。随着居民小区的不断扩建和改造,楼房层数的不断加高,原有的自来水管网的压力出现不足,大部分地区普遍存在着用水高峰期高层上不去水,居民经常出现用水困难,这一现象在大中城市表现尤为突出。以往的解决办法是采取传统二次加压供水方式修水池,盖泵房。采取这种供水方式会带来四大弊端,即:投资大、水源污染严重、能源严重浪费和水资源浪费的问题。


要解决城镇二次供水污染问题,必须对二次供水设备进行一次技术革命,而首要的是解决人们的传统思想观念。

来源:科技日报

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