給排水設(shè)計(jì)中的分區(qū)供水技術(shù)淺析

陳晨

【摘要】近年來，建筑樓層建造越高，供水技術(shù)也隨之已經(jīng)有了很大的發(fā)展，基本滿足了用戶的需求。合理的分析、研究分區(qū)供水是建筑供水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是合理節(jié)約與利用資源的有力保障。

【關(guān)鍵詞】給水排水；分區(qū)；設(shè)備

分區(qū)供水技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年，基本已經(jīng)成熟.各種基本圖示在設(shè)計(jì)手冊(cè)和相關(guān)書籍里面都有介紹。科技的進(jìn)步，也使得分區(qū)供水設(shè)備的技術(shù)也有了長足發(fā)展，下面就分區(qū)供水談?wù)勔稽c(diǎn)個(gè)人淺顯的認(rèn)識(shí)。

（一）分區(qū)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(shè)計(jì)的過程中，考慮到立管的數(shù)量，布置以及給水管線的繪制難易程度，設(shè)計(jì)中1～3層經(jīng)常納入加壓供水低區(qū)，采用加壓設(shè)備出水后再酌情減壓供給，無形中增加了加壓設(shè)備的設(shè)計(jì)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(fèi)用，但是可以直接減少加壓設(shè)備的投資和后期運(yùn)營成本，達(dá)到節(jié)能的目的。從這個(gè)角度來說，應(yīng)充分利用市政管網(wǎng)給水壓力。我們?cè)谑┕D設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目的市政壓力，項(xiàng)目的用水設(shè)備、用水衛(wèi)生器具的最低工作壓力要求，確定市政管網(wǎng)直接供水的層數(shù)再對(duì)分區(qū)進(jìn)行深一步的考慮。筆者認(rèn)為，這個(gè)是分區(qū)前必須考慮的一個(gè)基本問題。

（二）分區(qū)供水的相關(guān)規(guī)范要求：

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，各分區(qū)最低衛(wèi)生器具用水點(diǎn)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(shè)減壓或調(diào)壓裝置。各分區(qū)最不利配水點(diǎn)的水壓，應(yīng)滿足用水水壓要求。

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

下面談點(diǎn)衍生問題。此條規(guī)定對(duì)干管和橫支管的壓力做出了一般性的規(guī)定，但是，即使最低衛(wèi)生器具的用水點(diǎn)的靜水壓力為0.35MPa，對(duì)于大部分衛(wèi)生器具來說，仍然大于其使用壓力，根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中列舉的數(shù)據(jù)，0.35MPa仍比壓力要求最高的自閉式?jīng)_洗閥大便器的使用壓力大0.2MPa。

這個(gè)多余壓力帶來的浪費(fèi)是顯而易見的。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，DN15陶瓷閥芯水嘴靜壓P=0.37MPa、全開時(shí)，流量Q=0.46L/s，為設(shè)計(jì)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(chǎn)生正常的使用效益，這樣就浪費(fèi)了水資源，而為輸送這部分水量所付出的能源也同時(shí)被浪費(fèi)了。雖然減壓閥可以實(shí)現(xiàn)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(xì)的供水分區(qū)顯得尤為重要。

（三）分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)和類別：

在不考慮超壓問題的前提下，非分區(qū)給水系統(tǒng)中，泵組的揚(yáng)程是根據(jù)最不利點(diǎn)的最小服務(wù)水頭和管道的水頭損失確定的，除控制點(diǎn)外，其他各用水點(diǎn)的水壓均高于該用水點(diǎn)實(shí)際所需要的水壓，造成能量浪費(fèi)，并且增加了管網(wǎng)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。若樓層過高，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性都會(huì)造成不良影響。

而在分區(qū)供水的系統(tǒng)中：每個(gè)分區(qū)水泵揚(yáng)程都是以其供水范圍內(nèi)的最不利點(diǎn)所需的水壓和該分區(qū)內(nèi)管道水頭損失確定的，水壓過剩的用水點(diǎn)與未分區(qū)時(shí)相比顯著減少，從而達(dá)到節(jié)能的目的。總體而言，分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)有三類：

1：節(jié)約能量。

2：降低管網(wǎng)的平均壓力，從而降低整個(gè)管網(wǎng)的漏失水量和器具損壞的概率。

（其中串聯(lián)分區(qū)可以降低系統(tǒng)內(nèi)全部管道的壓力，并聯(lián)分區(qū)可以降低部分管道的壓力。）

3：降低了部分管道的壓力等級(jí)，從而節(jié)省造價(jià)。

前文既然提到了串聯(lián)分區(qū)和并聯(lián)分區(qū)，我們就不得不談?wù)劮謪^(qū)的類別：

1：串聯(lián)分區(qū)：主要用于可以分區(qū)設(shè)置水箱水泵的高層建筑。如高層工業(yè)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(lián)輸水的分區(qū)方式。

2：并聯(lián)分區(qū)：是建筑給排水設(shè)計(jì)中最常見的分區(qū)方式。例如：所有分區(qū)的加壓泵組全部設(shè)置在同一設(shè)備房內(nèi)，通過各自的管道系統(tǒng)并行送至各所轄用水點(diǎn)，這種形式的衍生形態(tài)很多，可以依據(jù)建筑的實(shí)際情況選擇最合理的方案。

3：串聯(lián)并聯(lián)相結(jié)合的方式（在建筑給排水設(shè)計(jì)中采用較少，市政供水較多見）。

（四）分區(qū)的能量分析：

能量計(jì)算的基本公式：E=ρgqh。

對(duì)管網(wǎng)進(jìn)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(wù)水頭）是必須需要的有效能量，用以保證用水點(diǎn)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(dāng)（從經(jīng)濟(jì)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(diǎn)多余和浪費(fèi)的能量，這部分能量是多余且無法利用的，甚至可能會(huì)對(duì)管網(wǎng)，用水器具產(chǎn)生不利影響。

我們的目的就是通過分區(qū)的方式去降低用水點(diǎn)的多余水頭（水壓），提高輸水能量的利用率。但是分區(qū)數(shù)量并不是越多越好的：并聯(lián)分區(qū)會(huì)增加輸水管線長度和造價(jià)，串聯(lián)分區(qū)會(huì)增加設(shè)備數(shù)量、基建費(fèi)用以及管理運(yùn)行費(fèi)用，故有時(shí)候分區(qū)未必經(jīng)濟(jì)合理，這點(diǎn)在市政供水方面尤其明顯。無論串聯(lián)分區(qū)還是并聯(lián)分區(qū)都會(huì)導(dǎo)致給水系統(tǒng)造價(jià)上升，但是通過分區(qū)降低了給水系統(tǒng)運(yùn)行的能耗，節(jié)約了電費(fèi)。前文也提到過相關(guān)規(guī)范對(duì)入戶靜水壓的最大限度是0.35MPA，在節(jié)水規(guī)范里面對(duì)這個(gè)數(shù)值進(jìn)行了進(jìn)一步的限制，降低到了0.2MPA。若盲目的采用更多的分區(qū)去滿足相關(guān)規(guī)范，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。

（五）供水設(shè)備的選擇：

分區(qū)供水的動(dòng)力源于加壓供水設(shè)備。合理的增壓系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。傳統(tǒng)的供水方式有高位水箱供水，氣壓供水，變頻泵供水，無負(fù)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(jīng)慢慢的退出了歷史的舞臺(tái)。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(fù)壓供水設(shè)備，這是一種在變頻恒壓供水設(shè)備上發(fā)展起來的新型設(shè)備，可與管網(wǎng)直接相聯(lián)，能充分利用管網(wǎng)自身的壓力，切實(shí)有效的發(fā)揮變頻調(diào)速的優(yōu)勢，節(jié)能效果明顯。無負(fù)壓設(shè)備能耗取決于兩點(diǎn)：一是市政供水壓力的大小和系統(tǒng)所需壓力大小的比值，二是泵組的流量揚(yáng)程的合理性。這兩點(diǎn)需要我們?cè)趯?shí)際工作中不斷的摸索，通過公式計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，選出最節(jié)能的設(shè)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(yùn)行的水泵，增加實(shí)用效率。加壓水泵的Q-H特性曲線應(yīng)為隨流量的增大，揚(yáng)程逐漸下降的曲線。變頻水泵也是目前給排水系統(tǒng)中應(yīng)用比較成熟的設(shè)備，利用變頻水泵，可以及時(shí)的調(diào)節(jié)出水，不僅可以滿足用戶的實(shí)際需求，也可以避免造成不必要的浪費(fèi)，變頻的水泵可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，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(tǒng)采用光滑小阻力的管材，并且適當(dāng)放大管徑，增加分水器的采用，也可以減少系統(tǒng)的水頭損失和水泵揚(yáng)程，達(dá)到節(jié)能以及合理分區(qū)的目的。

結(jié)束語：

建筑給排水做到既節(jié)能又節(jié)水是本專業(yè)設(shè)計(jì)的最終目的。分區(qū)，投資，運(yùn)營，節(jié)能節(jié)水這些概念彼此既有聯(lián)系又相互制約，通過合理的經(jīng)濟(jì)分析作出一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)組合是我們接下來努力的方向。

與此同時(shí)，加快加壓設(shè)備的技術(shù)研發(fā)，在滿足用水的前提下，盡可能的降低設(shè)備的運(yùn)行能耗，也需要科技的發(fā)展和相關(guān)研究人員的努力才能實(shí)現(xiàn)，從而取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50015-2003（2009年版）

[2]王生太.高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)探討[J].給水排水，2012，38（8）.