超高層建筑的給水系統(tǒng)分區(qū)、設計參數(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)設計方案為例，探討給水系統(tǒng)分區(qū)、設計參數(shù)等問題，以期為類似研究提供一定指導。

1 給水系統(tǒng)分區(qū)設計現(xiàn)狀

1.1 二次供水設計

現(xiàn)階段，多數(shù)超高層建筑均使用二次供水設計方案。建筑低區(qū)給水系統(tǒng)，主要供水原則市政自來水管網(wǎng)壓力輸送直接供水。為確保不利點的用水需求，用戶接管處服務水頭不得比0.28MPa小。眾所周知，市政自來水管網(wǎng)壓力通常處在0.5～0.6MPa，超高層建筑二次供水系統(tǒng)中，必須配置相應的高位水箱，主要功能是先儲存市政自來水壓力能力，當用戶實際用水時，高區(qū)供水設施向給水系統(tǒng)供水，這個過程需由高位水箱內(nèi)吸水[2]。如此設計，能在不影響市政供水安全基礎上，充分運用市政自來水壓力，達到節(jié)約高區(qū)域供水設備電機功率的目的。

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，管道或設備機房占地面積、日常維護費用、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)《建筑給水排水設計規(guī)范》相關要求可知，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 設計合理的給水系統(tǒng)

2.1 科學劃分給水系統(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設計，該項目最低用水處市政水壓為0.32MPa，每一層最不利水點到水表前需要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)，以市政給水方案實現(xiàn)水資源供應；②進行施工前，要與該工程所處地區(qū)自來水公司進行溝通，若相關機構(gòu)不支持市政管網(wǎng)疊壓供水方案，6～11的中層區(qū)，則通過變頻調(diào)速設備實施供水。這些供水設備設置在地下室1層，管網(wǎng)最高運行壓力為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現(xiàn)供水，確保所設置的水泵均能高效率運行，充分發(fā)揮節(jié)約水資源的作用[1]。

2.2 設計合理的參數(shù)

地下室1層依據(jù)運營、培訓中心區(qū)域最高日用水量25%的要求，設計有效容積達到120m3裝備式不銹鋼材質(zhì)的水箱和水泵房[2]。營運中心建筑不同系統(tǒng)參數(shù)如下：①低區(qū)1～5層運營中心、地下室衛(wèi)生間、廚房及后臺服務中心1～4層除大便、小便器以外，設置秒流量為2.16L/s。所用管材使用不銹鋼材質(zhì)，計算系統(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)生間用水流量設定為2.6L/s，由于高層使用無負壓管網(wǎng)疊壓設施，自中區(qū)10層立管頂部調(diào)用水資源，中區(qū)水泵機組供水量通過中高區(qū)之和求得設計秒流量達到3.0L/s。為保障供水安全，在第10層用水點最小服務水壓（0.10MPa）基礎上，增設0.02MPa的安全水壓，明確管壓最低壓力為0.12MPa。中區(qū)水泵揚程、接管處水壓分別為0.7、0.14MPa，從而滿足管網(wǎng)疊壓供水設施部分點最低壓力的需求。

3 給水系統(tǒng)分區(qū)安全措施

3.1 二次加壓供水設施使用中常見的問題

管網(wǎng)疊壓設備是一種功能強大的二次加壓供水設施，其在實際運用中也存在一些不足之處，具體表現(xiàn)為：①市政管網(wǎng)水量往往難以達到建筑工程水量要求，無負壓管網(wǎng)疊壓設施不能滿足供水量需求。②國內(nèi)的管網(wǎng)疊壓供水設備基于不同設計標準、理念下進行相關產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)的企業(yè)達到上千家，各企業(yè)對產(chǎn)品的命名、產(chǎn)品的功能、配置等情況千差萬別。部分無負壓管網(wǎng)疊壓供水設施因設計不合理，直接影響實際運營中取水管網(wǎng)工況。加之，自來水管網(wǎng)壓力處于比較低的區(qū)域，當管網(wǎng)疊壓設備投入正常運行后，會發(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無負壓管網(wǎng)疊壓設備從建筑的中區(qū)管網(wǎng)進行取水，中區(qū)的設計流量為中高區(qū)設計秒流量，正常情況下，不會發(fā)生供水不足的狀況。當小流量或夜間設備無法正常供水，中高區(qū)無需開啟水泵，分別借助隔膜式氣壓罐、穩(wěn)壓補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，其適應中高區(qū)（7min）和高區(qū)4min的用水量，預防因水泵機組啟動滯后引發(fā)吸空的情況。

4 結(jié)論

綜上所述，超高層建筑給排水設計過程中，給水系統(tǒng)分區(qū)及參數(shù)設計要依據(jù)工程具體情況展開分析，并在其他系統(tǒng)設計中及管材運用上盡可能滿足在國家相關節(jié)能規(guī)范的要求，促使超高層建筑設計逐漸滿足國家關于綠色建筑設計標準。本文以南通市高新區(qū)某超高層建筑給水系統(tǒng)為實例，從合理設計給水系統(tǒng)分區(qū)、設計參數(shù)等方面進行研究，從而滿足節(jié)能節(jié)水、經(jīng)濟運行的目的，也為類似設計及配置提供一定借鑒。