摘要：本文介绍了某看守所饮用水改造工程中，因工程特殊性带来的问题和解决方法，为了确保供水稳定性，该工程采用了反渗透直饮水净水设备、水加热和换热设备联用的饮用水系统，并且采用了闭孔发泡型覆塑薄壁不锈钢保温管。
关键词：直饮水；电热水锅炉；薄壁不锈钢管
笔者曾承接某市看守所、戒毒所饮用水改造工程，项目改造范围包括看守所、戒毒所两个监区，其中看守所含2个监区业务用房，监室104间，可容纳5720人；戒毒所有1个业务用房，监室48间，可容纳2880人。原饮用水系统建于二十年前，采用镀锌钢管供应饮用水，目前该系统已因锈蚀等原因不能满足使用要求，每天需要人工推车将饮用水罐送往各个监区，耗费大量人力物力，需要对原有的饮用水系统进行改造，建设一套独立的饮用水系统和供水管网系统以满足其需求。
该项目位于看守所和戒毒所监区，具有如下特殊性：1、人数多且无其他活动空间，每日须按时按量供水；2、根据监区管理制度，需要集中在8：00~9：00和17：00~18：00供水，用水时变化系数大；3、放置净水装置的无菌设备房在原有厨房中分隔出来，空间有限；4、施工过程中，旧燃油锅炉仍需使用以保证期间开水供应；5、监区进出场都需要进行检查，对施工人数有限制，且每日可施工时间短，工期紧张；6、后期可能增加洗浴热水系统，需要预留热水管道走管位置。针对上述问题，本项目设计中制定相应的解决方法，将在下文一一说明。
一、设计水量及净水系统选用
根据建设方提供的数据，整个监区可容纳8600人，结合实际情况以及《管道直饮水系统技术规程》CJJ110-2006发达地区居民用水需求，饮用水5L/cap·d，日总用水量43m³。设计中采用两套水处理量为2m³/h的直饮水净化系统组成，两套系统互为备用，正常情况净水设备每日累计工作时间11h（产水约44m³），当其中一套出现故障时，另一套设备每日运行22h，亦可满足短期用水要求。
净水系统采用反渗透工艺，工艺流程：原水泵→砂滤→炭滤→保安过滤→反渗透机组→臭氧杀菌→纯净水箱。净水机组有手动和自动控制两种方式，自动控制时，当滤罐进出水压差超过设定值或处理出水量小于设定流量，自动停用该设备并进行反冲洗，反冲洗需两台水泵同时启动以满足冲洗强度要求，反冲洗完成后正常进水，先从放水阀放5~10分钟水，确保出水达标后才恢复运行。
臭氧投加位于反渗透装置以后，经气水混合器（文丘里射流器和固定螺旋混合器）吸入纯水中充分混合后进入纯水箱，纯水箱内设置臭氧检测仪表，根据水中臭氧含量控制臭氧发生器的运作与投加，保证纯水箱中臭氧含量在规范要求的有效区间范围。
二、水加热系统
监区供应的纯水水温约为50℃，需要对净水设备处理的出水进行加热。热水设备出水温度按55℃计，冷水温度按广东地区全年最低水温10℃计，最大日用水量43m³，计算得最大日耗热量为1973700kcal，即2294KW·h。
考虑到监区不能有任何一天停水，即便在两套净水设备不能正常运作的期间，也需要直接把自来水“烧开”（加热到95℃高温），然后降至55℃再供给个监仓。因此热水锅炉出水温度按照95℃来设计，高温出水经不锈钢板式换热器进行热回收，利用回收的热量将进入锅炉前的冷水加热到50℃以上，再进入热水锅炉“烧开”，节约能源的同时又能避免出水温度过高，保证了后面蓄水供水乃至用水过程中的安全性。由于进出换热器和热水锅炉需要承压，根据《特种设备安全监察条例》的要求，出口水压大于或者等于0.1MPa（表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉，危险性较大。因此本设计采用三台功率90KW的电热锅炉并联使用，正常情况下每日运行9h，日产热量2430KW·h，加热系统原理见图1。
上述系统既不明显增加系统用电量，又能把所有冷水“烧开”后再降至55℃。在前面的净水系统可能出现故障的维修期间，即使不经过净水处理，仍能对自来水直接加热高温消毒后供监区使用，不会出现停水的情况。
三、设备摆放和系统切换
受场地条件限制，设备间原有的燃油锅炉和开水箱在改造工程施工过程中每天仍要使用，没有空间摆放纯水箱和热水箱，因此本工程设置临时纯水箱、开水箱于厨房外空地，并在管路上接临时水箱和预留远期水箱的分支处分别安装阀门及法兰接口，远期水箱管段先用法兰盲板封口。水处理、加热系统和临时水箱可正常投入运行后，拆除设备间原有的燃油锅炉及开水箱，腾出位置安装远期纯水箱、开水箱，管路连接完成后进行临时水箱和远期水箱的切换，最后拆除回收室外的临时水箱。
热水箱采用方形不锈钢保温水箱，材质为双层不锈钢填充聚氨酯，不设置溢流管，改为设置水位控制器和空气呼吸器，以保证纯水不受污染。
在设计过程中，笔者按照系统切换的需要设置了一系列的控制阀门，在正常情况下工艺流程为：原水罐→净水设备→纯水箱→加热设备→热水箱→热水变频泵组→用水点；当两套净水设备同时出现故障时可直接从原水罐抽水加热，此时工艺流程调整为：原水罐→加热设备→热水箱→热水变频泵组→用水点；而当热水加热系统出现故障时，变频给水泵组亦可直接从纯水箱中抽取纯净水送至监区用水点，此时工艺流程改为为：原水罐→净水设备→纯水箱→热水变频泵组→用水点。
四、系统控制方式
因场地有限，热水箱尺寸有效容积只有17m³，纯水箱有效容积12m³，监区集中在8：00~9：00和17：00~18：00供水，一次约供半天水量。当监区入住率小于80%时，热水箱一次贮水即为日用水量的一半；若按最高日用水量计算，在输水过程中需要持续从纯水箱抽水加热，补充至热水箱，当三台锅炉同时开启时，一小时内制备温水量约5m³，满足用水要求。
按照上述水量要求，热水锅炉控制采用以下方式：
（1）若热水箱后给监区供水的变频给水泵主泵未启动，热水箱水位低于常水位20cm时开启第一套锅炉，水位低于常水位40cm时开启两套锅炉，水位低于常水位60cm时三套锅炉同时启动加热；（2）若变频给水泵主泵已启动，纯水箱水位低于常水位10cm时开启第一套锅炉，水位低于常水位20cm时开启两套锅炉，水位低于常水位30cm时三套锅炉同时启动加热。
与之相对应，净水设备采用以下控制方式：
（1）若热水箱后加热水泵未启动，纯水箱水位低于常水位20cm时开启第一套净水设备，水位低于常水位40cm时两套净水设备同时制水；（2）若加热水泵主泵已启动，纯水箱水位低于常水位10cm时开启第一套净水设备，水位低于常水位20cm时两套净水设备同时制水。
按此控制方式，可保证水箱及时补充纯水和热水，尽可能避免出现供水不足的情况。
另外，本项目还要求设备兼顾管网消毒的需要，通过调节热水箱的设定温度，在晚间对保温水箱的水再加热，可将水箱热水加热至70℃以上，在夜间监区不用水的时间开启循环管道末端的阀门和循环泵，可使热水在各个管段循环流动，持续10分钟以上，即达到管网消毒的目的。
五、输水管材的选用和工艺简介
由于监区管理制度严格，每日可进场施工的时间只有4~5个小时、工期紧张，而传统的管道保温工艺，在管道外包橡塑保温棉耗时较长。因此，本项目采用成品的闭孔发泡型覆塑薄壁不锈钢保温管，一方面，采用强度高、耐腐蚀、防锈的不锈钢管可降低后期管网出现故障的可能；另一方面，采用成品保温管可缩短施工周期，降低了施工过程对空间的要求，减少施工垃圾的产生，把对监区日常管理的影响减至最小，该管材断面见图2。成品保温管最大管径为DN100，DN>100的需要采用薄壁不锈钢管，外包泡沫橡塑保温层（设备房锅炉出水至保温水箱部分采用岩棉保温层）。保温层厚度见表1。
从表上可以看出，在满足保温效果的前提下，闭孔发泡型覆塑保温管的保温层厚度较小，在管沟走管的时候可以节省管沟的空间。DN≥80的管道以及设备间、水表组、阀门阀件、膨胀节等需拆卸的部位处均采用法兰连接，取水龙头处采用内螺纹转换接头，其余部分采用双卡压式连接，管道接口处先剥离发泡材料，连接完成后外包泡沫橡塑进行保温。明装的保温需在安装完成后采取外包金属膜等防晒和保护措施。
六、供水分区和埋管方式
根据建筑物的分布情况、功能分区以及提供舒适使用水压的要求，设3个供水区，分区如下：一区：看守所外围监仓、管教用房及监区办公室；二区：看守所院内两排监仓、管教用房；三区：戒毒所监仓、管教用房及监区办公室。
因监区计划为女子监仓、病人监仓完善洗浴热水管网系统，为方便后期增加管线，避免多次开挖，本工程在穿越道路和广场位置采用管沟走管的方式，管径大的热水管道安装在管沟下部，管径小的回水管安装在管沟上部，根据近期和远期管线规划，设计能安装2~12条管道的不同规格管沟，满足未来加装和改造系统的要求。
七、总结
简单看来，设备房内的系统似乎略嫌累赘，既有反渗透净水设备，又把水加热烧开，二者都能提供安全的饮用水，功能有重复的嫌疑。然而两套系统联用有着如下实际意义：第一，净水设备可以把自来水中的各种离子杂质降到最低水平，极大限度的避免换热板和锅炉结垢老化的情况，方便日常管理维护；第二，即使不加入开水系统，监区也有需要为用水点提供温度适宜的饮用水，换热板和锅炉联用又能再不浪费能源的前提下，把水烧开后多余的热量进行回收，最终把适宜饮用的温水输送出去；第三，加入开水系统还能满足管网消毒的需要。因此两套系统既不矛盾，又能互补，这样的配置能更好的适应监区人口高度集中，对用水安全和系统稳定性要求很高的场所。
参考文献：
[1]CJJ 110-2006，管道直饮水系统技术规程[S].
[2]CECS 277-2010，建筑给水排水薄壁不锈钢管连接技术规程[S].
论文作者:崔满常
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：水箱论文; 水位论文; 净水论文; 系统论文; 设备论文; 用水论文; 饮用水论文; 《基层建设》2019年第12期论文;