超高層建筑的給水系統(tǒng)分區(qū)、設(shè)計(jì)參數(shù)和安全措施探討

孫智鑫

引言

下文筆者在南通市高新區(qū)某超高層建筑工程給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案為例，探討給水系統(tǒng)分區(qū)、設(shè)計(jì)參數(shù)等問(wèn)題，以期為類似研究提供一定指導(dǎo)。

1 給水系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 二次供水設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，多數(shù)超高層建筑均使用二次供水設(shè)計(jì)方案。建筑低區(qū)給水系統(tǒng)，主要供水原則市政自來(lái)水管網(wǎng)壓力輸送直接供水。為確保不利點(diǎn)的用水需求，用戶接管處服務(wù)水頭不得比0.28MPa小。眾所周知，市政自來(lái)水管網(wǎng)壓力通常處在0.5～0.6MPa，超高層建筑二次供水系統(tǒng)中，必須配置相應(yīng)的高位水箱，主要功能是先儲(chǔ)存市政自來(lái)水壓力能力，當(dāng)用戶實(shí)際用水時(shí)，高區(qū)供水設(shè)施向給水系統(tǒng)供水，這個(gè)過(guò)程需由高位水箱內(nèi)吸水[2]。如此設(shè)計(jì)，能在不影響市政供水安全基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用市政自來(lái)水壓力，達(dá)到節(jié)約高區(qū)域供水設(shè)備電機(jī)功率的目的。

1.2 合理挑選分區(qū)形式

建筑工程給水系統(tǒng)分區(qū)主要分為并聯(lián)、串聯(lián)分區(qū)兩種，兩者不同之處在于，管道或設(shè)備機(jī)房占地面積、日常維護(hù)費(fèi)用、一次性投資等方面的差異[3]。但串聯(lián)與并聯(lián)分區(qū)后節(jié)約的供水能力是相同的。根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求可知，超高層或高層建筑使用并聯(lián)、串聯(lián)分區(qū)必備條件為建筑高度分別為＜100m、＞100m[4]。

2 設(shè)計(jì)合理的給水系統(tǒng)

2.1 科學(xué)劃分給水系統(tǒng)分區(qū)

為滿足節(jié)能節(jié)水的要求，必須按照給水資料及市政水管道壓力展開(kāi)設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目最低用水處市政水壓為0.32MPa，每一層最不利水點(diǎn)到水表前需要0.12MPa的水壓。綜合分析管道水頭損失等因素的影響，該建筑具體分區(qū)如下：①5層的功能區(qū)，以市政給水方案實(shí)現(xiàn)水資源供應(yīng)；②進(jìn)行施工前，要與該工程所處地區(qū)自來(lái)水公司進(jìn)行溝通，若相關(guān)機(jī)構(gòu)不支持市政管網(wǎng)疊壓供水方案，6～11的中層區(qū)，則通過(guò)變頻調(diào)速設(shè)備實(shí)施供水。這些供水設(shè)備設(shè)置在地下室1層，管網(wǎng)最高運(yùn)行壓力為0.70MPa，并結(jié)合本建筑辦公區(qū)用水量較小的情況，借助變頻調(diào)速+氣壓罐相組合完成供水。配備氣壓罐不只滿足在短暫停電情況下維持小量供水的要求，也可與小泵相互配合實(shí)現(xiàn)供水，確保所設(shè)置的水泵均能高效率運(yùn)行，充分發(fā)揮節(jié)約水資源的作用[1]。

2.2 設(shè)計(jì)合理的參數(shù)

地下室1層依據(jù)運(yùn)營(yíng)、培訓(xùn)中心區(qū)域最高日用水量25%的要求，設(shè)計(jì)有效容積達(dá)到120m3裝備式不銹鋼材質(zhì)的水箱和水泵房[2]。營(yíng)運(yùn)中心建筑不同系統(tǒng)參數(shù)如下：①低區(qū)1～5層運(yùn)營(yíng)中心、地下室衛(wèi)生間、廚房及后臺(tái)服務(wù)中心1～4層除大便、小便器以外，設(shè)置秒流量為2.16L/s。所用管材使用不銹鋼材質(zhì)，計(jì)算系統(tǒng)壓力、主立管管徑分別為0.301MPa、DN50。②中區(qū)6～11層衛(wèi)生間，用水秒流量設(shè)定為1.5L/s（大小便器除外），求出中區(qū)系統(tǒng)最不利配水處需要的壓力為0.630MPa。12～26高層系統(tǒng)衛(wèi)生間用水流量設(shè)定為2.6L/s，由于高層使用無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)施，自中區(qū)10層立管頂部調(diào)用水資源，中區(qū)水泵機(jī)組供水量通過(guò)中高區(qū)之和求得設(shè)計(jì)秒流量達(dá)到3.0L/s。為保障供水安全，在第10層用水點(diǎn)最小服務(wù)水壓（0.10MPa）基礎(chǔ)上，增設(shè)0.02MPa的安全水壓，明確管壓最低壓力為0.12MPa。中區(qū)水泵揚(yáng)程、接管處水壓分別為0.7、0.14MPa，從而滿足管網(wǎng)疊壓供水設(shè)施部分點(diǎn)最低壓力的需求。

3 給水系統(tǒng)分區(qū)安全措施

3.1 二次加壓供水設(shè)施使用中常見(jiàn)的問(wèn)題

管網(wǎng)疊壓設(shè)備是一種功能強(qiáng)大的二次加壓供水設(shè)施，其在實(shí)際運(yùn)用中也存在一些不足之處，具體表現(xiàn)為：①市政管網(wǎng)水量往往難以達(dá)到建筑工程水量要求，無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)施不能滿足供水量需求。②國(guó)內(nèi)的管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備基于不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、理念下進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到上千家，各企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的命名、產(chǎn)品的功能、配置等情況千差萬(wàn)別。部分無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓供水設(shè)施因設(shè)計(jì)不合理，直接影響實(shí)際運(yùn)營(yíng)中取水管網(wǎng)工況。加之，自來(lái)水管網(wǎng)壓力處于比較低的區(qū)域，當(dāng)管網(wǎng)疊壓設(shè)備投入正常運(yùn)行后，會(huì)發(fā)生不能滿足供水壓力、流量等方面的要求。

3.2 安全措施

①無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)疊壓設(shè)備從建筑的中區(qū)管網(wǎng)進(jìn)行取水，中區(qū)的設(shè)計(jì)流量為中高區(qū)設(shè)計(jì)秒流量，正常情況下，不會(huì)發(fā)生供水不足的狀況。當(dāng)小流量或夜間設(shè)備無(wú)法正常供水，中高區(qū)無(wú)需開(kāi)啟水泵，分別借助隔膜式氣壓罐、穩(wěn)壓補(bǔ)償罐中的水即可滿足使用者的需求。②中區(qū)使用的隔膜式氣壓罐總?cè)莘e為1400L，其適應(yīng)中高區(qū)（7min）和高區(qū)4min的用水量，預(yù)防因水泵機(jī)組啟動(dòng)滯后引發(fā)吸空的情況。

4 結(jié)論

綜上所述，超高層建筑給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，給水系統(tǒng)分區(qū)及參數(shù)設(shè)計(jì)要依據(jù)工程具體情況展開(kāi)分析，并在其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)中及管材運(yùn)用上盡可能滿足在國(guó)家相關(guān)節(jié)能規(guī)范的要求，促使超高層建筑設(shè)計(jì)逐漸滿足國(guó)家關(guān)于綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。本文以南通市高新區(qū)某超高層建筑給水系統(tǒng)為實(shí)例，從合理設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)分區(qū)、設(shè)計(jì)參數(shù)等方面進(jìn)行研究，從而滿足節(jié)能節(jié)水、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，也為類似設(shè)計(jì)及配置提供一定借鑒。