試述高層建筑室內(nèi)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何秀軍

(淮安市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 淮安223001）

高層建筑具有高度高、結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜等特點(diǎn)，這其中室內(nèi)的給水系統(tǒng)也是一項(xiàng)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在設(shè)計(jì)方面給施工人員提出了很大困難：我們在保證滿足正常生活用水供給的同時(shí)，也要考慮消防設(shè)計(jì)在高層建筑中的作用；我們要考慮到防火和滅火的可能性，也要考慮到整個(gè)工程的投資成本。

1.高層建筑室內(nèi)給水方式選擇分析

高層建筑室內(nèi)給水方式的選擇是擺在我們各施工人員面前的首要任務(wù)，它直接關(guān)系到室內(nèi)給水系統(tǒng)的使用和工程造價(jià)，甚至于關(guān)乎到高層建筑的安全。我們知道，城市給水管網(wǎng)的水壓一般不能滿足高層建筑室內(nèi)高區(qū)部分給水的要求，絕大多數(shù)采用分區(qū)給水方式，即低區(qū)部分直接由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)部分由水泵加壓供水。其中，高區(qū)部分可以采用的分區(qū)給水方式有：高位水箱給水方式；變頻調(diào)速水泵給水方式或氣壓罐給水方式。當(dāng)建筑高度在50m左右時(shí)，低區(qū)利用城市給水管網(wǎng)水壓直接供水，高區(qū)采用水泵屋頂水箱聯(lián)合供水；當(dāng)建筑高度在50-80m時(shí)，高區(qū)采用高位水箱減壓閥給水方式；當(dāng)建筑高度在80-110m時(shí)，高區(qū)采用高位水箱分區(qū)減壓給水方式：當(dāng)建筑高度超過110m時(shí)，高區(qū)采用高位水箱串聯(lián)給水與減壓給水相結(jié)合的方式。例如在給一般高層建筑進(jìn)行給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，高區(qū)部分可以采用貯水池、水泵、屋頂水箱以及減壓閥的給水方式，如果低區(qū)對供水穩(wěn)定性要求較高時(shí)，可以直接從高區(qū)的屋頂水箱引入一根立管網(wǎng)，然后再立管網(wǎng)上設(shè)置電動閥門和減壓閥門，在正常供水時(shí)將電動閥門關(guān)閉，如果市區(qū)給水網(wǎng)停止供水可以開啟閥門維持建筑給水系統(tǒng)的正常供水。對于超高層建，設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)時(shí)，高區(qū)部分采用貯水池、水泵、屋頂水箱以及減壓閥的給水方式或者利用高位水箱并聯(lián)方式進(jìn)行給水。利用高位水箱并聯(lián)給水方式，各個(gè)分區(qū)都是相對獨(dú)立的給水系統(tǒng)，可以有效地確保供水的穩(wěn)定性而且水泵集中布置方便維護(hù)。減壓閥給水方式相對于高位水箱并聯(lián)給水方式來說系統(tǒng)設(shè)計(jì)要簡單的多，而且設(shè)備費(fèi)用少，占地面積很小方便管理以及維護(hù)，但是供水的穩(wěn)定性比并聯(lián)給水方式差，對于運(yùn)行動力的要求較高。

2.高層建筑室內(nèi)給水系統(tǒng)壓力問題分析

2.1 給水系統(tǒng)壓力出現(xiàn)的問題。前面我們闡述了高層建筑的給水系統(tǒng)可以分為高區(qū)供水和低區(qū)供水，但我們知道高層建筑由于高度太高，分區(qū)時(shí)很難做到系統(tǒng)的平衡，這樣就會出現(xiàn)最低處有靜水壓的問題，造成使用時(shí)候舒適度降低，并帶來安全隱患。現(xiàn)筆者舉例來加以說明。某小區(qū)居住樓建筑高度是132米，我們假設(shè)1～11層分為低水區(qū)（給水系統(tǒng)分區(qū)時(shí)）12～26層分為高水區(qū)；低區(qū)水箱設(shè)在14層，供水高度為52米，我們可以計(jì)算下最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓可以達(dá)到520kPa。如果我們把高區(qū)水箱設(shè)在30層，那么供水高度可以達(dá)到75米，最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓就是750kPa，這樣靜水壓的值就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范(《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ15-88)所推薦的設(shè)計(jì)值350～450kPa和限定值不大于600kPa，會導(dǎo)致用水時(shí)水花飛濺及衛(wèi)生器具連接軟管爆裂。

剛才是靜水壓力較高的問題，還有一種情況是出現(xiàn)靜水壓力較低的時(shí)候。這就不利于供水點(diǎn)的供水。在一般情況下，我們出于建筑結(jié)構(gòu)和建筑成本的綜合考慮，高區(qū)高位水箱設(shè)置一般不會太高，就導(dǎo)致高區(qū)最不利供水點(diǎn)壓力偏低，其靜水壓多在100kPa以下，如果使用延時(shí)自閉沖洗閥時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)無法開啟或無法關(guān)閉的現(xiàn)象。而在帶氣壓罐的變頻供水系統(tǒng)中，提高最不利供水點(diǎn)靜水壓比較容易，但壓力提高后，最低處靜水壓又太高。

2.2 給水系統(tǒng)壓力出現(xiàn)問題解決措施。在實(shí)際設(shè)計(jì)中如果出現(xiàn)這樣的問題，我們應(yīng)根據(jù)建筑物的高度和設(shè)計(jì)規(guī)范對建筑物的給水系統(tǒng)進(jìn)行合理分區(qū)，不要簡單的只將給水系統(tǒng)一分為二，建筑物高度較高時(shí)可將給水系統(tǒng)分為三個(gè)區(qū)，以滿足用水的舒適和安全。

3.高層建筑室內(nèi)給水類型及在實(shí)際應(yīng)用中特點(diǎn)

目前，我國大多數(shù)城市的市政管網(wǎng)壓力可以維持在2公斤以上，個(gè)別小城鎮(zhèn)的出水壓力甚至可以達(dá)到4公斤。這樣看來，對于一般的多層建筑市政管網(wǎng)的壓力已經(jīng)足夠了，但是由于市政管網(wǎng)的供水水量、水壓波動較大等原因，結(jié)合實(shí)際，我國高層建筑室內(nèi)給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類型有如下幾種，并加以分析其使用情況。

3.1 直接供水型。實(shí)際上，這種類型的供水方式就是直接利用市政管網(wǎng)的壓力，直接供水，一般適用于市政管網(wǎng)壓力稍高的地區(qū)或水廠附近壓力較高的范圍內(nèi)。缺點(diǎn)就是水量、水壓不能保證。但是，對于規(guī)模較小的管網(wǎng)這種供水方案的經(jīng)濟(jì)性能很好，不需要任何其他設(shè)備或措施。

3.2 氣壓罐供水型。有時(shí)候由于水箱的不安全因素等，我們會采用密封可靠的氣壓罐代替，它不需要高位擺放，且不影響建筑美觀與結(jié)構(gòu)承重，所以很受施工人員的喜愛。但有一個(gè)問題需要注意：氣壓罐系統(tǒng)需要水泵和自動控制系統(tǒng)配合，這樣就促使著工程成本的增加。

3.3 高位水箱給水型。高位水箱給水方式我們可根據(jù)《規(guī)范》要求采用高位水箱減壓給水方式、高位水箱并聯(lián)給水方式或高位水箱串聯(lián)給水方式，或者根據(jù)具體情況采用幾種給水方式的結(jié)合。其中高位水箱減壓給水方式利用減壓水箱和減壓閥減壓，而減壓閥占地面積小，不影響水質(zhì)，無噪聲，國內(nèi)減壓閥產(chǎn)品質(zhì)量逐漸提高，性能可靠，所以采用減壓閥減壓方式的日漸增多。但根據(jù)目前的使用情況來看，絕大多數(shù)高層建筑室內(nèi)采用的是高位水箱給水這種方式。

3.4 水箱、管網(wǎng)聯(lián)合型。由于平時(shí)水量水壓足夠時(shí)，直接由我們的市政網(wǎng)供水，超壓時(shí)，多余水進(jìn)入屋頂水箱，當(dāng)壓力或水量不足時(shí)，水箱靠重力自動向用戶供水。物理結(jié)構(gòu)上就是正常的直接供水的主干管伸頂接入水箱，并由水箱設(shè)一出水管。這種方案減小了水箱的體積，并使水不需要都進(jìn)入水箱停留這一步驟，衛(wèi)生可靠性增加。但是問題就是如果長時(shí)間的穩(wěn)壓供水，水箱中的水的停留時(shí)間反而大大增加，更容易受污染。而且，所有使用水箱的系統(tǒng)中水箱都必須放在建筑的最高處，在某些場合會影響建筑的美觀，甚至建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.5 水箱供水型。將市政管網(wǎng)的水引至屋頂水箱，然后靠水箱與用水器具的高差，重力供水，克服了水壓水量的不穩(wěn)定性。但是，由于水箱可能存在的二次污染，而且，水箱體積較大，因此這種方式不提倡。

3.6 無水箱供水方式。無水箱供水方式是根據(jù)給水系統(tǒng)中用水量情況，自動改變水泵的轉(zhuǎn)速，保證水泵能夠長時(shí)間進(jìn)行高效率的工作，提高水泵的利用價(jià)值的一種供水方式。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、供水穩(wěn)定性可靠、無高位水箱荷載、維護(hù)管理容易等。但也有缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在無調(diào)節(jié)水量、難以對動力進(jìn)行有力的保證、消耗能源等。

在上面具體闡述的基礎(chǔ)上，我們還要考慮到高層建筑室內(nèi)給水節(jié)水時(shí)的節(jié)能措施。應(yīng)盡量減少水耗與熱損失。在整個(gè)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)好以后，節(jié)水節(jié)能設(shè)計(jì)也是很重要的，筆者建議：安裝分戶水表：每一用戶單獨(dú)裝冷、熱水水表，對節(jié)約用水具有現(xiàn)實(shí)的意義。據(jù)調(diào)查一些資料顯示，國內(nèi)一般節(jié)水率可達(dá)5%～30%，4～5年即可收回由于安裝水表而增加的基建費(fèi)用，而且供水水量、水壓不足的問題也可得到緩和或消除；我們的住戶可以合理選用低阻耗的管材、配件，盡量選用高效水泵、高效電機(jī)以降低水頭損失；采用先進(jìn)的電腦控制及變頻調(diào)速恒壓變量節(jié)能供水設(shè)備，使供水安全可靠，并可比其它供水設(shè)備節(jié)省電能約10%～20%；采用換熱效率高、維修率低的加熱設(shè)備。

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