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高层建筑给水工程设计方案研究
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内容提示：与低层建筑相比，高层建筑具有层数多、高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。基于此，详细分析了高层建筑给水系统设计方案中应注意的问题。
摘 要：与低层建筑相比，高层建筑具有层数多、高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。基于此，详细分析了高层建筑给水系统设计方案中应注意的问题。
关键词：高层建筑；给水；方案
1 生活、消防水池(箱)应分建
从水质保护和消防泵定期试水维护保养角度出发，认为分建水池及共用吸水管的作法对优化地下室设计、有效利用地下室面积、降低造价起到积极作用。
1.1 生活、消防合建水池(箱)存在弊病
虽然消防管网与生活用水管网是分开独立设置的，但由于采用合建贮水池和高位水箱必然对生活用水水质造成污染。因此，单独设置生活贮水池和消防贮水池，从根本上消除了对生活用水水质造成污染的因素，消防泵试水运转的排水只需直接回水到消防贮水池中，利用水池中的存水消能，从而达到节约用水的目的。
1.2 分建生活、消防水池(箱)的意义
只要措施得当，是完全可以避免许多人担心的生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭的问题。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水，在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂，贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施，贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空，更换一次仍然是有必要的。
生活用水与消防用水分建贮水池不会增加造价。在实际工程设计中，分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室的面积、降低造价起到积极作用。分建贮水池，总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池，水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用，分建时不存在被动用的问题。合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁，当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用；当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，确保生活用水水质，给设计带来诸多不便。而消防贮水池往往可直接利用地下室的底板、侧壁和顶板作池底、池壁和池顶，池内也无需设置导流墙，有效水深增加，减少水池的占地面积，降低造价。
分建的消防贮水池，按规定需要贮存火灾延续时间内室内外消防用水量。由于贮水量大，一般都进行分格布置，在实际工程中，由于生活贮水池占据条件较好的位置，使得消防贮水池在分格设计后，虽然容量保证了，然而每台消防水泵单独布置吸水管存在一定的困难。高规规定，一组消防水泵吸水管不应少于两条。当其中一条损坏或抢修时，其余吸水管仍应通过全部水量。也就是说，允许采用共用吸水管做法，使得设计变得简单易行，水泵布置整齐有序，便于管理和维修保养。
1.3 高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置
高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的，一般静压只有几十kPa，故选定的止回阀一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不能满足要求，最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀，应安装在水箱底高度不小于15kPa处，且必须安装在水平管段上。
许多教科书和设计手册在水消防系统的原理图中，随意将止回阀画在竖管上，使许多设计人员误认为:只要选用开启压力小的止回阀，无论止回阀水平安装或竖向安装均满足要求。共用水箱消防出水管上的止回阀竖向安装时，止回阀的阀瓣在重力作用下，长时间下垂而开启，消防管网存水与高位合用水箱中的生活用水直接接触，当消防管网中压力出现微小波动时，部分存水进入合用水箱，污染生活用水，这种情况广泛存在于多层住宅建筑。
1.4 结论
从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发，生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置；
采用共用吸水管作法，使设计简化，设备的维护管理方便；
分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室面积、降低造价起积极的作用；
高位水箱出水管上止回阀必须水平安装。 2 室内给水宜采用分区恒压变频供水方式
高层建筑如由屋顶水箱供水，由于水箱供水压力低，最上面3-4层的水压和水量过小，不能满足热水器供水，分区恒压变流量供水方式，进行合理的分区，选择合适的供水泵和变频器，保持设定的压力，达到恒压供水的效果，提高了水的品质。
采用水箱供水，在夜间水压升高时(或启动水泵)水箱进水，供水压力由用水点和水箱的高差决定，高差越大，供水压力越大。所以，顶层供水压力最小。如果水箱不能及时补水，水位将更低，压力更小。一般情况下，顶层热水器即使能打开，供水量也极小，不能正常作用。
要解决供水压力不足问题，可以从增加供水压力或减少管道阻力损失两方面考虑。顶层供水压力明显不足，加大供水管管径，减少管道阻力损失对供水系统影响很有限，不能解决问题。所有只能采用增加供水压力。提高供水压力可以有4个方案:
（1）提高水箱的底标高，增加用水点和水箱的高差。提高水箱的底标高虽然节约投资，但对建筑外立面影响效果很大，破坏建筑整体的美观协调，且水箱提高1m，只能提高10kPa，当水箱底标高离屋顶8m，水箱充满水的情况下，才能确保顶层淋浴器的供水压力。所以该方案没有采用的可能性。
（2）每户增设增压泵。在每户进水管上安装小型增压泵，可基本解决供水压力问题，但水泵安装在室内噪音很大，开启时不但对住户有影响，而且通过管道传给其他用户。
（3）气压给水设备。气压给水系统工作原理，上水通过水泵加压送至压力罐和用户，随着气压罐内水量的增加，水罐内空气被压缩，压力升高，但压力升高至最大工作压力时，压力控制器使水泵关闭。用户用水时，气压水罐里的水在压缩空气的压力下被送至给水管网，随着气压水罐内水量的减少，空气体积膨胀，压力减小，但压力降至设计最小工作压力时，水泵再次启动。如此循环工作，气压供水最大的问题是压力罐体积庞大，占用了很大的空间，增加的建筑造价，减少了绿化面积，对于小区总体环境有一定的影响，目前采用很少。
（4）分区恒压变量供水系统。该系统是在高层建筑给排水设计中采用较成功的提供供水压力的方法。分区恒压变流量供水方式，根据计算得到供水小时最大流量的扬程，选择合适的供水泵，配置相应的变频器，在保持设定的工作压力情况下，由用户用水量的变化通过变频器控制水泵电机的转速，由水泵电机转速的变化，改变供水量，满足用户使用舒服性要求，达到恒压供水的效果。每分区设定两个水泵交替使用，延长设备的使用寿命。
另外，取消屋顶水箱，能够减少二次污染，提供了供水的卫生标准。在投资方面，与硅水箱比较也相差无几。由于取消屋顶水箱，建筑外观效果更好，同时，在物业管理上，减少了清洗水箱的麻烦。但是有一点，就是小区在停电时，楼上用户没有水箱储备，如设置一定的备用电源，则更为完美。
参考文献
［1］太原工业大学主编.室内给水排水工程(第二版)［M］.中国建筑工业出版社，1996.
［2］李亚锋，蒋白爵等.高层建筑给水排水工程［M］.北京:化学工业出版社，2004. 来源: 《建筑中文网》.
关键词：高层建筑；给水；方案
1 生活、消防水池(箱)应分建
从水质保护和消防泵定期试水维护保养角度出发，认为分建水池及共用吸水管的作法对优化地下室设计、有效利用地下室面积、降低造价起到积极作用。
1.1 生活、消防合建水池(箱)存在弊病
虽然消防管网与生活用水管网是分开独立设置的，但由于采用合建贮水池和高位水箱必然对生活用水水质造成污染。因此，单独设置生活贮水池和消防贮水池，从根本上消除了对生活用水水质造成污染的因素，消防泵试水运转的排水只需直接回水到消防贮水池中，利用水池中的存水消能，从而达到节约用水的目的。
1.2 分建生活、消防水池(箱)的意义
只要措施得当，是完全可以避免许多人担心的生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭的问题。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水，在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂，贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施，贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空，更换一次仍然是有必要的。
生活用水与消防用水分建贮水池不会增加造价。在实际工程设计中，分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室的面积、降低造价起到积极作用。分建贮水池，总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池，水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用，分建时不存在被动用的问题。合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁，当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用；当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，确保生活用水水质，给设计带来诸多不便。而消防贮水池往往可直接利用地下室的底板、侧壁和顶板作池底、池壁和池顶，池内也无需设置导流墙，有效水深增加，减少水池的占地面积，降低造价。
分建的消防贮水池，按规定需要贮存火灾延续时间内室内外消防用水量。由于贮水量大，一般都进行分格布置，在实际工程中，由于生活贮水池占据条件较好的位置，使得消防贮水池在分格设计后，虽然容量保证了，然而每台消防水泵单独布置吸水管存在一定的困难。高规规定，一组消防水泵吸水管不应少于两条。当其中一条损坏或抢修时，其余吸水管仍应通过全部水量。也就是说，允许采用共用吸水管做法，使得设计变得简单易行，水泵布置整齐有序，便于管理和维修保养。
1.3 高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置
高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的，一般静压只有几十kPa，故选定的止回阀一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不能满足要求，最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀，应安装在水箱底高度不小于15kPa处，且必须安装在水平管段上。
许多教科书和设计手册在水消防系统的原理图中，随意将止回阀画在竖管上，使许多设计人员误认为:只要选用开启压力小的止回阀，无论止回阀水平安装或竖向安装均满足要求。共用水箱消防出水管上的止回阀竖向安装时，止回阀的阀瓣在重力作用下，长时间下垂而开启，消防管网存水与高位合用水箱中的生活用水直接接触，当消防管网中压力出现微小波动时，部分存水进入合用水箱，污染生活用水，这种情况广泛存在于多层住宅建筑。
1.4 结论
从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发，生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置；
采用共用吸水管作法，使设计简化，设备的维护管理方便；
分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室面积、降低造价起积极的作用；
高位水箱出水管上止回阀必须水平安装。 2 室内给水宜采用分区恒压变频供水方式
高层建筑如由屋顶水箱供水，由于水箱供水压力低，最上面3-4层的水压和水量过小，不能满足热水器供水，分区恒压变流量供水方式，进行合理的分区，选择合适的供水泵和变频器，保持设定的压力，达到恒压供水的效果，提高了水的品质。
采用水箱供水，在夜间水压升高时(或启动水泵)水箱进水，供水压力由用水点和水箱的高差决定，高差越大，供水压力越大。所以，顶层供水压力最小。如果水箱不能及时补水，水位将更低，压力更小。一般情况下，顶层热水器即使能打开，供水量也极小，不能正常作用。
要解决供水压力不足问题，可以从增加供水压力或减少管道阻力损失两方面考虑。顶层供水压力明显不足，加大供水管管径，减少管道阻力损失对供水系统影响很有限，不能解决问题。所有只能采用增加供水压力。提高供水压力可以有4个方案:
（1）提高水箱的底标高，增加用水点和水箱的高差。提高水箱的底标高虽然节约投资，但对建筑外立面影响效果很大，破坏建筑整体的美观协调，且水箱提高1m，只能提高10kPa，当水箱底标高离屋顶8m，水箱充满水的情况下，才能确保顶层淋浴器的供水压力。所以该方案没有采用的可能性。
（2）每户增设增压泵。在每户进水管上安装小型增压泵，可基本解决供水压力问题，但水泵安装在室内噪音很大，开启时不但对住户有影响，而且通过管道传给其他用户。
（3）气压给水设备。气压给水系统工作原理，上水通过水泵加压送至压力罐和用户，随着气压罐内水量的增加，水罐内空气被压缩，压力升高，但压力升高至最大工作压力时，压力控制器使水泵关闭。用户用水时，气压水罐里的水在压缩空气的压力下被送至给水管网，随着气压水罐内水量的减少，空气体积膨胀，压力减小，但压力降至设计最小工作压力时，水泵再次启动。如此循环工作，气压供水最大的问题是压力罐体积庞大，占用了很大的空间，增加的建筑造价，减少了绿化面积，对于小区总体环境有一定的影响，目前采用很少。
（4）分区恒压变量供水系统。该系统是在高层建筑给排水设计中采用较成功的提供供水压力的方法。分区恒压变流量供水方式，根据计算得到供水小时最大流量的扬程，选择合适的供水泵，配置相应的变频器，在保持设定的工作压力情况下，由用户用水量的变化通过变频器控制水泵电机的转速，由水泵电机转速的变化，改变供水量，满足用户使用舒服性要求，达到恒压供水的效果。每分区设定两个水泵交替使用，延长设备的使用寿命。
另外，取消屋顶水箱，能够减少二次污染，提供了供水的卫生标准。在投资方面，与硅水箱比较也相差无几。由于取消屋顶水箱，建筑外观效果更好，同时，在物业管理上，减少了清洗水箱的麻烦。但是有一点，就是小区在停电时，楼上用户没有水箱储备，如设置一定的备用电源，则更为完美。
参考文献
［1］太原工业大学主编.室内给水排水工程(第二版)［M］.中国建筑工业出版社，1996.
［2］李亚锋，蒋白爵等.高层建筑给水排水工程［M］.北京:化学工业出版社，2004. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200903/12391.htm
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