高層建筑不同供水方式的選擇和節(jié)能設(shè)計(jì)探析

摘 要：高層建筑物不同建筑高度在用水量方面的差異比較大。高層建筑的生活用水有著不同的供水方式，氣壓水罐供水方式缺點(diǎn)是氣壓水罐的調(diào)節(jié)容積較小，工頻水泵和高位水箱結(jié)合供水方式優(yōu)點(diǎn)是流量及揚(yáng)程都是基本恒定，缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生水箱清理和二次污染等問題，變頻調(diào)速水泵供水方式在節(jié)約整體建筑面積以及簡(jiǎn)化系統(tǒng)等方面更有優(yōu)勢(shì)，但是其節(jié)能效果有限。必須結(jié)合不同建筑物的用水特點(diǎn)和工程的實(shí)際狀況，以確定科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的供水方式，對(duì)于高層住宅類建筑，宜選取10m以下使用市政管網(wǎng)直接供水的方式，其余可采用變頻調(diào)速水泵供水方式，針對(duì)高層辦公和酒店等非住宅性建筑，50m～100m高度宜采用工頻水泵和高位水箱結(jié)合的供水方式。

關(guān)鍵詞：高層建筑；供水方式；變頻調(diào)速水泵供水

當(dāng)前伴隨著逐漸加快的城市化進(jìn)程，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為城市來說，因?yàn)槿丝诘闹饾u密集，所以出現(xiàn)了大量的高層建筑物，不同建筑高度在用水量方面的差異比較大，因此實(shí)際操作過程中，往往選取多種恰當(dāng)?shù)姆绞铰?lián)合供水[1]。這時(shí)候需要考慮到多方面的因素，如建筑物的具體用途、類型等等。另外，市政管網(wǎng)壓力狀況等因素也需要被納入其中予以考慮。因此對(duì)類型不一致的高層建筑物在用水方面的特點(diǎn)進(jìn)行分析，讓多種供應(yīng)方式的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、安全的目的，意義十分重大。

1 不同供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

高層建筑的生活用水有著不同的供水方式，一般可以分為氣壓罐供水和工頻水泵與高位水箱結(jié)合供水以及變頻調(diào)速水泵供水等三種供水方式，有的情況下，結(jié)合使用。

1.1 氣壓水罐供水方式（方式一）

該方式就是運(yùn)用氣壓水罐內(nèi)部氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)供水的目的。其主要的缺點(diǎn)是氣壓水罐的調(diào)節(jié)容積較小，一般是作為消防給水以及小流量用戶系統(tǒng)中經(jīng)常性的增壓設(shè)備，而對(duì)于用水量很大的高層建筑給水來說，使用的情況很少。

1.2 工頻水泵和高位水箱結(jié)合供水方式（方式二）

其特點(diǎn)是水泵在向高位水箱供水的流量及揚(yáng)程都是基本恒定，通常不會(huì)由于用水管網(wǎng)的流量波動(dòng)而出現(xiàn)改變，且水泵的運(yùn)行工況由于能夠固定在其特性曲線的一個(gè)高效點(diǎn)位，這時(shí)候水泵效率最高，最為節(jié)能，但是要設(shè)置水箱，就勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生以后的水箱清理和二次污染等問題，影響用水質(zhì)量。此外，由于屋頂?shù)乃潴w積和重量較大，在安裝設(shè)置時(shí)，往往需要一個(gè)獨(dú)立的水箱間，因?yàn)橐紤]水箱的承重量，還需增加土建的投資額。

1.3 變頻調(diào)速水泵供水方式（方式三）

采用水泵變頻調(diào)速的供水方式除了需要設(shè)置一個(gè)地下水池，還需要購(gòu)置一套變頻調(diào)速的機(jī)器設(shè)備，但是不再需要在屋頂上設(shè)置水箱。整個(gè)變頻調(diào)速設(shè)備是由一個(gè)水泵機(jī)組與變頻的控制柜構(gòu)成。在通常情況下，水泵機(jī)組當(dāng)中，僅僅只有一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其他水泵則處于工頻的狀態(tài)或者停機(jī)的狀態(tài)。為了保持在供水系統(tǒng)中擁有恒定的壓力，處在變頻的狀態(tài)下水泵則需要依據(jù)水流量的大小，來進(jìn)行調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。同工頻水泵加高位水箱的供水方式相比，水泵變頻調(diào)速的供水方式免去了屋頂水箱，節(jié)約了建筑使用面積，并在預(yù)防與減少出現(xiàn)二次污染方面更加具有優(yōu)勢(shì)[2]。不過變頻調(diào)速水泵的供水方式雖然方便簡(jiǎn)單，并在目前的高層建筑供水當(dāng)中普遍使用，但是它的節(jié)能效果在實(shí)踐當(dāng)中，也有局限性。所以高度在50m以下的建筑物，采用變頻調(diào)速的水泵供水才會(huì)有節(jié)約能耗的可能性。而對(duì)于變頻系統(tǒng)來講，更為適合建筑高度相對(duì)比較低，或者在建筑物的低區(qū)供水中使用。

2 不同類型的高層建筑物供水方式的選取

高層建筑物的供水方式方案，一般是在水泵和水箱聯(lián)合供水與水泵變頻供水的兩種供水方式之間進(jìn)行的選擇[3]。伴隨著人們的生活水平不斷地提高，供應(yīng)用水的設(shè)備也在不斷地增多，在人們用水量增多的同時(shí)，對(duì)于水質(zhì)與水壓的要求也隨之不斷地提高。因此，要選擇安全可靠與能耗較小的供水方式。

2.1 高層住宅類的建筑

水表都是由水務(wù)公司進(jìn)行管理，如果大量的采用方式二進(jìn)行供水，一定會(huì)造成水務(wù)公司管理成本的大量增加，必然會(huì)遭受到干預(yù)與阻止[4]，因此，對(duì)于高層住宅，大部分只能夠選擇不超過10m的使用市政管網(wǎng)的直接供水，10m以上采用方式三的供水方式進(jìn)行供水。

2.2 對(duì)于高層辦公與酒店等非住宅類型建筑

樓頂水箱的管理可以由物業(yè)公司來完成的，對(duì)于一棟大樓而言，增加一個(gè)水箱，通常不會(huì)對(duì)于其物業(yè)管理工作引起太大的影響，所以建議選用如下供水方式：低于10m的采用市政管網(wǎng)的直接供水；在10至32m之間可以采用變頻調(diào)速的水泵進(jìn)行供水；在32至50m之間優(yōu)先選用工頻水泵加高位水箱減壓的供水方式；在50至100m之間的采用工頻水泵加高位水箱的供水方式進(jìn)行供水。

3 住宅類型建筑物變頻調(diào)速式的水泵科學(xué)選型

在水泵選型方面，要充分考慮住宅類型建筑物的特點(diǎn)。因?yàn)槠溆盟看?，用水量不均勻，而且用水時(shí)間變化系數(shù)超過了2.3；用水的時(shí)間非常長(zhǎng)，一般在24小時(shí)；并且時(shí)間非常集中，一般都發(fā)生在用餐時(shí)間或者一些特定的時(shí)間段內(nèi)，特別在早上，屬于用水的最高峰時(shí)間段，用水量最大而且相對(duì)集中，大約占到全天用水量的15%至20%[5]，而且用水的時(shí)間幾乎全集中在半個(gè)小時(shí)內(nèi)。因此，對(duì)于住宅類的建筑，如果簡(jiǎn)單的采用變頻水泵用一臺(tái)備一臺(tái)的方案，顯然非常的不合理，由于住宅類建筑用水的特點(diǎn)，變頻水泵基本不會(huì)在高效段運(yùn)行，資源浪費(fèi)會(huì)非常嚴(yán)重。

相關(guān)研究表明，伴隨著住宅用戶數(shù)量的增多，供水不均系數(shù)K值就會(huì)出現(xiàn)降低，在理論上講，K值越大，變頻水泵的數(shù)量愈多愈節(jié)約能源，但是水流量太小的水泵，它的效率就會(huì)降低，因此，對(duì)于在100至500用戶以及以內(nèi)的建筑供水區(qū)域，選擇泵組的時(shí)候盡可能地選用3臺(tái)以及以內(nèi)的變頻泵組；而對(duì)于500用戶以上供水的建筑區(qū)域，它供水的特點(diǎn)是：K值比較小，總流量比較大，單泵的流量可以控制在平均時(shí)流量70%左右，此時(shí)，泵組需要最少選用3至4臺(tái)，并且需要配備小型泵作為供應(yīng)小流量的時(shí)候使用。而對(duì)于少于100用戶供水的區(qū)域，它供水的特點(diǎn)是K值很大，總流量卻很小，在供水的高度不高的時(shí)候，也可以根據(jù)建筑的具體情況選擇氣壓水罐的給水方式。

4 結(jié)束語

關(guān)于高層建筑供水方式的選擇，不但需要緊密結(jié)合建筑物的實(shí)際用水特點(diǎn)來確定比較經(jīng)濟(jì)合理的建筑供水方式，而且在變頻水泵的選擇上，更應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑物的實(shí)際用水規(guī)律，來選擇搭配合理的水泵組，以求達(dá)到真正節(jié)約能源的目的。同時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)的認(rèn)真比較和科學(xué)地分析來進(jìn)行方案合理的優(yōu)化，從而選擇最好的供水方案，以提高建筑物供水的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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[3]德剛，李傳鋒，沈安文.變頻供水節(jié)能中幾個(gè)問題的探討[J].自動(dòng)化博覽，2012，25（3）：29-30.

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[5]常金秋.建筑給水設(shè)計(jì)的節(jié)水問題[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，6（2）：120-123.

作者簡(jiǎn)介：王文科（1980-），男，河南南召人，大專學(xué)歷，研究方向：建筑水電施工。