關(guān)于高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)與加壓問題的探討

中圖分類號：TV674

摘要：近年來，在高層建筑逐步在中小城市中興建，高層民用建筑中的給水系統(tǒng)，一般分為生活給水系統(tǒng)和消防給水系統(tǒng)。兩系統(tǒng)運(yùn)行方式不同，供水目的不同，因此，如何采用有效合理的加壓供水設(shè)備，使其減少投資，降低成本，最大限度降低日常運(yùn)行及管理費(fèi)用，筆者對近年來參與的一些項(xiàng)目建設(shè)取得的經(jīng)驗(yàn)淺談一下。

首先，說一下生活給水系統(tǒng)方面。高層建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)，一般根據(jù)使用要求，管理維修、二網(wǎng)給水管道的供水壓力和建筑層等多項(xiàng)因素來確定，如果分區(qū)合理，就會使各區(qū)的供水壓力不但能夠滿足各用水點(diǎn)壓力的需要，同時(shí)不會出現(xiàn)導(dǎo)致使用不便影響材料設(shè)備壽命以及系統(tǒng)易受損壞的高壓。例如：一棟二十五層的商住樓，生活給水系統(tǒng)通常分為低、中、高三個(gè)區(qū)，底部的地下室及商業(yè)裙房的供水為低區(qū)供水，三層至十層為中區(qū)供水，十層以上為高區(qū)供水。對于高區(qū)供水，可在屋頂設(shè)置屋頂水箱，做為生活供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)水池。由加壓泵站加壓后供水至屋頂水箱再供水至高區(qū)，如不設(shè)高位水箱，可單設(shè)一套高區(qū)供水管道，由變頻供水系統(tǒng)設(shè)置高區(qū)調(diào)供電氣系統(tǒng)控制高區(qū)供水壓力，以保證高區(qū)安全供水。

對于高層建筑的中區(qū)來說，高層建筑的塔樓功能一般有辦公樓、酒店、客房、公寓和住宅，按用水量區(qū)分，辦公樓只有洗手間設(shè)備，按衛(wèi)生器具一小時(shí)的用水量計(jì)算也很少，而酒店客房，公寓和住宅，由于具備生活和居住的條件，用水量按每人每日標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，樓要大得多，使用時(shí)間也較長，為此應(yīng)分別選擇不同的供水方式。

辦公樓：由于其用水量小，衛(wèi)生器具品種少，用水量變化微小，使用時(shí)間為10h/d.一天中有14h.幾乎不使用，如果采用變頻調(diào)速用水量較辦公裝置直供，由于管口壓力變化小，調(diào)速作用不明顯，設(shè)備低效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間更多，節(jié)能變成耗能，不經(jīng)濟(jì)適用。因此針對其用水量小的特點(diǎn)，如果利用屋頂水箱轉(zhuǎn)輸，經(jīng)減壓閥減壓供水，水箱的容積不會因此拉大很多，給高區(qū)加壓泵增加的供水量有限，把水提升到屋頂水箱再供給至中區(qū)所增加的能耗亦有限，卻能減少了一組水泵電機(jī)和一套加壓管網(wǎng)，明顯節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此，對辦公樓的中區(qū)，由高區(qū)轉(zhuǎn)輸供水比較經(jīng)濟(jì)適用。像客房、公寓和住宅等用水量大的中區(qū)，用水時(shí)間一般為16-24h，而且小時(shí)用水量變化大，如果仍用屋頂水箱轉(zhuǎn)輸，將會引起高區(qū)水箱容積和高區(qū)加壓泵功率、電機(jī)的起動(dòng)，電流大幅度增大，加壓管路也需放大設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)輸所增加的能耗是可觀的。這時(shí)如果采用變頻調(diào)速設(shè)備直供，電機(jī)功率和水泵轉(zhuǎn)速隨著用水量起伏變化所產(chǎn)生的節(jié)能作用會十分明顯，水泵會保持較長的高效工作狀態(tài)。因此，對于用水量大的居住中區(qū)，應(yīng)采用獨(dú)立的變頻調(diào)速設(shè)備。對于高層建筑的低區(qū)劃分，一般把裙房以下獨(dú)立設(shè)計(jì)為低區(qū)，對低區(qū)的生活供水，首先可先考慮利用市政管網(wǎng)直供，但如果市政管網(wǎng)僅能提供一個(gè)接口，那么，一但地下水池補(bǔ)水，裙房的水壓會因地下水池進(jìn)水管的泄壓而降低，如果用水量不大，則影響不大；如果用水量大，就應(yīng)將地下水池的補(bǔ)水時(shí)間與商業(yè)服務(wù)時(shí)間錯(cuò)開，另一方面設(shè)計(jì)上應(yīng)作一定的保留，包括：1在裙樓層頂設(shè)一調(diào)節(jié)水箱，貯存市政管網(wǎng)供水，對低區(qū)起調(diào)節(jié)作用，2。利用塔樓屋頂水箱轉(zhuǎn)輸，經(jīng)減壓閥和單向閥進(jìn)入管網(wǎng)，并應(yīng)設(shè)電磁閥加以控制。當(dāng)?shù)蛥^(qū)管網(wǎng)壓力降到限定值時(shí)，方可啟動(dòng)電磁閥。3利用中區(qū)的加壓管轉(zhuǎn)輸，4。如果城市自來水壓嚴(yán)重偏低，則只有地下各層使用市政自來水，裙樓自成一系統(tǒng)，或另設(shè)一變頻調(diào)速裝置，或通過上一區(qū)轉(zhuǎn)輸，選擇原理同中區(qū)。需要指出，2與3都有違政府的城市自來水管理規(guī)定，因此必須設(shè)電磁閥控制，只有壓力確實(shí)不足方作臨時(shí)應(yīng)急之用。

其次，談一下，，消防給水系統(tǒng)（包括消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)）的設(shè)立，依據(jù)《高規(guī)》每層建筑應(yīng)在屋面設(shè)屋頂水箱或者采用常高壓系統(tǒng)，也就是說，除了在地下室設(shè)加壓泵加壓外，屋頂水箱也是必不可少的。設(shè)在地下室的加壓泵高揚(yáng)程，常年運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗較大，而在屋頂設(shè)水箱和局部加壓設(shè)備，由于水泵的揚(yáng)程只需滿足設(shè)于屋頂?shù)南鹚ㄗ畈焕c(diǎn)的出口壓力，因此，要比位于地下室的穩(wěn)壓揚(yáng)程小得多，能耗降低，設(shè)備壽命延長，可靠性提高。所以，像19層以上的普通住宅，以及建筑物高度超過50米的商住樓，辦公樓，綜合樓等，一類建筑，通常采用在屋頂設(shè)水箱的系統(tǒng)，而像10-18層的普通住宅及建筑高度不超過50米的辦公樓、商住樓、綜合樓等二類建筑，如能使用水箱的設(shè)計(jì)標(biāo)高，滿足最不利點(diǎn)消火栓的68.6KPa層靜水壓，則無需設(shè)置臨時(shí)高壓系統(tǒng)，而高層建筑合理設(shè)置屋頂水箱也相對容易設(shè)計(jì)，這樣，立足于自救的消防原則就能因屋頂水箱的設(shè)立而有了基本條件.。消防系統(tǒng)是應(yīng)急使用系統(tǒng)，力求簡單盡可能減少設(shè)備從而減少投資，實(shí)為最佳方案。在高區(qū)已有水箱供水的情況下，中區(qū)和低區(qū)就可以與高區(qū)串聯(lián)，各區(qū)經(jīng)減壓閥減緩壓力，都可以利用屋頂水箱的消防貯水來撲救初期火災(zāi)。因此，消防系統(tǒng)的豎向分區(qū)的最佳供水方式是利用屋頂水箱串聯(lián)供水，確定了利用屋頂水箱和串聯(lián)分區(qū)減壓供水的系統(tǒng)，就可以只設(shè)一組水泵加壓至屋頂水箱，增壓水直接進(jìn)入高區(qū)經(jīng)減壓閥減壓進(jìn)入中區(qū)、低區(qū)，整個(gè)消防管網(wǎng)形成一個(gè)大的加壓供水環(huán)網(wǎng)，而且只設(shè)一組消防水泵接合器能供各區(qū)使用，這個(gè)系統(tǒng)充分利用消防系統(tǒng)，平時(shí)使用少，應(yīng)急開啟有效，方便和直接的特點(diǎn)，不但做到消防初期撲救用水直供全樓，全樓的消防常壓維持有保證，而且加壓設(shè)備簡單，管理維修方便，不管是消火栓系統(tǒng)還是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，只需一組兩臺加壓泵即能給全系統(tǒng)加壓供水，避免了傳統(tǒng)的各分區(qū)分設(shè)增壓泵，管網(wǎng)復(fù)雜，投資大，設(shè)備日常維護(hù)工作量大，以及常年費(fèi)用較大等缺點(diǎn)

結(jié)論：高層民用建筑中給水系統(tǒng)的分區(qū)與增壓設(shè)計(jì)，首先，應(yīng)靈活選擇加壓供水方式的，其次是系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要重在滿足規(guī)范，先消防后生活，再就是設(shè)計(jì)思路中，要先析分區(qū)特點(diǎn)，后選擇增壓供水方式。

作者：李洪燕1971年1月13日出生畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)給排水專業(yè)

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。