高層住宅給水方式及優化淺議

楊鴻

（廣東博意建筑設計院有限公司，廣東 廣州 528312）

1 高層建筑給水的四種基本方式

1.1 高位水箱給水方式

高位水箱供水方式包括水泵和水箱。該方式又可分并聯供水式、串聯供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。高位水箱的作用是存儲調節本區的用水量和穩壓。水箱內的水由設在泵房內的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優點：一是水箱內可儲備一定水量，供水比較安全可靠；二是水壓穩定；三是泵啟動次數較少，效率較高；四是設備費和運營費較低。其主要缺點：一是水箱的設置占用了一些建筑面積；二是增加了高層建筑結構的復雜性，基建投資相對上升；三是水質較易受到污染；四是水箱進水時，產生噪音和振動。

1.2 氣壓罐給水方式

氣壓罐的設備包括離心水泵和氣壓罐。其中氣壓罐為一鋼制密閉容器，供水時利用容器內空氣的可壓縮性存儲和調節水量，并將罐內儲水壓送到一定的幾何高度，達到節能的目的；二是水泵機組采用軟啟動和循序啟動，從而實現無塔供水。氣壓罐供水的主要優點：一是一般不需要水箱和水塔，荷載大大減小，尤其適用地震區的高層建筑；二是罐內水質不易受污染；三是基建投資較省；四是便于集中管理，較易實現自動控制。其主要缺點：一是供水壓力不穩，常出現周期性的波動；二是氣壓罐容積有限，儲水較少，因而水泵啟動頻繁，且水泵在變壓狀態下工作，不僅效率低，而且增加了設備的運行費用，縮短了水泵的使用壽命；三是由于氣壓罐的有效容積較少，其儲水和調節水量的作用遠不如高位水箱，因而供水可靠性較差。

1.3 變頻泵無水箱給水方式

變頻調速水泵，是一種將單片機技術變頻技術和水泵機組相結合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動機的轉速，進而實現水壓與流量可調的給水設備。由于變頻泵的水壓和流量可調，可取消高位水箱。該方式的主要優點：一是節能，在保持設定壓力的前提下，根據用水量的變化情況隨時調整電機的轉速，運行，即可延長設備使用壽命，又能保證運行的可靠性；二是調速全自動化，使用方便；三是結構緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調速水泵的缺點：一是變頻器價格貴，整機費用比其他給水設備昂貴；二是變頻器對工作環境條件(包括溫度濕度灰塵等)要求較高；三是變頻器易受外界電池干擾，影響機組正常運行。

1.4 減壓分區給水方式

減壓分區給水方式是利用減壓閥或各區的減壓水箱進行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區分別設置水箱。由上區的水箱向下區的水箱供水，利用水箱減壓；或者上下區之間設置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區供水時，先通過干管上的減壓閥，然后進入下一區的管網，依次向下區供水特點是供水比較可靠，設備和管道系統簡單，節約投資，維修管理方便。采用減壓閥減壓方式，各區不再設置水箱，可提高建筑面積的利用率。但下區供水壓力損失較大，水泵能源消耗較大。設計時一般生活給水系統采用可調式減壓閥；消防系統采用比例式減壓閥。

2 高層建筑給水系統優化建議

2.1 生活、消防水池（箱）應分建

在工程設計中因受地理條件、場地、工程投資等諸多因素的影響，常采用合建生活與消防水池，但是，無論在設計或實際應用中，生活水池與消防水池合建有時存在許多弊端。筆者在設計與實踐中發現，合建貯水池(箱)因為容積大，對生活用水來說，水質更新時間長。特別對于高層建筑地下合建貯水池(箱)，按規定需要貯存室內、室外消防用水，而生活用水往往占總貯水量不足20%，更新水的時間過長，遠遠超過24h，使水中余氯不足，造成細菌及藻類繁殖。所以，為保證水質，必須二次加氯，使運行費用增加，管理麻煩。此外，合建貯水池也給定期檢查試運行消防泵帶來困難。對于合用的屋頂水箱在消防試水時，因為水箱與消防管道連接的止回閥關閉不嚴，使得消防管路中存留的水部分回流到水箱內，造成水質的污染。特別是消防管路同時連接多幢樓的水箱時，因每幢樓用水不均勻，造成水位緩慢變化，水位在達到平衡的過程中，水流無法使止回閥嚴密關閉，造成滲漏而污染水質。當合建貯水池貯存室外消防用水時，消防車取水口因密閉不嚴，也要污染水質。總之，無論哪種形式的管路設計，只要是合建生活用水與消防用水水池，均會造成生活用水水質污染。

因此，獨立設計生活貯水池和消防貯水池，才能從根本上消除對生活用水的水質污染；即使在試運行消防泵時，只要把排水直接放回消防貯水池中，既能保證生活貯水池的清潔又節約用水。合建貯水池不允許與建筑物地下室的底板和側壁共用作為池底和池壁。當池頂上層為潔凈用房時，允許樓板作池頂共用;當池頂上層為非潔凈用房時應獨立設池頂，以確保生活用水水質,給設計者帶來諸多不便。分建水池便于水池在地下室中的布置，設計具有更大的靈活性。

2.2 在小高層建筑中合理利用無負壓給水方式

無負壓給水設備是在傳統變頻調速給水設備的基礎上研制和發展起來的，主要由穩流補償器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制儀表、管道、閥門等組成。無負壓給水設備是利用負壓處理技術、變頻調速技術、真空抑制與穩流補償器技術、全密閉自平衡技術和全自動智能化控制技術，實現與自來水管網直接串接供水而對其管網不產生負壓，并在系統運行或非運行時間內均能自動、連續和穩定地供水，達到用戶用水要求。

穩流補償器是連接在自來水管網與水泵之間的特制密閉裝置，不與外界空氣連通，并能配合真空抑制器實現無負壓、全密閉、穩流補償調節；真空抑制器則是根據穩流補償器內的水量、壓力、液位、真空度等信號，實時反饋、處理和控制，實現穩流補償器內的壓力平衡，并使之不產生負壓。在設備運行過程中，當進水量小于用水量時，穩流補償器配合真空抑制器及其控制柜系統在全密閉狀態下抑制負壓的形成；同時，穩流補償器內的儲備水在其自平衡力的作用下及時補充到用戶供水管網（用水點）使用，并使穩流補償器內的壓力始終不低于某一設定值，從而保護了自來水管網壓力始終維持在其最低服務壓力之上；隨著用水量減少而進水量足夠時，設備則可充分利用自來水管網壓力，實現對用水系統所需設定壓力的差額補償，以達節能效果；當設備的進水壓力大于或等于設定壓力時，水泵則自動停機，并由自來水管網經旁通管向用水點供水；當系統不用水或小流量（如夜間用水低峰）時，設備依據檢測到的電流、電壓、頻率以及水量等信號而使運行中的水泵自動進入“停泵保壓”狀態，并由小流量保壓管向用水點供水，達到更好地節能。

結語

高層住宅小區生活給水設計應根據小區的用水特點，合理選擇分區給水方式。高區采用恒速泵-屋頂水箱給水方式，其他各分區采用變頻泵給水，可以收到較好的節能效果。高層住宅小區生活給水方案選擇時，需要綜合考慮各方案的運行費用高低和投資大小進行技術經濟分析，選擇年總費用最低的方案作為相對較優方案。

[1]寧海燕.高層建筑生活給水系統的節能和優化研究[D].重慶：重慶大學，2007.

[1]張勤.高層住宅小區生活給水方式的選擇和能耗分析[J].中國給水排水，2007.