浅析高层建筑的给水排水的特征

 一．引言

随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。进入21世纪，高层建筑向着层数更多、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。高层建筑已成为现代化大都市的一种标志。高层建筑有别于低层建筑，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，对建筑给水排水工程的设计施工材料及管理方面都提出了新的技术要求。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。

二．高层建筑给水排水工程的特点

由于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，对建筑给水排水工程的设计、施工、材料及管理方面都提出了较高的要求。与低层建筑给水排水工程相比，高层建筑给水排水工程具有以下特点。

1高层建筑给水热水消防系统静水压力大，如果只采用一个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易被破坏。因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。

2高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度快，火灾危险大，而且扑救困难。因此，高层建筑消防系统的安全可靠性要比底层建筑的高。由于目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，所以高层建筑的消防系统应立足于自救。3高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。另外，高层建筑的排水量管道应采用机械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。

4高层建筑的建筑标准高，给水排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，高层建筑必须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水通畅。瞬间的给水量和排

5高层建筑动力设备多，管线长，易产生振动和噪声。因此，高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪音的技术措施。

三．高层建筑给水排水工程存在的问题

经过上百年的发展，高层建筑的给水排水技术己日趋成熟，但也存在着许多亟待解决的问题，具体有以下几个方面。

(l)节水、节能的给水排水设备及附件的开发与运用。

(2)新型减压、稳压设备的研制与应用。

(3)安全可靠经济实用运行管理方便的供水技术与方式的研究与推广应用。

(4)高层建筑消防技术与自动控制技术。

(5)提高排水系统过水能力，稳定排水系统压力的技术措施。

(6)低成本高效能的新型管道材料开发与应用。

(7)热效率高体积小的热水加热设备的研制与应用。高速发展的建筑业，必将对建筑给水排水技术提出更高的要求，为了适应和推动高层建筑的发展，必须不断改进和提高高层建筑给水排水技术，使高层建筑给水排水技术达到一个新的水平。

四．高层建筑给水系统

1高层建筑给排水竖向分区的必要性和方法。由于高层建筑物总高度大，仅靠室外管网的供水压力，通常无法满足较高楼层用水点的水压要求，工程中一般采用增压设备辅助供水，以产生更大的水压。如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题:一是下层给水龙头流量过大，水流呈喷溅状，不仅造成浪费，而且影响使用;二是上层给水龙头流量过小，甚至出现负压抽吸，造成回流污染;三是下层管网由于承受压力巨大，关阀时易产生水锤，轻则产生噪音和振动，重则使管网遭受破坏;四是下层阀件易磨损，造成渗漏，增加维修工作量。倘使压力超过管材和设备的额定工作压力，还会造成管材和设备的损坏。实践证明，对高层建筑实行分区供水，是解决上述问题的有效方法。高层建筑的给水管网必须竖向划分成几个区域。通常分区的原则如下：充分利用市政给水管网压力，所以一般用初估法来计算低区层数；上区划分根据静水压力。

2高层建筑给排水给水方式

①高位水箱给水方式。高位水箱供水方式包括水泵和水箱。该方式又可分并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱给水方式具有以下优点:一是水箱内可储备一定水量，供水比较安全可靠;二是水压稳定;三是泵启动次数较少，效率较高;四是设备费和运营费较低。其主要缺点:一是水箱的设置占用了一些建筑面积;二是增加了高层建筑结构的复杂性，基建投资相对上升;三是水质较易受到污染;四是水箱进水时，产生噪音和振动。

②气压罐给水方式。气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。其中气压罐为一钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性存储和调节水量，并将罐内储水压送到一定的几何高度，达到节能的目的;二是水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。气压罐供水的主要优点:一是一般不需要水箱和水塔，荷载大大减小，尤其适用地震区的高层建筑;二是罐内水质不易受污染;三是基建投资较省;四是便于集中管理，较易实现自动控制。其主要缺点:一是供水压力不稳，常出现周期性的波动;二是气压罐容积有限，储水较少，因而水泵启动频繁，且水泵在变压状态下工作，不仅效率低，而且增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命;三是由于气压罐的有效容积较少，其储水和调节水量的作用远不如高位水箱，因而供水可靠性较差。

③变频泵无水箱给水方式。变频调速水泵，是一种将单片机技术变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点:一是节能。在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速，运行，即可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性;三是调速全自动化，使用方便;四是结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点:一是变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵;二是变频器对工作环境条件(包括温度湿度灰尘等)要求较高;三是变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。

④减压分区给水方式。减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压;或者上下区之间设置减压阀，用减压阀代替水箱，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不再设置水箱，可提高建筑面积的利用率。但下区供水压力损失较大，水泵能源消耗较大。设计时一般生活给水系统采用可调式减压阀;消防系统采用比例式减压阀。

结束语。高层建筑给排水设计是理论和实践结合非常紧密的专业。理论上的东西只有拿到实践上应用才能确认其效果，各地方应根据实际情况采用相应的措施。随着高层建筑管材和控制设备的完善和种类的多样化，高层建筑的设计和施工趋于程序化。这对设计工作者提出更高的要求，必须要钻研新材料的应用和擅于改变传统的设计方案，以便创新和更适应市场要求。