管道直飲水系統解決方案
目前市場上純凈水的供給主要以瓶裝和罐裝為主，雖然其具有便捷、運輸方便等優點，但從造價成本方面來考慮，管網供水不失為一種更經濟、方便的供水方式。由于目前國內還沒有關于純凈水管網設計的標準、規范，現綜合筆者對多個純凈水工程的設計經驗和體會，針對純凈水管路設計總結了幾點看法，敬請同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1 管網布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現象，整個供水管網應布置成同程式循環管路，圖1是筆者常采用的幾種布置方式。圖1(a)適用于高度<50 m、立管數較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環泵既可放在屋頂，也可放在地面設備間;后者的循環泵應放在地面，而且管路中要考慮減壓問題。
(d)適用于多幢多層或小區建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網形式，都必須進行管網平差，否則仍然有可能存在回水不暢、“死水”的問題。
2 水力計算依據
就優質水而言，目前人們只是用來直飲而基本未作他用，所以其用水量與建筑物的性質基本無關。而建筑生活給水管道設計秒流量公式：qg=0.2 αNg+kNg中的α、k值主要決定于建筑物的用途，所以應用此公式來計算優質水的設計秒流量既不合理也不準確。
2.1 流量
筆者認為，根據1981年出版的《室內給水排水工程》教材中的公式：
qg=0.347(Qp) 0.5 (1)
式中 qg——計算管段的給水設計秒流量，L/s
Qp——平均日用水量，m3/d
對于僅供飲用的優質水，影響其用水量的主要因素是用水量標準和使用人數，即有：
Qp=n·qd/1000 (2)
式中 qd——用水量標準，L/(人·d)
n——用水人數
把式(2)代入式(1)有：
qg=0.347(n·qd/1000) 0.5 (3)
式(3)即為優質水的設計秒流量公式，而用水量標準又受季節和地域的影響，如北方地區用水量標準為5 L/(人·d)左右，南方地區在8 L/(人·d)左右。另在《建規》中可查出一個飲水器噴嘴的額定流量為0.05 L/s，代入式(3)有：
對于南方地區：0.05=0.347·(n·0.008) 0.5
n≈2.6人
對于北方地區：0.05=0.347·(n·0.005) 0.5
n≈4.15人
由此可知，對于南方地區不論是住宅還是辦公樓，當超過3人時，都應增設飲水器噴嘴，一般按每增加3人再增加一個噴嘴計;而北方地區則在超過5人時就應增加一個噴嘴。
2.2 流速
根據筆者經驗，純凈水管路設計中的立管流速一般控制在0.3～0.6 m/s，橫干管控制在0.6～1.0 m/s之間為宜。
2.3 管徑
為保證水質，最大供水管的管徑≯DN50，其余管徑按計算確定。
2.4 i值的確定
幾種常用管材的單位長度沿程水頭損失計算公式如下：
①塑料管：i=0.000915Q 1.774 /d 4.774 j
②不銹鋼管：與鋁塑管同，根據Darcy Weisbbah公式可推出
③鋁塑復合管：i=0.024 6(Q 1.75 γ 0.25 )/d 4.75 j
式中 Q——計算流量，m 3 /s
γ——運動粘滯度，m 2 /s(一般10 ℃時取1.297×10 -6 m 2 /s，其值隨溫度變化)
dj——管道計算內徑，m
i——管道單位長度水頭損失，Pa/m
各種管材的局部水頭損失按沿程損失的20%～30%計。
3 供水方式
總的來說，管道純凈水的主要供水設備有循環泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設備的幾種組合。
循環泵可根據建筑物的規模及具體情況而設置，這種方式要求循環泵定時循環且應避開用水高峰以延長水泵的使用壽命。泵啟停次數不宜過繁，最好不要超過6次/h，循環流量按給水流量的80%計。此供水方式的優點是既可保證水量、水壓的要求，又可節能。缺點是：制水設備只能放在屋頂，對建筑的要求很高而且給安裝維修、管理帶來不便。
②變頻供水
a.變頻泵+循環泵+電磁閥聯合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關閉，變頻泵根據用戶用水情況自動變頻供水。夜間變頻泵停止工作，電磁閥打開，循環泵工作。循環水量可按給水量的100%計，循環時間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應又可節約電能，缺點是使用了變頻設備造價較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統中有兩臺變頻泵(一用一備)，互為備用。控制變頻泵的最小流量為總用水量的40%為循環流量(A)，當無用戶用水時，變頻泵的循環流量為A;當用戶用水量A時，隨著電機轉速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進行變頻供水，此時回水管中循環回水流量為零。如果把變頻泵的最小流量設定得很小的話，管路中循環流速就很小，效率低，節能不顯著;而若把變頻泵的最小流量設定得>總用水量的40%，流速就會很大，水質不能保證，因此把變頻泵的最小流量控制在總用水量的40%為宜。與方法a相比，在用水量
c.變頻泵+循環泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，制水量定為用水量的1.5倍，不論有無用戶用水，循環回水流量都按制水量的1/3倍循環，變頻泵則根據用戶用水量的變化進行變頻供水。與方法b相比，循環管路保持常循環狀態，但制水設備增加，投資增大，占地較大，耗電多。
4 供水管材
幾種常用的純凈水管材如下：
①不銹鋼管。優點：抗高壓能力強、抗腐蝕、抗銹能力強;缺點：造價高。
②硬聚氯乙烯管(UPVC)。優點：抗銹、內壁光滑、水力條件好、易于粘合、價廉;缺點：粘接接口易老化、承高壓能力較差。
③交聯聚乙烯管(PEX)。優點：耐溫性好、耐壓，耐穩定性和持久性好;缺點：只能用金屬連接件、價高。
④鋁塑復合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優點：保留了聚乙烯管和鋁管的優點，又避免了各自缺點，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數小;缺點：整體壁厚不均，影響管件連接質量，采用專用銅接頭，價格較貴。
⑤聚丙烯管。優點：耐溫、耐寒、耐高壓，價廉;缺點：易龜裂，同等壓力溫度小，管壁最厚。
綜上可看出，各種管材各有優缺點，用戶應從實際出發合理選用，但必須保證所選管材不會給純凈水帶來管道的二次污染。從筆者做過的多個管道純凈水的管路設計來看，大部分運行良好，沒有出現明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。