給排水設計中的分區供水技術淺析

陳晨

【摘要】近年來，建筑樓層建造越高，供水技術也隨之已經有了很大的發展，基本滿足了用戶的需求。合理的分析、研究分區供水是建筑供水設計的關鍵，也是合理節約與利用資源的有力保障。

【關鍵詞】給水排水；分區；設備

分區供水技術已經發展了很多年，基本已經成熟.各種基本圖示在設計手冊和相關書籍里面都有介紹。科技的進步，也使得分區供水設備的技術也有了長足發展，下面就分區供水談談一點個人淺顯的認識。

（一）分區的基本前提：

通常情況下，市政的給水管壓力可以滿足1～3層的水壓要求，但是在早期設計的過程中，考慮到立管的數量，布置以及給水管線的繪制難易程度，設計中1～3層經常納入加壓供水低區，采用加壓設備出水后再酌情減壓供給，無形中增加了加壓設備的設計流量和能量消耗。若是1～3層通過市政直接供給，雖然初期增加了部分管道的投資費用，但是可以直接減少加壓設備的投資和后期運營成本，達到節能的目的。從這個角度來說，應充分利用市政管網給水壓力。我們在施工圖設計時，應依據項目的市政壓力，項目的用水設備、用水衛生器具的最低工作壓力要求，確定市政管網直接供水的層數再對分區進行深一步的考慮。筆者認為，這個是分區前必須考慮的一個基本問題。

（二）分區供水的相關規范要求：

根據《建筑給水排水設計規范》的規定，各分區最低衛生器具用水點的靜水壓力不宜大于0.45MPa，靜水壓力大于入戶管0.35MPa的入戶管（或配水橫管），宜設減壓或調壓裝置。各分區最不利配水點的水壓，應滿足用水水壓要求。

對于這些要求，條文說明“高層建筑生活給水系統豎向分區要根據建筑物用途、建筑高度、材料設備性能等因素綜合確定。分區供水的目的不僅為了防止損壞給水配件，同時可避免過高的供水壓力造成用水不必要的浪費。”由此而見，給水分區是滿足規范要求最合理有效的方法。

下面談點衍生問題。此條規定對干管和橫支管的壓力做出了一般性的規定，但是，即使最低衛生器具的用水點的靜水壓力為0.35MPa，對于大部分衛生器具來說，仍然大于其使用壓力，根據《建筑給水排水設計規范》中列舉的數據，0.35MPa仍比壓力要求最高的自閉式沖洗閥大便器的使用壓力大0.2MPa。

這個多余壓力帶來的浪費是顯而易見的。相關數據顯示，DN15陶瓷閥芯水嘴靜壓P=0.37MPa、全開時，流量Q=0.46L/s，為設計額定流量0.15～0.20L/s的2.3～3.07倍。超出額定流量的那部分流量并未產生正常的使用效益，這樣就浪費了水資源，而為輸送這部分水量所付出的能源也同時被浪費了。雖然減壓閥可以實現我們的目的，但是閥門組件的易壞，后期維修，都是需要考慮的問題，為此，更加合理精細的供水分區顯得尤為重要。

（三）分區的優點和類別：

在不考慮超壓問題的前提下，非分區給水系統中，泵組的揚程是根據最不利點的最小服務水頭和管道的水頭損失確定的，除控制點外，其他各用水點的水壓均高于該用水點實際所需要的水壓，造成能量浪費，并且增加了管網跑、冒、滴、漏現象。若樓層過高，對整個系統運行的穩定性都會造成不良影響。

而在分區供水的系統中：每個分區水泵揚程都是以其供水范圍內的最不利點所需的水壓和該分區內管道水頭損失確定的，水壓過剩的用水點與未分區時相比顯著減少，從而達到節能的目的。總體而言，分區的優點有三類：

1：節約能量。

2：降低管網的平均壓力，從而降低整個管網的漏失水量和器具損壞的概率。

（其中串聯分區可以降低系統內全部管道的壓力，并聯分區可以降低部分管道的壓力。）

3：降低了部分管道的壓力等級，從而節省造價。

前文既然提到了串聯分區和并聯分區，我們就不得不談談分區的類別：

1：串聯分區：主要用于可以分區設置水箱水泵的高層建筑。如高層工業建筑，超高層建筑。市政的長距離輸水過程中，為避免壓力過高損壞管道及其附件、降低管道漏失水量，也常采用串聯輸水的分區方式。

2：并聯分區：是建筑給排水設計中最常見的分區方式。例如：所有分區的加壓泵組全部設置在同一設備房內，通過各自的管道系統并行送至各所轄用水點，這種形式的衍生形態很多，可以依據建筑的實際情況選擇最合理的方案。

3：串聯并聯相結合的方式（在建筑給排水設計中采用較少，市政供水較多見）。

（四）分區的能量分析：

能量計算的基本公式：E=ρgqh。

對管網進行能量分析可知，水泵供水所需能量主要由三部分組成：

1：E1（最小服務水頭）是必須需要的有效能量，用以保證用水點水壓要求；

2：E2（沿程水頭損失）在輸水的過程中不可避免，降低E2的方式是適當（從經濟角度考慮）放大管徑，選用單位水頭損失較低的管道，并且采用合適的管道配件；

3：E3（多余水頭）是用水點多余和浪費的能量，這部分能量是多余且無法利用的，甚至可能會對管網，用水器具產生不利影響。

我們的目的就是通過分區的方式去降低用水點的多余水頭（水壓），提高輸水能量的利用率。但是分區數量并不是越多越好的：并聯分區會增加輸水管線長度和造價，串聯分區會增加設備數量、基建費用以及管理運行費用，故有時候分區未必經濟合理，這點在市政供水方面尤其明顯。無論串聯分區還是并聯分區都會導致給水系統造價上升，但是通過分區降低了給水系統運行的能耗，節約了電費。前文也提到過相關規范對入戶靜水壓的最大限度是0.35MPA，在節水規范里面對這個數值進行了進一步的限制，降低到了0.2MPA。若盲目的采用更多的分區去滿足相關規范，顯然是不經濟的。

（五）供水設備的選擇：

分區供水的動力源于加壓供水設備。合理的增壓系統對整個系統的運行至關重要。傳統的供水方式有高位水箱供水，氣壓供水，變頻泵供水，無負壓供水四大類方。由于二次污染等原因，高位水箱和氣壓供水已經慢慢的退出了歷史的舞臺。目前，在市政條件許可的情況下，工程中越來越多的采用無負壓供水設備，這是一種在變頻恒壓供水設備上發展起來的新型設備，可與管網直接相聯，能充分利用管網自身的壓力，切實有效的發揮變頻調速的優勢，節能效果明顯。無負壓設備能耗取決于兩點：一是市政供水壓力的大小和系統所需壓力大小的比值，二是泵組的流量揚程的合理性。這兩點需要我們在實際工作中不斷的摸索，通過公式計算和經驗相結合，選出最節能的設備組合。

在泵組的選擇上面，盡可能的選用高效率的水泵。一般來說，盡可能的選擇在高效段運行的水泵，增加實用效率。加壓水泵的Q-H特性曲線應為隨流量的增大，揚程逐漸下降的曲線。變頻水泵也是目前給排水系統中應用比較成熟的設備，利用變頻水泵，可以及時的調節出水，不僅可以滿足用戶的實際需求，也可以避免造成不必要的浪費，變頻的水泵可以根據用戶的實際需求進行合理的調節，大大減少了電能的消耗，從而提高了能源的利用率。若管道系統采用光滑小阻力的管材，并且適當放大管徑，增加分水器的采用，也可以減少系統的水頭損失和水泵揚程，達到節能以及合理分區的目的。

結束語：

建筑給排水做到既節能又節水是本專業設計的最終目的。分區，投資，運營，節能節水這些概念彼此既有聯系又相互制約，通過合理的經濟分析作出一個最佳的設計組合是我們接下來努力的方向。

與此同時，加快加壓設備的技術研發，在滿足用水的前提下，盡可能的降低設備的運行能耗，也需要科技的發展和相關研究人員的努力才能實現，從而取得良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]建筑給水排水設計規范GB50015-2003（2009年版）

[2]王生太.高層建筑給水系統分區設計探討[J].給水排水，2012，38（8）.