建筑給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)例分析

李江軍

（山西焦煤公共事業(yè)發(fā)展公司，山西 太原 030024 ）

引言

給水系統(tǒng)與其他系統(tǒng)不同的是，它并不運(yùn)行在預(yù)先設(shè)定的環(huán)境中。這是因?yàn)橛盟c(diǎn)時(shí)刻在變，用水量也時(shí)刻在變，這就意味著給水系統(tǒng)需要與用水需求、環(huán)境影響相結(jié)合，不但要滿足用戶對(duì)用水量以及水壓的要求，還要對(duì)水壓與水量具有較高的靈敏度，更進(jìn)一步的要求還要節(jié)約能耗，防止水源受到二次污染。所以給水方式的選擇就成為建筑給水系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。本文就是再此基礎(chǔ)上，對(duì)目前給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比較并進(jìn)行實(shí)證分析。

1 建筑給水系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)

建筑給水系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，無(wú)論是新建筑工程的設(shè)計(jì)還是舊項(xiàng)目的改造升級(jí)，在工程伊始，就需要制定合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，很重要的一環(huán)就是確定工程的優(yōu)化目標(biāo)。通俗來(lái)說(shuō)，給水系統(tǒng)就是保證每一個(gè)用水節(jié)點(diǎn)都可以享受舒適的、安全的、足量的供水。因此建筑給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)可以確定為：科學(xué)布局、經(jīng)濟(jì)快捷、技術(shù)先進(jìn)、管理維護(hù)成本低且方便，實(shí)現(xiàn)給水的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材的理念。

2 建筑給水系統(tǒng)的綜合分析

建筑給水工程優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要科學(xué)有效的技術(shù)方案，最重要的環(huán)節(jié)則在于給水系統(tǒng)的比較與選擇，確定哪種技術(shù)方案最為科學(xué)合理，最能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.1 給水系統(tǒng)的方案

目前，我國(guó)建筑項(xiàng)目給水系統(tǒng)采取的方案有以下幾種：

（1）水源——水池——加壓泵——高位水箱——用戶

（2）水源——水池——加壓泵——?dú)鈮汗蕖脩?/p>

（3）水源——水池——變頻調(diào)速加壓泵——用戶

（4）水源——疊壓供水設(shè)備——用戶

（5）水源——水池——全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備——用戶

（6）水源——二次供水前置設(shè)備——全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備——用戶

本文重點(diǎn)對(duì)后兩種新進(jìn)發(fā)展的方案做重點(diǎn)介紹。全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備的核心理念就是按照不同流量段，計(jì)算出各流量段所需的揚(yáng)程，然后按照計(jì)算結(jié)果配置水泵，通過(guò)PLC編程技術(shù)與變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行控制，從而保證供水水泵時(shí)刻在高效工況段工作。傳統(tǒng)的變頻調(diào)速給水設(shè)備則是根據(jù)設(shè)計(jì)的秒流量及實(shí)際揚(yáng)程選擇水泵，當(dāng)需求量降低時(shí)，水泵隨系統(tǒng)工況變化而轉(zhuǎn)速降低，但是因?yàn)槿旌虺霈F(xiàn)設(shè)計(jì)的秒流量的時(shí)段較少，因此水泵相當(dāng)多的時(shí)間工作在低效段。

方案六中的二次供水前置是設(shè)備代替了常用的儲(chǔ)水水池，它最顯著的效用就是合理利用供水管網(wǎng)的余壓，將二次加壓的揚(yáng)程降低。另外，該設(shè)備能夠按照建筑工程的實(shí)際需求，調(diào)節(jié)容積，從而適應(yīng)城市調(diào)節(jié)水量的基本需求。

2.2 各給水方案的比較

對(duì)于以上幾種方案的功耗進(jìn)行比較分析，如表1所示。

表1 六種供水方式比較表

由表1對(duì)以上六種供水方案的比較可以得出，六種方案各有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。從節(jié)能方面來(lái)說(shuō)，高位水箱由其耗電量很低，始終工作在高效段，同時(shí)期水泵Q值為變頻調(diào)速所設(shè)計(jì)秒流量的1/3，因此能耗較低。而氣壓供水與之相比，需要提高供水壓力，肯定耗能要高。高位水箱最大問(wèn)題在于消除二次污染差，正因?yàn)槿绱?，才出現(xiàn)后面的幾種新型供水方式。不過(guò)高位水箱因其穩(wěn)定性，仍然得到廣泛使用，但是常與其他供水方式相結(jié)合。

變頻調(diào)速、疊壓供水則由于減少了或不用供水調(diào)節(jié)儲(chǔ)水設(shè)施，所以可以減少二次污染，并且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。如2.1所述變頻調(diào)速雖然能夠調(diào)頻變速，達(dá)到節(jié)能的目的，不過(guò)其24小時(shí)不間斷運(yùn)行，導(dǎo)致其耗能較高。而全變流變頻調(diào)速給水則較好的解決了變頻調(diào)速變頻不節(jié)能的關(guān)鍵問(wèn)題，其水泵全部工作在高效工況。疊水供水較好的利用余壓，達(dá)到節(jié)能的目的，但是它與當(dāng)?shù)毓┧畻l件，設(shè)備參數(shù)的選取有相當(dāng)關(guān)系，其多用小型建筑。而二次供水前置設(shè)備不但能夠利用余壓，還具有疊壓供水所不具備的優(yōu)勢(shì)，就是能夠設(shè)置調(diào)節(jié)容積，實(shí)現(xiàn)城市調(diào)節(jié)水量的全局需求。二者都具有一些劣勢(shì)，就是其利用余壓，就需要能夠承受余壓，導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)過(guò)高，初期投資較高。但是其在運(yùn)行中的優(yōu)勢(shì)還是比較巨大，其節(jié)省的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于初期設(shè)備的投資，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，性價(jià)比較高。

通過(guò)對(duì)以上幾種給水方案的比較，在實(shí)際建筑工程中，可以采取多種方案的組合。本文提出了以下一種給水方案：二次供水前置設(shè)備+常速泵組+高位水箱。在建筑樓中，在其設(shè)備層設(shè)置一定容積的高位水箱，高位水箱一方面利用重力勢(shì)能供給底層用戶，另一方面利用加壓供給高層用戶；水泵房選擇二次供水前置，目的就是利用余壓。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于：一是能夠利用余壓；二是水泵的Q值為變頻調(diào)速泵組流量的1~1/3；三是水泵一直運(yùn)行在高效段；四是高位水箱具有供水安全性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，節(jié)水的優(yōu)勢(shì)。

3 建筑給水優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程實(shí)例

山西太原某高層住宅樓高28層，108米，市政水壓為0.28MPa。給水系統(tǒng)將用水分為4區(qū)：低區(qū)（-4層至地上3層）、中低區(qū)（塔樓的4至11層，裙樓的4至8層）、中高區(qū)（12至20層）、高區(qū)（21-28層），其中14層為避難層。給水系統(tǒng)采取2.2中所述的優(yōu)化給水方案：二次供水前置設(shè)備+常速泵組+高位水箱。在第14層的避難層設(shè)置高位水箱，在生活水泵房安裝二次供水前置設(shè)備，利用常速泵將供水加壓至高位水箱，而高壓水箱一方面利用加壓的方式供水至中高區(qū)以及高區(qū)，另一方面利用重力流供水至中低區(qū)，因?yàn)榈?1層與14層之間有12.9米的落差，因此中低區(qū)不在需要安裝增壓泵，高位水箱的重力流能夠達(dá)到中低區(qū)給水的實(shí)際需求。

該建筑樓體需要加壓的水量每天為1100立方米，由于二次供水前置設(shè)備充分利用余壓，僅此一項(xiàng)每天可節(jié)省電量128度，全年節(jié)省46720度，電費(fèi)25696元，雖然前期設(shè)備投入費(fèi)用較高，但隨著時(shí)間的增加，節(jié)省的電費(fèi)會(huì)大大高于前期投入費(fèi)用。同時(shí)本給水方案采用常速泵組，使其一直運(yùn)行在高效段，更加節(jié)能，另外，采用全密閉式設(shè)計(jì)，防止了二次污染。

4 結(jié)論

本文比較四種常用的給水方案以及二種新近得到發(fā)展使用的給水方案的優(yōu)劣。提出了合理的給水方案的選擇要結(jié)合建筑條件，用水特點(diǎn)。本文提出了一種適用于高層建筑的給水方案：二次供水前置設(shè)備+常速泵組+高位水箱，并在建筑實(shí)際中得到實(shí)證，能夠大大節(jié)省電量，耗能較低，且無(wú)二次污染。

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