淺論高層建筑給水工程設(shè)計問題

鄭迎春 趙霞 姚艷芳

【摘 要】建筑給排水工程設(shè)計工作隨著建筑工程的快速發(fā)展及國民整體水平的提高越來越重要，我國建筑給排水系統(tǒng)設(shè)施也得到快速的發(fā)展和應(yīng)用。本文首先對建筑給排水工程設(shè)計工作體系的應(yīng)用進行分析，其次闡述了建筑給排水設(shè)計方案優(yōu)化與應(yīng)用，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑給水排水;工程設(shè)計;高層建筑

引言

隨著城市化進程的加快，建筑工程越來越多，人們對于建筑工程的設(shè)計、施工及管理等質(zhì)量更加關(guān)注。在建筑工程中，給水排水工程設(shè)計能夠影響到整個建筑給排水工程的使用質(zhì)量。給水排水工程占我國建筑行業(yè)很大一部分比重，而我國建筑行業(yè)在給水排水工程方面也投入了很大一部分資金，其中給水排水管材是工程設(shè)計中最為關(guān)鍵的因素，它影響著建筑工程的質(zhì)量水平，所以，在設(shè)計給水排水工程的過程中，要充分考慮到應(yīng)用要點，保證給水在建筑中的應(yīng)用質(zhì)量。

1.給水設(shè)計方案選擇

高層建筑采用的給水方式要符合建筑自身用水特點，對供水分區(qū)進行合理選擇，除考慮用戶自身需求和相關(guān)規(guī)范要求以外，還要和其他專業(yè)和諧統(tǒng)一經(jīng)濟技術(shù)分析，以此選擇最合適的給水設(shè)計方案，高層建筑供水一般分為三個區(qū)：分別是高區(qū)、中區(qū)和低區(qū)。高區(qū)一般19層至32層，無負壓供水（穩(wěn)壓給水系統(tǒng)），中區(qū)。7層至18層，變頻調(diào)速供水;低區(qū)，1層至6層，由市政管網(wǎng)直接供水，利用市政供水壓力，在節(jié)省投資的情況下，高區(qū)還可采用變頻給水，節(jié)能效果較高位水箱好。

2.存在的問題

2.1水箱水池供水水質(zhì)可能造成污染問題

采用供水設(shè)備地下水池或高位水箱加壓泵供水，可能會產(chǎn)生二次污染。黃偉樂在《建筑給水節(jié)能新技術(shù)實際應(yīng)用研究》中提到經(jīng)過二次加壓送到用戶的水質(zhì)不能達標(biāo)的現(xiàn)象時有出現(xiàn)，用戶出水出現(xiàn)“紅蟲”也屢見不鮮。造成污染的原因主要有一下幾種情況：

（1）水池水箱設(shè)計不合理，材料不合格。水池水箱設(shè)計不合理容易出現(xiàn)死水區(qū)，滋生細菌和藻類?；炷了厝菀壮霈F(xiàn)池底積泥，池壁掛污甚至苔蘚滋生，這種環(huán)境適宜于紅蟲滋生寄養(yǎng)，繁衍后代，造成二次污染。水池水箱的材料不合格或者防腐措施不合標(biāo)準(zhǔn)會引起水體變質(zhì)。

（2）管道材料不合格造成的污染。

（3）管理不合理造成的污染

2.2建筑給水系統(tǒng)節(jié)能問題

目前二次加壓供水一般采用水泵加壓，水泵根據(jù)最不利點的流量和揚程選取。但是用水出現(xiàn)最不利情況的概率非常少，一般情況是水泵的出流量和水壓都要比實際需要的更大，就會使水泵運行偏離高效階段工作，從而使消耗的電能遠比實際需要的多，造成大量電能的浪費。

水泵可以通過變頻實現(xiàn)節(jié)能，變頻泵在一定程度上比傳統(tǒng)的加壓泵節(jié)能。但是當(dāng)超出了特定流量范圍時，水泵變頻也會偏離高效區(qū)，甚至使出水達不到用水點所需水壓，水泵處于空轉(zhuǎn)。當(dāng)夜間用水少時，更會出現(xiàn)水泵頻繁啟動的現(xiàn)象，增加電能的消耗。

為滿足城市用水要求，市政管網(wǎng)末梢必須保證一定的剩余壓力。城市配水管網(wǎng)的供水水壓宜滿足用戶引入管處服務(wù)水頭28m的要求。傳統(tǒng)的二次供水系統(tǒng)，市政管網(wǎng)中壓力水泄壓流入儲水池，成為自用水，造成大量能源浪費。如果能夠利用市政水壓，多得到的節(jié)能效果將非常明顯。

無負壓供水系統(tǒng)采用穩(wěn)流補償器來彌補用水高峰時市政管網(wǎng)不足供水量，其大小根據(jù)用水高峰持續(xù)時間進行計算，取值在3min-10min不等。而用水高峰的持續(xù)時間不定，不能準(zhǔn)確預(yù)測。當(dāng)實際用水高峰持續(xù)時間比設(shè)計時間長時，就會出現(xiàn)水泵停機，無法供水的情況;當(dāng)市政管網(wǎng)因某些原因斷水時，無負壓給水系統(tǒng)因無儲備水量而控制水泵停機，無法繼續(xù)供水。并且，如果城市中大面積使用無負壓供水系統(tǒng)，會使城市供水的調(diào)節(jié)容量大大下降，降低城市供水的可靠度，因此有些城市明確禁止使用無負壓供水系統(tǒng)。

3.應(yīng)對措施

3.1 二次污染應(yīng)對措施

應(yīng)對二次污染，可以采用如下措施：

（1）采用變頻供水設(shè)備并在地下水池加設(shè)消毒設(shè)備，不設(shè)置屋頂水箱，避免了屋頂水箱的二次污染。

（2）采用管網(wǎng)疊加供水設(shè)備，避免了地下水池及屋頂水箱的二次污染。

3.2節(jié)能措施

我國二次給水設(shè)備的發(fā)展歷史大概經(jīng)歷了4各階段，第一，水池-水泵-高位水箱給水;第二，水池-水泵-氣壓罐給水;第三，水池-變頻加壓泵（-氣壓罐）給水;第四，利用市政給水壓力作為建筑給水余壓利用技術(shù)的疊壓供水設(shè)備。

3.2.1節(jié)能方向

國內(nèi)工程師及學(xué)者對建筑給水不同供水方法做出了給水節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計研究。楊琦在《給水排水動態(tài)》發(fā)表《建筑給水排水節(jié)能途徑探討》中指出建筑給水排水的節(jié)能途徑：

（1）在給水方面充分利用市政管網(wǎng)的壓力，直接供水;

（2）合理進行分區(qū)，平衡用水點的水壓;

（3）采用并聯(lián)給水泵分區(qū)，盡量減少減壓閥的設(shè)置;

（4）推薦支管減壓作為節(jié)能節(jié)水的措施，減少用水點的出水壓力;

（5）合理設(shè)置生活水池的位置，盡量減少設(shè)置深度，以減少水泵的提升高度;

（6）優(yōu)先考慮水池-水泵-水箱的供水方式;

（7）推廣采用節(jié)水衛(wèi)生設(shè)備;

（8）合理選用變頻調(diào)速泵組供水;

3.2.2 方案優(yōu)化

趙玲萍在《灰色模型綜合評價法在高層建筑給水方式選擇中的應(yīng)用》中先通過層次評價法確定各因素指標(biāo)的權(quán)重，再采用灰色系統(tǒng)理論中的關(guān)聯(lián)度理論對模糊綜合評價法加以改進，從而得到一個即定量化又符合實際的評價結(jié)果。其采用灰色理論系統(tǒng)對八種常用高層建筑給水方案進行比較，在占地面積、設(shè)備投資、供水可靠度、能量消耗、管理方便度五個指標(biāo)的綜合比較下，得出每個方案的灰色關(guān)聯(lián)度并綜合比較，結(jié)果顯示高位水箱并列給水方案為最優(yōu)方案。

熊錦亮在《高層建筑給水方案選優(yōu)綜合評價體系的探討》通過層次分析法APH從4個層次建立我國高層建筑給水方案選優(yōu)綜合評價體系，從經(jīng)濟性、實用及可行性、滿意度三方面探討了適合我國國情的優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則，層層細化下，得出25個指標(biāo)的基本指標(biāo)層，為高層建筑給水方案優(yōu)選評價系統(tǒng)提出基本框架。

曹楊在《高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計研究》中通過研究高層建筑不同的技術(shù)方案最優(yōu)豎向分區(qū)，不同方案的技術(shù)設(shè)備造價、運行總能耗費用，設(shè)備折舊費來比較不同給水方案最優(yōu)選項。為高層建筑給水設(shè)計優(yōu)化提供理論依據(jù)。

4.總結(jié)

建筑給水工程設(shè)計方案必須做到安全、節(jié)能、減排。根據(jù)需要作出幾個實用方案，利用學(xué)者工程師給出的理論進行優(yōu)選，最后確定最優(yōu)方案。

參考文獻

[1]楊琦. 建筑給水排水節(jié)能途徑的探討[J]. 給水排水動態(tài)，2007，（06）：5-9.

[2]趙玲萍，張鳳娥. 灰色模型綜合評價法在高層建筑給水方式選擇中的應(yīng)用[J]. 水資與水工程學(xué)報 2009，20（1）：116-119.

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