試述高層建筑室內給水系統設計

何秀軍

(淮安市建筑設計研究院有限公司，江蘇 淮安223001）

高層建筑具有高度高、結構功能復雜等特點，這其中室內的給水系統也是一項較復雜的系統工程，在設計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，也要考慮消防設計在高層建筑中的作用；我們要考慮到防火和滅火的可能性，也要考慮到整個工程的投資成本。

1.高層建筑室內給水方式選擇分析

高層建筑室內給水方式的選擇是擺在我們各施工人員面前的首要任務，它直接關系到室內給水系統的使用和工程造價，甚至于關乎到高層建筑的安全。我們知道，城市給水管網的水壓一般不能滿足高層建筑室內高區部分給水的要求，絕大多數采用分區給水方式，即低區部分直接由城市給水管網供水，高區部分由水泵加壓供水。其中，高區部分可以采用的分區給水方式有：高位水箱給水方式；變頻調速水泵給水方式或氣壓罐給水方式。當建筑高度在50m左右時，低區利用城市給水管網水壓直接供水，高區采用水泵屋頂水箱聯合供水；當建筑高度在50-80m時，高區采用高位水箱減壓閥給水方式；當建筑高度在80-110m時，高區采用高位水箱分區減壓給水方式：當建筑高度超過110m時，高區采用高位水箱串聯給水與減壓給水相結合的方式。例如在給一般高層建筑進行給水系統設計時，高區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，如果低區對供水穩定性要求較高時，可以直接從高區的屋頂水箱引入一根立管網，然后再立管網上設置電動閥門和減壓閥門，在正常供水時將電動閥門關閉，如果市區給水網停止供水可以開啟閥門維持建筑給水系統的正常供水。對于超高層建，設計給水系統時，高區部分采用貯水池、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方式進行給水。利用高位水箱并聯給水方式，各個分區都是相對獨立的給水系統，可以有效地確保供水的穩定性而且水泵集中布置方便維護。減壓閥給水方式相對于高位水箱并聯給水方式來說系統設計要簡單的多，而且設備費用少，占地面積很小方便管理以及維護，但是供水的穩定性比并聯給水方式差，對于運行動力的要求較高。

2.高層建筑室內給水系統壓力問題分析

2.1 給水系統壓力出現的問題。前面我們闡述了高層建筑的給水系統可以分為高區供水和低區供水，但我們知道高層建筑由于高度太高，分區時很難做到系統的平衡，這樣就會出現最低處有靜水壓的問題，造成使用時候舒適度降低，并帶來安全隱患。現筆者舉例來加以說明。某小區居住樓建筑高度是132米，我們假設1～11層分為低水區（給水系統分區時）12～26層分為高水區；低區水箱設在14層，供水高度為52米，我們可以計算下最低衛生器具配水點處的靜水壓可以達到520kPa。如果我們把高區水箱設在30層，那么供水高度可以達到75米，最低衛生器具配水點處的靜水壓就是750kPa，這樣靜水壓的值就遠遠超過規范(《建筑給水排水設計規范》GBJ15-88)所推薦的設計值350～450kPa和限定值不大于600kPa，會導致用水時水花飛濺及衛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靜水壓力較低的時候。這就不利于供水點的供水。在一般情況下，我們出于建筑結構和建筑成本的綜合考慮，高區高位水箱設置一般不會太高，就導致高區最不利供水點壓力偏低，其靜水壓多在100kPa以下，如果使用延時自閉沖洗閥時經常出現無法開啟或無法關閉的現象。而在帶氣壓罐的變頻供水系統中，提高最不利供水點靜水壓比較容易，但壓力提高后，最低處靜水壓又太高。

2.2 給水系統壓力出現問題解決措施。在實際設計中如果出現這樣的問題，我們應根據建筑物的高度和設計規范對建筑物的給水系統進行合理分區，不要簡單的只將給水系統一分為二，建筑物高度較高時可將給水系統分為三個區，以滿足用水的舒適和安全。

3.高層建筑室內給水類型及在實際應用中特點

目前，我國大多數城市的市政管網壓力可以維持在2公斤以上，個別小城鎮的出水壓力甚至可以達到4公斤。這樣看來，對于一般的多層建筑市政管網的壓力已經足夠了，但是由于市政管網的供水水量、水壓波動較大等原因，結合實際，我國高層建筑室內給水系統的設計類型有如下幾種，并加以分析其使用情況。

3.1 直接供水型。實際上，這種類型的供水方式就是直接利用市政管網的壓力，直接供水，一般適用于市政管網壓力稍高的地區或水廠附近壓力較高的范圍內。缺點就是水量、水壓不能保證。但是，對于規模較小的管網這種供水方案的經濟性能很好，不需要任何其他設備或措施。

3.2 氣壓罐供水型。有時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構承重，所以很受施工人員的喜愛。但有一個問題需要注意：氣壓罐系統需要水泵和自動控制系統配合，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《規范》要求采用高位水箱減壓給水方式、高位水箱并聯給水方式或高位水箱串聯給水方式，或者根據具體情況采用幾種給水方式的結合。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，無噪聲，國內減壓閥產品質量逐漸提高，性能可靠，所以采用減壓閥減壓方式的日漸增多。但根據目前的使用情況來看，絕大多數高層建筑室內采用的是高位水箱給水這種方式。

3.4 水箱、管網聯合型。由于平時水量水壓足夠時，直接由我們的市政網供水，超壓時，多余水進入屋頂水箱，當壓力或水量不足時，水箱靠重力自動向用戶供水。物理結構上就是正常的直接供水的主干管伸頂接入水箱，并由水箱設一出水管。這種方案減小了水箱的體積，并使水不需要都進入水箱停留這一步驟，衛生可靠性增加。但是問題就是如果長時間的穩壓供水，水箱中的水的停留時間反而大大增加，更容易受污染。而且，所有使用水箱的系統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，甚至建筑的結構設計。

3.5 水箱供水型。將市政管網的水引至屋頂水箱，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給水系統中用水量情況，自動改變水泵的轉速，保證水泵能夠長時間進行高效率的工作，提高水泵的利用價值的一種供水方式。其優點是系統結構簡單、供水穩定性可靠、無高位水箱荷載、維護管理容易等。但也有缺點，主要表現在無調節水量、難以對動力進行有力的保證、消耗能源等。

在上面具體闡述的基礎上，我們還要考慮到高層建筑室內給水節水時的節能措施。應盡量減少水耗與熱損失。在整個給水系統設計好以后，節水節能設計也是很重要的，筆者建議：安裝分戶水表：每一用戶單獨裝冷、熱水水表，對節約用水具有現實的意義。據調查一些資料顯示，國內一般節水率可達5%～30%，4～5年即可收回由于安裝水表而增加的基建費用，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、高效電機以降低水頭損失；采用先進的電腦控制及變頻調速恒壓變量節能供水設備，使供水安全可靠，并可比其它供水設備節省電能約10%～20%；采用換熱效率高、維修率低的加熱設備。

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