高層住宅給水方式及優(yōu)化淺議

楊鴻

（廣東博意建筑設(shè)計(jì)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(lián)供水式、串聯(lián)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(chǔ)調(diào)節(jié)本區(qū)的用水量和穩(wěn)壓。水箱內(nèi)的水由設(shè)在泵房?jī)?nèi)的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是水箱內(nèi)可儲(chǔ)備一定水量，供水比較安全可靠；二是水壓穩(wěn)定；三是泵啟動(dòng)次數(shù)較少，效率較高；四是設(shè)備費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)較低。其主要缺點(diǎn)：一是水箱的設(shè)置占用了一些建筑面積；二是增加了高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，基建投資相對(duì)上升；三是水質(zhì)較易受到污染；四是水箱進(jìn)水時(shí)，產(chǎn)生噪音和振動(dòng)。

1.2 氣壓罐給水方式

氣壓罐的設(shè)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(shí)利用容器內(nèi)空氣的可壓縮性存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)水量，并將罐內(nèi)儲(chǔ)水壓送到一定的幾何高度，達(dá)到節(jié)能的目的；二是水泵機(jī)組采用軟啟動(dòng)和循序啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)塔供水。氣壓罐供水的主要優(yōu)點(diǎn)：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(qū)的高層建筑；二是罐內(nèi)水質(zhì)不易受污染；三是基建投資較??；四是便于集中管理，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其主要缺點(diǎn)：一是供水壓力不穩(wěn)，常出現(xiàn)周期性的波動(dòng)；二是氣壓罐容積有限，儲(chǔ)水較少，因而水泵啟動(dòng)頻繁，且水泵在變壓狀態(tài)下工作，不僅效率低，而且增加了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)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(chǔ)水和調(diào)節(jié)水量的作用遠(yuǎn)不如高位水箱，因而供水可靠性較差。

1.3 變頻泵無(wú)水箱給水方式

變頻調(diào)速水泵，是一種將單片機(jī)技術(shù)變頻技術(shù)和水泵機(jī)組相結(jié)合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水壓與流量可調(diào)的給水設(shè)備。由于變頻泵的水壓和流量可調(diào)，可取消高位水箱。該方式的主要優(yōu)點(diǎn)：一是節(jié)能，在保持設(shè)定壓力的前提下，根據(jù)用水量的變化情況隨時(shí)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行，即可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，又能保證運(yùn)行的可靠性；二是調(diào)速全自動(dòng)化，使用方便；三是結(jié)構(gòu)緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調(diào)速水泵的缺點(diǎn)：一是變頻器價(jià)格貴，整機(jī)費(fèi)用比其他給水設(shè)備昂貴；二是變頻器對(duì)工作環(huán)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(jī)組正常運(yùn)行。

1.4 減壓分區(qū)給水方式

減壓分區(qū)給水方式是利用減壓閥或各區(qū)的減壓水箱進(jìn)行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區(qū)分別設(shè)置水箱。由上區(qū)的水箱向下區(qū)的水箱供水，利用水箱減壓；或者上下區(qū)之間設(shè)置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區(qū)供水時(shí)，先通過干管上的減壓閥，然后進(jìn)入下一區(qū)的管網(wǎng)，依次向下區(qū)供水特點(diǎn)是供水比較可靠，設(shè)備和管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)約投資，維修管理方便。采用減壓閥減壓方式，各區(qū)不再設(shè)置水箱，可提高建筑面積的利用率。但下區(qū)供水壓力損失較大，水泵能源消耗較大。設(shè)計(jì)時(shí)一般生活給水系統(tǒng)采用可調(diào)式減壓閥；消防系統(tǒng)采用比例式減壓閥。

2 高層建筑給水系統(tǒng)優(yōu)化建議

2.1 生活、消防水池（箱）應(yīng)分建

在工程設(shè)計(jì)中因受地理?xiàng)l件、場(chǎng)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(wú)論在設(shè)計(jì)或?qū)嶋H應(yīng)用中，生活水池與消防水池合建有時(shí)存在許多弊端。筆者在設(shè)計(jì)與實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，合建貯水池(箱)因?yàn)槿莘e大，對(duì)生活用水來(lái)說(shuō)，水質(zhì)更新時(shí)間長(zhǎng)。特別對(duì)于高層建筑地下合建貯水池(箱)，按規(guī)定需要貯存室內(nèi)、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(shí)間過長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過24h，使水中余氯不足，造成細(xì)菌及藻類繁殖。所以，為保證水質(zhì)，必須二次加氯，使運(yùn)行費(fèi)用增加，管理麻煩。此外，合建貯水池也給定期檢查試運(yùn)行消防泵帶來(lái)困難。對(duì)于合用的屋頂水箱在消防試水時(shí)，因?yàn)樗渑c消防管道連接的止回閥關(guān)閉不嚴(yán)，使得消防管路中存留的水部分回流到水箱內(nèi)，造成水質(zhì)的污染。特別是消防管路同時(shí)連接多幢樓的水箱時(shí)，因每幢樓用水不均勻，造成水位緩慢變化，水位在達(dá)到平衡的過程中，水流無(wú)法使止回閥嚴(yán)密關(guān)閉，造成滲漏而污染水質(zhì)。當(dāng)合建貯水池貯存室外消防用水時(shí)，消防車取水口因密閉不嚴(yán)，也要污染水質(zhì)?？傊?，無(wú)論哪種形式的管路設(shè)計(jì)，只要是合建生活用水與消防用水水池，均會(huì)造成生活用水水質(zhì)污染。

因此，獨(dú)立設(shè)計(jì)生活貯水池和消防貯水池，才能從根本上消除對(duì)生活用水的水質(zhì)污染；即使在試運(yùn)行消防泵時(shí)，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(jié)約用水。合建貯水池不允許與建筑物地下室的底板和側(cè)壁共用作為池底和池壁。當(dāng)池頂上層為潔凈用房時(shí)，允許樓板作池頂共用;當(dāng)池頂上層為非潔凈用房時(shí)應(yīng)獨(dú)立設(shè)池頂，以確保生活用水水質(zhì),給設(shè)計(jì)者帶來(lái)諸多不便。分建水池便于水池在地下室中的布置，設(shè)計(jì)具有更大的靈活性。

2.2 在小高層建筑中合理利用無(wú)負(fù)壓給水方式

無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備是在傳統(tǒng)變頻調(diào)速給水設(shè)備的基礎(chǔ)上研制和發(fā)展起來(lái)的，主要由穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制儀表、管道、閥門等組成。無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備是利用負(fù)壓處理技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、真空抑制與穩(wěn)流補(bǔ)償器技術(shù)、全密閉自平衡技術(shù)和全自動(dòng)智能化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與自來(lái)水管網(wǎng)直接串接供水而對(duì)其管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓，并在系統(tǒng)運(yùn)行或非運(yùn)行時(shí)間內(nèi)均能自動(dòng)、連續(xù)和穩(wěn)定地供水，達(dá)到用戶用水要求。

穩(wěn)流補(bǔ)償器是連接在自來(lái)水管網(wǎng)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(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)壓、全密閉、穩(wěn)流補(bǔ)償調(diào)節(jié)；真空抑制器則是根據(jù)穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的水量、壓力、液位、真空度等信號(hào)，實(shí)時(shí)反饋、處理和控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的壓力平衡，并使之不產(chǎn)生負(fù)壓。在設(shè)備運(yùn)行過程中，當(dāng)進(jìn)水量小于用水量時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償器配合真空抑制器及其控制柜系統(tǒng)在全密閉狀態(tài)下抑制負(fù)壓的形成；同時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的儲(chǔ)備水在其自平衡力的作用下及時(shí)補(bǔ)充到用戶供水管網(wǎng)（用水點(diǎn)）使用，并使穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的壓力始終不低于某一設(shè)定值，從而保護(hù)了自來(lái)水管網(wǎng)壓力始終維持在其最低服務(wù)壓力之上；隨著用水量減少而進(jìn)水量足夠時(shí)，設(shè)備則可充分利用自來(lái)水管網(wǎng)壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)用水系統(tǒng)所需設(shè)定壓力的差額補(bǔ)償，以達(dá)節(jié)能效果；當(dāng)設(shè)備的進(jìn)水壓力大于或等于設(shè)定壓力時(shí)，水泵則自動(dòng)停機(jī)，并由自來(lái)水管網(wǎng)經(jīng)旁通管向用水點(diǎn)供水；當(dāng)系統(tǒng)不用水或小流量（如夜間用水低峰）時(shí)，設(shè)備依據(jù)檢測(cè)到的電流、電壓、頻率以及水量等信號(hào)而使運(yùn)行中的水泵自動(dòng)進(jìn)入“停泵保壓”狀態(tài)，并由小流量保壓管向用水點(diǎn)供水，達(dá)到更好地節(jié)能。

結(jié)語(yǔ)

高層住宅小區(qū)生活給水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)小區(qū)的用水特點(diǎn)，合理選擇分區(qū)給水方式。高區(qū)采用恒速泵-屋頂水箱給水方式，其他各分區(qū)采用變頻泵給水，可以收到較好的節(jié)能效果。高層住宅小區(qū)生活給水方案選擇時(shí)，需要綜合考慮各方案的運(yùn)行費(fèi)用高低和投資大小進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇年總費(fèi)用最低的方案作為相對(duì)較優(yōu)方案。

[1]寧海燕.高層建筑生活給水系統(tǒng)的節(jié)能和優(yōu)化研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

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