“自來(lái)水”被人們稱(chēng)之為“城市的生命線(xiàn)”。當建筑技術(shù)的發(fā)展讓人們的住所平地而起,超高層大樓鱗次櫛比聳立在現代城市里的時(shí)候,如何將水送到同樣的高度并不是一件輕而易舉的事情!白詠(lái)水”來(lái)之不易,也絕非自來(lái)。新中國成立六十年來(lái),我國的建筑供水事業(yè)走過(guò)了一條從沿承舊路、不斷摸索再到自主創(chuàng )新的發(fā)展之路。中國人在解決水與高度這一命題的過(guò)程中,發(fā)揮了自己的智慧與創(chuàng )造,開(kāi)辟了安全供水的新時(shí)代
轱轆搖轉,井繩結纏。自掘土挖坑打出第一眼水井開(kāi)始,解決“水與高度”的問(wèn)題,便成為人類(lèi)生活中最重要的內容之一。
也許你并沒(méi)有太注意,水塔供水方式的產(chǎn)生,就如同互聯(lián)網(wǎng)改變了我們的生活方式一樣,從“轆轤井”汲水到“自來(lái)水”的跨越已經(jīng)成為人類(lèi)生活進(jìn)步的重要標志。時(shí)至今日,我國不少欠發(fā)達地區還沒(méi)有解決自來(lái)水的問(wèn)題,還在致力于推動(dòng)健康衛生的“自來(lái)水工程”。
水塔供水——要蓋樓必建塔的歲月
在北京東直門(mén)立交橋的東北角,一個(gè)名叫清水苑的居民區里,聳立著(zhù)兩座典型的建筑。一座是體態(tài)雍容的綠頂圓亭,這就是北京第一個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)——“京師自來(lái)水公司”的舊址標志;另一座是由原“京師自來(lái)水公司”蒸汽車(chē)間改造的“北京自來(lái)水博物館”,在這里記錄著(zhù)北京供水事業(yè)的全部歷史。
歷史上,北京城區居民都自打土井,用“轆轤”取用淺層地下水。據史料記載,1908年,京師自來(lái)水公司開(kāi)工興建,并最終于1910年3月正式落成供水。直到1949年,北京城區還僅有這一座水廠(chǎng)。
京師自來(lái)水公司的成立,可謂中國自來(lái)水事業(yè)發(fā)展史上最具濃墨重彩的一筆。自來(lái)水不僅方便了千家萬(wàn)戶(hù)的飲水,更重要的是改善了人們的飲水衛生狀況,大江南北許多因水源污染而引發(fā)的傳染病得以遏制。
北京第一座水塔是與京師自來(lái)水公司同時(shí)建立的,1910年由德國設計師設計建造,直到1957年才被拆除。在東直門(mén)水塔之后很長(cháng)一段時(shí)期里,“水塔”成為中國當時(shí)“大城市”的標志。
“我的中學(xué)曾是日軍占領(lǐng)時(shí)期日本紡織廠(chǎng)的一座三層宿舍樓,旁邊就是一座紅磚水塔!泵慨敾貞浧鹉晟偾髮W(xué)的時(shí)光,青島市科技局都興恩處長(cháng)的腦海里,總是會(huì )浮現出那座斑駁漬舊的水塔。
與都興恩的記憶相仿,在許多老人的眼中,水塔就是一個(gè)時(shí)代的象征。隨便翻看幾十年前的老照片,無(wú)處不是排排磚樓必配一水塔的圖景,張張記錄著(zhù)那段要蓋樓必蓋塔的歲月。
所謂水塔供水就是先用水泵把經(jīng)過(guò)消毒的干凈水抽到水塔頂部箱體內,再依據水塔自身高度產(chǎn)生的落差,自然形成水的壓力,經(jīng)過(guò)城市供水管線(xiàn)流到千家萬(wàn)戶(hù)。
這種方式的自來(lái)水在地面建筑多為平房和低層樓房的時(shí)期無(wú)疑是完全可以滿(mǎn)足的。解放初期我國大多數城市大都是采取水塔供水的方式。但是隨著(zhù)城市樓房的不斷升高,供水壓力的不足暴露無(wú)疑。面對越來(lái)越多的高層樓房拔地而起,如何將自來(lái)水輸送到高層樓房的頂層成為高層建筑供水技術(shù)的新命題。
1958年,以人民大會(huì )堂、北京飯店、民族飯店、華僑大廈等“十大建筑”的陸續竣工為標志,中國高層建筑的“樓頂水箱供水”技術(shù)開(kāi)啟了新的時(shí)代。
密封罐供水——見(jiàn)證中國創(chuàng )造
陳忠潮是中國建筑設計院的第一代老專(zhuān)家,北京飯店的供水設計任務(wù)落在了他的身上。當時(shí)的北京飯店是名副其實(shí)的京城“超高層”建筑。很顯然,東直門(mén)水塔不能滿(mǎn)足頂層的供水需要。如果在旁邊再建一座水塔,那么既要增加建筑成本預算,又要延誤工期,整體上來(lái)看還不美觀(guān)。經(jīng)過(guò)無(wú)數次的計算,參照前蘇聯(lián)的經(jīng)驗,陳忠潮采取樓頂建大水箱、樓下設加壓水泵的方式,將水先抽到樓頂水箱,成功解決了北京飯店的供水需求。隨后,這一技術(shù)相繼在“十大建筑”上使用推廣,直到今天,還有不少的城市舊樓房仍在使用這一供水方式。
然而,如同“水塔供水”的技術(shù)局限性一樣,樓頂“水箱供水”方式的不足很快暴露無(wú)遺。
“頭重腳輕”的建筑供水不僅給防震施工、節約成本等提出了難題,而且在用水過(guò)程中也出現了問(wèn)題。由于頂層水壓不足,底層水壓太強,造成頂層房間“涓涓細流”而底層房間“噴涌而出”。
隨著(zhù)文革的到來(lái),我國供水事業(yè)從此陷入了十多年的停滯。
直到廣州東方賓館的建設完工,采用“減壓閥”減壓技術(shù),實(shí)施分層減壓供水,以其為代表才徹底解決這一難題。
“水箱供水”的另一個(gè)問(wèn)題——水質(zhì)衛生也一直困擾著(zhù)人們。由于水箱長(cháng)期暴露在光天化日之下,風(fēng)沙降雨,垃圾鳥(niǎo)尸無(wú)所不有。甚至夏天有人竟然把它當成澡堂子在里面洗澡。因此,高樓供水呼喚著(zhù)新的技術(shù)出現。
上世紀八十年代初期,沐浴著(zhù)改革開(kāi)放的春風(fēng),我國高層建筑供水事業(yè)又一次迎來(lái)了科技的春天,密封罐供水技術(shù)開(kāi)始普及。
所謂密封罐供水,就是將原來(lái)建在樓頂的大水箱密封成一個(gè)大水罐放在樓房的底下,并在其旁邊建一個(gè)大蓄水池。然后先從城市自來(lái)水管網(wǎng)干線(xiàn)中抽水把蓄水池裝滿(mǎn),再用水泵注入到密封罐里,同時(shí)往密封罐里加氣壓。根據不同的樓房高度設置不同的壓力,實(shí)現對樓房的自來(lái)水供應。
據建筑給排水標準委員會(huì )專(zhuān)家組組長(cháng)姜文源回憶,在第一個(gè)五年計劃時(shí)期,北京洗印廠(chǎng)就開(kāi)始自行設計密封罐氣壓供水。但由于當時(shí)僅僅是自產(chǎn)自用,尚未形成商品化生產(chǎn)。直到1982年,北京建筑設計院的肖正輝在北京勁松小區推廣密封罐氣壓供水時(shí),采取與廠(chǎng)家合作、統一標準供貨的方式,才真正開(kāi)始了普及化、商品化的進(jìn)程。
當時(shí)由于氣壓罐里沒(méi)有隔膜,水與空氣相接觸,氣和水混合加壓,所以水龍頭里流出的是夾雜著(zhù)氣體的乳白色“牛奶水”。這種密封罐雖然一定程度上解決了二次供水的污染問(wèn)題,但要不斷地向罐內補充氣體以保持壓力穩定,所以非常不節能。
1983年,北京建筑設計院的李義與北京平谷縣克頭隔膜壓力供水罐廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)的“帽型隔膜式氣壓供水技術(shù)”解決了“牛奶水”難題!坝靡粔K隔膜從中部將罐內空間一分為二,使水與空氣隔離。通過(guò)調節水與空氣的體積變化調節壓力!庇捎诟裟ど舷逻\動(dòng)時(shí)的形狀很像寬檐帽,姜文源形象地用《上海灘》里“許文強的禮帽”來(lái)形容這種革新。
帽型隔膜技術(shù)的出現,創(chuàng )造性地將水與空氣分開(kāi),保證了罐內氣壓的穩定與節能。這一革新成為最初的真正意義的密封罐供水設備。但是,由于隔膜不停運動(dòng)而導致的易磨損狀況,又成為新的難題。
1985年,由姜文源設計的囊型隔膜密封罐徹底解決了這個(gè)易損難題。河北保定太行集團憑借非凡市場(chǎng)洞察力,毅然放棄已經(jīng)相對成熟的帽型隔膜產(chǎn)品,與姜文源合作牢牢把握住囊型技術(shù),一躍成為八十年代后期供水設備行業(yè)的龍頭老大。在此期間,氣壓給水工業(yè)協(xié)會(huì )的成立,也標志著(zhù)最早的產(chǎn)學(xué)研結合初現成效。
雖然密封罐供水日漸普及,但是它的最大缺陷是壓力不穩。年長(cháng)一些的人們一定都有著(zhù)這樣的生活記憶:每當日近中午和黃昏,大多數人家開(kāi)始下廚張羅的時(shí)候,水龍頭里的水就開(kāi)始了時(shí)粗時(shí)細、時(shí)有時(shí)無(wú)的“表演”。這就是當時(shí)居民用水的真實(shí)寫(xiě)照。
真正解決“不穩問(wèn)題”的是變頻技術(shù)的普及,這被業(yè)內稱(chēng)之為中國供水事業(yè)劃時(shí)代的進(jìn)步。
據中國建筑設計研究院老專(zhuān)家楊世興回憶,1978年,霍英東先生興建的廣州白天鵝賓館在全國第一家應用變頻供水技術(shù)。由廣州市設計院專(zhuān)家李應成主持的“廣州市白天鵝現代化大型旅游賓館綜合設計”獲1986年廣東省科技進(jìn)步二等獎,其中的給排水設計獲國家科委“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎”。
從此,各地紛紛引進(jìn)和采用變頻供水技術(shù),人們撕下了水壓不穩的舊歷,中國高層建筑供水進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。
然而,變頻供水技術(shù)雖然解決了密封罐自身供水不穩的問(wèn)題,卻沒(méi)有甩掉二次供水污染的“桎梏”,因為注入密封罐的水是從旁邊的水池中抽取的,這就存在著(zhù)在抽水之前的水池中二次水污染的嫌疑。
由此,一項由中國創(chuàng )造的安全供水新技術(shù)應運而生。
無(wú)負壓供水——開(kāi)啟安全供水新時(shí)代
不管是水箱供水還是密封罐供水,都需要另建一個(gè)貯水池,因而都存在著(zhù)二次污染的問(wèn)題。2007年3月,廣州花都區某住宅樓樓頂蓄水池中,發(fā)現一具已死亡4個(gè)月的女童尸體?膳碌氖钦麠澊髽抢500多人一直使用著(zhù)這種被污染的“生活用水”;今年7月,河南周口市城市信用社家屬院的部分居民在接水做飯時(shí),發(fā)現自來(lái)水里竟有黑渣和小蟲(chóng)子,經(jīng)查是水表表池和樓頂露天蓄水池受到二次污染所致;同樣是今夏,由于連續降雨,蘇州某小區樓下供水池被污染,居民家里的自來(lái)水散發(fā)出一股“被垃圾泡過(guò)了一樣”的味道……
那么,為什么不把水泵與市政自來(lái)水管網(wǎng)直接相連而非要多此一舉再建一個(gè)水池呢?
實(shí)際上,當水泵與市政管網(wǎng)直接連接時(shí),就會(huì )產(chǎn)生負壓而影響周邊用戶(hù)的正常用水。因此,1994年以國務(wù)院令發(fā)布的《城市供水條例》嚴格禁止將生活用水泵直接連接在市政管網(wǎng)上。這就是另建蓄水池的原因,也是我國開(kāi)創(chuàng )無(wú)負壓供水技術(shù)的起源。
時(shí)間定格在1995年的秋天,青島遠洋公司宿舍樓所用的供水不銹鋼罐,正在進(jìn)行例行清洗!班!”工人隨口吐到罐底的一口痰,引來(lái)了旁邊一位中年人的注意與疑問(wèn):“怎么能往這里吐痰呢,這裝的可是生活用水!”“嗨,誰(shuí)會(huì )管這閑事!”工人滿(mǎn)臉不屑地答道?粗(zhù)這口痰和滿(mǎn)罐底的煙灰、舊飯盒,這位結實(shí)的山東漢子一聲不響地走了。
回想當年的所見(jiàn)所感,山東三利集團董事長(cháng)張明亮依舊難掩激動(dòng)。三年后,由他主持研發(fā)的“變頻調速無(wú)吸程(無(wú)負壓)增壓給水設備”通過(guò)了山東省科委的成果鑒定。被一口痰所激勵的張明亮,正在用無(wú)負壓供水技術(shù)的不斷探索,去兌現健康安全飲水的心愿。
作為一種高效節能的給水方式,無(wú)需人工手動(dòng)調節,無(wú)負壓供水泵由變頻控制系統電腦控制,可以直接連接在市政自來(lái)水管網(wǎng)上;在保證市政管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓的同時(shí)還可充分利用市政管網(wǎng)原有壓力節約能源。
同時(shí),由于整個(gè)過(guò)程都是在全密閉狀態(tài)下運行,不需要再建蓄水池,從而避免了水質(zhì)的二次污染。今天,以昆侖飯店等高層建筑為代表,無(wú)負壓供水技術(shù)已經(jīng)逐漸成為超高層建筑的供水方式。
反觀(guān)新中國成立六十年的供水技術(shù)史,伴隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,高層建筑供水設計的理念也發(fā)生了很大的變化。從保證有水到節能、環(huán)保,再到安全、節約、健康、舒適。今天的供水技術(shù),已經(jīng)實(shí)現了從人力到自動(dòng)、從低層到高層、從原始到專(zhuān)業(yè)的三大跨越,在給人們提供更加舒適便捷生活的同時(shí),開(kāi)辟了安全、健康供水的新時(shí)代。
親歷者說(shuō)
姜文源 我國著(zhù)名給排水行業(yè)專(zhuān)家
我國供水行業(yè)六十年來(lái),在供水范圍經(jīng)歷了一個(gè)從小到大,從城市至農村,從室外集中供應至室內分散供應,從底層供水至層層供水,從只供冷水至供冷熱水、直飲水,從簡(jiǎn)易到復雜、到全方位、優(yōu)質(zhì)供水。供水技術(shù)經(jīng)歷了水箱供水、氣壓供水、變頻供水、減壓閥減壓供水和無(wú)負壓供水(或稱(chēng)管網(wǎng)疊壓供水)等發(fā)展階段,這是一個(gè)既與國民經(jīng)濟的發(fā)展密切相關(guān),又與人們生活緊密聯(lián)系在一起的領(lǐng)域,是一個(gè)不可缺少也無(wú)可替代的行業(yè)。
當前,供水行業(yè)面臨著(zhù)一個(gè)大幅度提高水質(zhì)標準,全面改造供水工藝和供水管網(wǎng)的關(guān)鍵時(shí)機,同時(shí)也面臨著(zhù)水資源貧乏、產(chǎn)業(yè)結構發(fā)生深刻變化的現狀。如何進(jìn)一步推進(jìn)節能、節水技術(shù),防止壟斷弊病,向人們和各行業(yè)供應更好、更多、更優(yōu)的水是我們的企求和目標。
趙鋰 中國建筑設計研究院機電設計研究院院長(cháng)
進(jìn)入21世紀,我國建筑給排水設計行業(yè)在不斷發(fā)展的過(guò)程中終于日臻成熟,總體水平基本達到了國際的先進(jìn)水平。我們通過(guò)新中國成立60年來(lái)不同階段對蘇聯(lián)、日本、歐美的學(xué)習,通過(guò)學(xué)習改造,兼收并蓄,逐步形成了自己的設計體系和設計思想。建筑給排水設計的發(fā)展也從為滿(mǎn)足人民需求被動(dòng)進(jìn)步演變成了科學(xué)發(fā)展地主動(dòng)適應和引導人民的用水需求和習慣。節水、節能、環(huán)保和可持續發(fā)展的思想成為建筑給排水設計的核心理念,無(wú)負壓供水技術(shù)就是響應國家節能戰略的產(chǎn)物。同時(shí),建筑給排水在生活供水方面的理念經(jīng)歷了“衛生”“安全”階段,開(kāi)始進(jìn)入了“健康”的階段。我們認為僅僅是沒(méi)有細菌、沒(méi)有有害物質(zhì)的生活用水是不夠的,過(guò)度純凈的水對人體健康也沒(méi)有好處,供水的更高要求是各種元素有益無(wú)害,濃度適當,舒適健康。
張明亮 青島三利集團董事長(cháng)
我國60%的城鎮居民采用二次供水,常常被用水難所困擾。隨著(zhù)居民小區的不斷擴建和改造,樓房層數的不斷加高,原有的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現不足,大部分地區普遍存在著(zhù)用水高峰期高層上不去水,居民經(jīng)常出現用水困難,這一現象在大中城市表現尤為突出。以往的解決辦法是采取傳統二次加壓供水方式修水池,蓋泵房。采取這種供水方式會(huì )帶來(lái)四大弊端,即:投資大、水源污染嚴重、能源嚴重浪費和水資源浪費的問(wèn)題。
要解決城鎮二次供水污染問(wèn)題,必須對二次供水設備進(jìn)行一次技術(shù)革命,而首要的是解決人們的傳統思想觀(guān)念。(李國敏)
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