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摘要：本文对高层住宅水表自转问题进行了调查，通过对各种现象的分析，研究，提出了解决的办法。
关键词：高层 水表 自转
中图分类号：TV4文献标识码：A
近年南昌建设进行得如火如荼，一批批高层住宅如雨后春笋般拔地而起。高层住宅可节约城市土地面积，开阔居民视野，增强室内通风换气效果；但相应地，也存在诸于抗震、消防等级增高等问题。本文就笔者全程参与处理的一起高层住宅区水表自转问题为纲，分析原因，提出此类问题的解决思路和方法。
1 概況
南昌市某机关住宅区，三幢24层建筑，顶层复式，剪力墙结构，总建筑面积约20000m2。设有公用地下室，生活水泵设在地下室水泵房、并带稳压罐。给水系统采用上供系统，分低、中、高三区，低区给水由市政直接供给，中高区给水由变频泵供给，给水立管和支管均采用钢塑管材。该工程2012年建成并投入使用。
使用后，先后有住户反映水表存在自转现象：有的住户没有入住，水表有计量；有的住户月用水量达九十多吨，与国家规定的每人每月2t的用水标准数据偏差太大。住户难以接受，拒交水费，并要求维修。
2 初步调查和处理
接住户反映后，相关部门高度重视，建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和设备厂家共同组成调查组，对此问题进行处理。
现场调查发现，水表自转现象均发生在给水中、高区的末端；有时只是其中的几块转，有时整个表井内水表都转；无人用水时，水表也转动，先正转几圈，再反转几圈，正转和反转的圈数不相等，且正转的圈数大于反转。
汇总问题后，调查组从一些常见导致水表自转的原因出发，逐个采取措施分析和排除。
（1）内部用水器具漏水或微量补水，例如马桶水箱漏水、水龙头不严、热水器补水等情况，从而有用水量产生。关闭内部用水器具前阀门，仍存在水表自转现象，排除该因素。
（2）表后内部管网有漏水点，且漏水点比较隐蔽，不易被发现，水表正常记数，容易误认为“自转”。经施工单位对相关住户进行水压试验，发现管道无渗漏现象。
（3）水表质量问题或方向装反。检查中发现有一户水表方向装反，施工单位重新安装后，水表仍有自转现象。现场抽样送检水表，结果表明无质量问题。
3 问题解决
从地下室泵房到管道井内部，调查组再次详细检查。发现各分区给水系统立管最高点未设置任何排气装置，当即意识到这就是造成水表自转的罪魁祸首。讨论分析后，调查组决定采取以下措施：
（1）排放管道内空气。将表前阀门关闭，打开表后所有的龙头、堵头，尽量排空管道内的空气，减少水中的含气量；再打开表前阀门，同样放水1～2分钟进行排气。
（2）在每个分区（包括低区）系统立管顶端加装排气阀，排除积聚的气体。
（3）减小稳压罐的压力变动范围，由原来的±10℅，重新设置为±5℅。
（4）为彻底解决问题，对住户负责，在所有水表前加装止回阀。
完成以上处理措施后，复检后没有再发现水表自转问题，住户均表示满意。
4 原因剖析
表面上是未设排气装置导致本住宅楼产生水表自转；而根本原因是流体具有压缩性，在管网内存有集气、管网压力变化幅度大等外界条件下导致。
4.1 流体的压缩性
流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性[1]。流体分液体和气体，此处液体即水。设某一体积V流体，密度为ρ，当压强增加dp时，体积减小，密度增大dρ，压缩系数β定义式为式1。
水在温度为0℃时，不同压强下的压缩系数见表1。由表1可知，水的压缩性很小，只在水击、热水采暖等问题才考虑，其他情况可忽略不计。
表1 水的压缩系数（0℃时）m2/N
气体具有显著的压缩性，压强变化对气体密度影响很大，在温度不过低且保持不变、压强不过高时，服从理想气体状态方程式，简化为式2。
据此，给水管网中由于积聚有不凝性气体，当管网内压强变化时，会导致流体压缩或膨胀。
4.2 管网压强变化
管网运行或静止、特别是由静转动时，由于稳压罐内气体损耗、水泵电压不稳定、末端任一用水器具的开关，不可避免造成管网压力波动。关于压强变化，在工程现场存在两个常见认识误区。
（1）压强分动压、静压、位压，总压为三项之和，在工程现场中很少加以详细区分，以上式1、2及表1中为静压。在给水管网中，以立管为例，各处动压变化不大，随高度增加，位压增大，再扣除掉沿线压损，静压是逐渐降低的。区别于高度越高、压强越大的常见说法。
（2）由表1可知，水的压缩系数随压强增大而减小，而不是一般认识中的增大。一般工程压强都在1MPa以下，β的绝对变化量非常小，本文分析不计水的压缩。
4.3 管网局部集气
众所周知，在管网最顶端以及局部上翻的管段中，容易产生集气现象，特别是管内流速偏小时。设计或施工中如不加重视，极易遗漏此处的排气设施安装。
4.4 现象分析
本住宅区由于未在相关部位设置排气装置，使得立管顶端及户内水表后管道内存有大量气体。基于此，水表自转基本都发生在每个分区系统的上面几层。
当管网压力波动，户内管中气体由于压强增高被压缩，表后管道内的空间伸缩很大，且气囊对瞬时水流的产生及强度有放大作用，由此而产生的水表自转量较多。
水表是一种机械产品，通过水流推动内部叶轮转动，带动指针，达到计量水量的目的。当前，水表生产企业为了顺应供水企业的需求，不断进行技术创新，使水表的灵敏度大大提高，只要稍有外力作用就会转动产生读数。
当不用水时，水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水，当管网压力升高时，表后管中的流体体积会因压力增加而缩小，此时就会有微量的水通过水表，产生正转；当压力降低时，表后管中被压缩的流体因压力降低而膨胀，同样会有微量的水通过水表，即是反转。机械表在进水时是下进上出，推动齿轮正转，而倒过来进水时是上进下出，推动齿轮反转，正反向进水阻力不同，反映在水表上的读数相差很大。
水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量，水表前安装止回阀可以减少水表自转的频率，即很好地解决压力波动造成的水表自转问题。其原理是：干管压力升高，微小流量流入水表，水表正转一点，但是干管压力降低时，没有微流量返回管网，因此当管网再次压力升高时，就没有微流量通过水表了。
5 结束语
（1）水表自转问题涉及到居民的切身利益和正常生活，需引起重视，妥善处理，以防矛盾升级。
（2）水表自转是个综合性问题，由很多细小因素叠加造成，需经过详细调查后确定原因和解决方案。
（3）相关单位对热水采暖管网的排气问题相当重视，但对常温给水管网排气问题却经常不够重视。完全杜绝水表自转，需要各单位严格按规范规程操作，加强责任心和技术积累。本次检查中，还发现水表安装离立管过近，水表前后无直线管段，从而水压的变化容易对水表叶轮造成干扰。根据文献3要求：螺翼式水表安装，表前与阀门应有不小于8倍水表接口直径的直线管段。但由于是已建工程，且空间狭小，无法改造。
参考文献：
[1]龙天渝，蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社，2004. [2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[GB50242-2002].中国建筑工业出版社，2002. [3]建筑给水排水及采暖工程设计规范[GB50015-2003].中国建筑工业出版社，2003.
关键词：高层 水表 自转
中图分类号：TV4文献标识码：A
近年南昌建设进行得如火如荼，一批批高层住宅如雨后春笋般拔地而起。高层住宅可节约城市土地面积，开阔居民视野，增强室内通风换气效果；但相应地，也存在诸于抗震、消防等级增高等问题。本文就笔者全程参与处理的一起高层住宅区水表自转问题为纲，分析原因，提出此类问题的解决思路和方法。
1 概況
南昌市某机关住宅区，三幢24层建筑，顶层复式，剪力墙结构，总建筑面积约20000m2。设有公用地下室，生活水泵设在地下室水泵房、并带稳压罐。给水系统采用上供系统，分低、中、高三区，低区给水由市政直接供给，中高区给水由变频泵供给，给水立管和支管均采用钢塑管材。该工程2012年建成并投入使用。
使用后，先后有住户反映水表存在自转现象：有的住户没有入住，水表有计量；有的住户月用水量达九十多吨，与国家规定的每人每月2t的用水标准数据偏差太大。住户难以接受，拒交水费，并要求维修。
2 初步调查和处理
接住户反映后，相关部门高度重视，建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和设备厂家共同组成调查组，对此问题进行处理。
现场调查发现，水表自转现象均发生在给水中、高区的末端；有时只是其中的几块转，有时整个表井内水表都转；无人用水时，水表也转动，先正转几圈，再反转几圈，正转和反转的圈数不相等，且正转的圈数大于反转。
汇总问题后，调查组从一些常见导致水表自转的原因出发，逐个采取措施分析和排除。
（1）内部用水器具漏水或微量补水，例如马桶水箱漏水、水龙头不严、热水器补水等情况，从而有用水量产生。关闭内部用水器具前阀门，仍存在水表自转现象，排除该因素。
（2）表后内部管网有漏水点，且漏水点比较隐蔽，不易被发现，水表正常记数，容易误认为“自转”。经施工单位对相关住户进行水压试验，发现管道无渗漏现象。
（3）水表质量问题或方向装反。检查中发现有一户水表方向装反，施工单位重新安装后，水表仍有自转现象。现场抽样送检水表，结果表明无质量问题。
3 问题解决
从地下室泵房到管道井内部，调查组再次详细检查。发现各分区给水系统立管最高点未设置任何排气装置，当即意识到这就是造成水表自转的罪魁祸首。讨论分析后，调查组决定采取以下措施：
（1）排放管道内空气。将表前阀门关闭，打开表后所有的龙头、堵头，尽量排空管道内的空气，减少水中的含气量；再打开表前阀门，同样放水1～2分钟进行排气。
（2）在每个分区（包括低区）系统立管顶端加装排气阀，排除积聚的气体。
（3）减小稳压罐的压力变动范围，由原来的±10℅，重新设置为±5℅。
（4）为彻底解决问题，对住户负责，在所有水表前加装止回阀。
完成以上处理措施后，复检后没有再发现水表自转问题，住户均表示满意。
4 原因剖析
表面上是未设排气装置导致本住宅楼产生水表自转；而根本原因是流体具有压缩性，在管网内存有集气、管网压力变化幅度大等外界条件下导致。
4.1 流体的压缩性
流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性[1]。流体分液体和气体，此处液体即水。设某一体积V流体，密度为ρ，当压强增加dp时，体积减小，密度增大dρ，压缩系数β定义式为式1。
水在温度为0℃时，不同压强下的压缩系数见表1。由表1可知，水的压缩性很小，只在水击、热水采暖等问题才考虑，其他情况可忽略不计。
表1 水的压缩系数（0℃时）m2/N
气体具有显著的压缩性，压强变化对气体密度影响很大，在温度不过低且保持不变、压强不过高时，服从理想气体状态方程式，简化为式2。
据此，给水管网中由于积聚有不凝性气体，当管网内压强变化时，会导致流体压缩或膨胀。
4.2 管网压强变化
管网运行或静止、特别是由静转动时，由于稳压罐内气体损耗、水泵电压不稳定、末端任一用水器具的开关，不可避免造成管网压力波动。关于压强变化，在工程现场存在两个常见认识误区。
（1）压强分动压、静压、位压，总压为三项之和，在工程现场中很少加以详细区分，以上式1、2及表1中为静压。在给水管网中，以立管为例，各处动压变化不大，随高度增加，位压增大，再扣除掉沿线压损，静压是逐渐降低的。区别于高度越高、压强越大的常见说法。
（2）由表1可知，水的压缩系数随压强增大而减小，而不是一般认识中的增大。一般工程压强都在1MPa以下，β的绝对变化量非常小，本文分析不计水的压缩。
4.3 管网局部集气
众所周知，在管网最顶端以及局部上翻的管段中，容易产生集气现象，特别是管内流速偏小时。设计或施工中如不加重视，极易遗漏此处的排气设施安装。
4.4 现象分析
本住宅区由于未在相关部位设置排气装置，使得立管顶端及户内水表后管道内存有大量气体。基于此，水表自转基本都发生在每个分区系统的上面几层。
当管网压力波动，户内管中气体由于压强增高被压缩，表后管道内的空间伸缩很大，且气囊对瞬时水流的产生及强度有放大作用，由此而产生的水表自转量较多。
水表是一种机械产品，通过水流推动内部叶轮转动，带动指针，达到计量水量的目的。当前，水表生产企业为了顺应供水企业的需求，不断进行技术创新，使水表的灵敏度大大提高，只要稍有外力作用就会转动产生读数。
当不用水时，水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水，当管网压力升高时，表后管中的流体体积会因压力增加而缩小，此时就会有微量的水通过水表，产生正转；当压力降低时，表后管中被压缩的流体因压力降低而膨胀，同样会有微量的水通过水表，即是反转。机械表在进水时是下进上出，推动齿轮正转，而倒过来进水时是上进下出，推动齿轮反转，正反向进水阻力不同，反映在水表上的读数相差很大。
水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量，水表前安装止回阀可以减少水表自转的频率，即很好地解决压力波动造成的水表自转问题。其原理是：干管压力升高，微小流量流入水表，水表正转一点，但是干管压力降低时，没有微流量返回管网，因此当管网再次压力升高时，就没有微流量通过水表了。
5 结束语
（1）水表自转问题涉及到居民的切身利益和正常生活，需引起重视，妥善处理，以防矛盾升级。
（2）水表自转是个综合性问题，由很多细小因素叠加造成，需经过详细调查后确定原因和解决方案。
（3）相关单位对热水采暖管网的排气问题相当重视，但对常温给水管网排气问题却经常不够重视。完全杜绝水表自转，需要各单位严格按规范规程操作，加强责任心和技术积累。本次检查中，还发现水表安装离立管过近，水表前后无直线管段，从而水压的变化容易对水表叶轮造成干扰。根据文献3要求：螺翼式水表安装，表前与阀门应有不小于8倍水表接口直径的直线管段。但由于是已建工程，且空间狭小，无法改造。
参考文献：
[1]龙天渝，蔡增基.流体力学[M].中国建筑工业出版社，2004. [2]建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[GB50242-2002].中国建筑工业出版社，2002. [3]建筑给水排水及采暖工程设计规范[GB50015-2003].中国建筑工业出版社，2003.