超高层建筑给水方式及水泵的选用

 【摘要】结合工程建筑特点及给水系统工程特点，通过对各类加压给水系统进行综合评述，对水泵技术参数选择的评述，结合工程加压给水系统选择合适的供水方式及加压水泵。 

　　【关键词】超高层；供水方式；水泵；设备 

　　中图分类号：TU208文献标识码： A 

　　1前言 

　　超高层民用建筑，因其供水范围广，供水压力大，在充分保证供水安全的前提下，既要节水、节能，又要经济合理，给水系统的设计及水泵的选用至关重要。在给水系统及水泵选用过程中，应结合工程建筑及给水系统工程特点，通过对各类加压给水系统进行综合评述，最后结合工程加压给水系统选择合适加压水泵。给水系统选择首先是要保证供水安全，其次还要考虑节能、节水，最后作出经济合理的选择。 

　　2供水方式的选择 

　　2.1供水方式的类型 

　　从目前的发展形势看，常用的加压供水方式不外乎以下四种：①水泵水箱给水系统；② 气压罐给水系统；③ 变频调速给水系统；④管网叠压(无负压)给水系统。 

　　管网叠压(无负压)给水系统因其直接从市政给水管网吸水，充分利用了市政给水管网的余压，部分取消了储水设备，能有效地节约建筑面积，防止和减少二次污染，简化系统，节约资金和能源，是一种较理想的供水方式。 

　　气压罐给水系统利用气压水罐内气体的可压缩性，达到供水目的的给水方式。由于受气压罐调节容积的限制，其供水压力有待提高，因此不能作为超高层民用建筑的主要供水方式。 

　　变频调速给水系统与水泵水箱供水系统相比，由于其部分取消了储水设备，因而在节约建筑面积、防止和减少二次污染、简化系统方面更有优势。但在节能方面，水泵水箱给水系统相对更为节能。这主要是因为水泵水箱给水系统的生活给水加压泵是按最大时流量选定，始终在高效段工作，同时与变频调速给水系统的设计秒流量相比，其最大时流量约为设计秒流量的2／3~1／3，因而更节能。变频调速给水系统中的变频调速泵虽然可随用水量的变化调频变速，与常速泵相比省功节能，但变频调速泵并非无级变速，现在较好的变频设备一般只能由50 Hz降至40 Hz，但电机功率并不能按流量的递减而一直递减，这样因其一天中基本不间断运行，故有部分时间在低流量、低效率状况下工作，因此与水泵水箱给水系统相比更耗能。 

　　1-控制柜2-气压罐3-压力传感器4-出水管道5-进水管道 

　　6-辅泵7-主泵 

　　图1 变频调速给水系统示意图 

　　对于水泵水箱供水系统，由于屋顶生活水箱具有很大调节水压、水量的能力，对于供水管网，上行下给，重力流供水，压力恒定，因而供水更安全、稳定。综上所述，变频调速与水泵水箱给水系统各有优劣，但在超高层建筑中，因随着供水压力的增大，水泵水箱给水系统在节能、安全等方面优势更明显，应优先选用。 

　　2.2供水方式的选择 

　　根据《建筑给水排水设计规范》GB 500152003（2009版）规定：建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。 

　　但在实体工程中，综合体超高层一般有地下室、裙楼（低区），办公区、酒店（中高区）等，其设计多为中间避难层兼作设备层用，也是消防泵房、暖通泵房和电气机房及热水加热站等，缺乏空间布置生活水箱，采用垂直串联给水方式显然不现实，即使采用变频调速给水泵组上下接力供水，取消中间转输水箱，转输水泵的设置位置也难以解决。因此，此类超高层建筑不适合垂直串联给水方式，可综合考虑采用变频调速给水方式及水泵水箱给水方式。 

　　一般来说，酒店生活用水量变化曲线较大，而且具有明显的时间特性，因此，酒店生活给水设备应具有“多用水、多耗电；少用水、少耗电”的特点。一般来说变频给水设备在正常用水阶段，水泵一般工作在高速段（同时也是高效区），对于水泵功耗基本无争议；用水低谷及夜间用水量很少（或无人用水，但管网总有一定泄漏）时，水泵因进入低速运转，工况偏离高效区，节能效果不佳；就算管网做到完全密封无泄漏，没有配置气压罐的变频给水设备依靠水泵低速运转来保证管网恒压，也就是说，就算用户不用水，管网无水流，为了保证管网的压力，水泵也必须维持一定的低转速运行，此时水泵所消耗的电能全部都浪费掉了。为了减少给水设备小流量或零流量时水泵的能耗，生活变频给水设备一定要配置稳压气压罐，在小流量或零流量供水时，由气压罐稳压补充。 

　　综合评述，超高层建筑的加压给水方式可选用三种方式组成，地下室和裙楼采用市政给水管网直接供水方式，办公区采用变频调速给水水泵组方式（也可和水箱联合使用）供水，酒店客房采用水泵水箱给水方式供水。同时变频给水设备在结构上采用“水泵组＋电控柜+隔膜气囊式气压罐”的形式。 

　　对于有空间布置水箱的设计，可按规范规定采用垂直串联供水方式。 

　　2.3节水、节能措施 

　　(1)在满足生活用水调节容积的前提下，尽量减小总生活水箱的储水量。 

　　(2)减压阀是供水分区的关键产品，如其出现故障，将直接影响此区居民的用水，不仅使本区耗水、耗能，同时还会产生振动、噪音污染，降低管道、设备的使用寿命。更有甚者，由于超压大，有可能直接破坏管材、卫生器具和器材，造成难以挽回的损失和影响。对于每处压差大于0．6 MPa(卫生器具给水配件承受的最大工作压力)的减压阀，采取比例式减压阀和减压稳压阀串联设置，同时又并联备用，安全合理。 

　　(3)水锤的危害有目共睹，对于超高层建筑，由于其正常供水压力的增大，水锤发生后的危害更为可怕，可在生活加压泵出水管上采用将缓开、速闭、缓闭消除水锤的技术原理一体化的多功能阀。同时，气压罐也是一种很好的消除水锤设备，在变频给水系统中，适当加大了气压罐的规格；在水泵水箱给水系统加压泵出水管上还增加了水锤吸纳器，这种隔膜气囊式水锤吸纳器具有超卓的水击吸收力，有效地吸纳水锤。 

　　3给水泵的选择 

　　3.1水泵技术参数的选择 

　　一般采用上行下给的供水方式。采用这种方式，屋顶水箱起到了中间调节作用，水泵启动运行时Q～H值较恒定，Q～H值不随用水点水量的大小变化而变化，选择水泵只要满足设计Q～H值即可。但应注意所选择水泵的Q～H值不宜大于设计计算的Q～H值很多，一般宜控制在大于设计计算Q～H值5%左右。 

　　3.2水泵材质的选择 

　　一般来讲，超高层综合体酒店多为五星级酒店，对饮用水标准及设备的使用性能有很高的要求，为保证水质、提高水泵运行的稳定性，水泵各部件的材质显得尤为关键，在选用水泵时对各个部件的材质也应提出技术要求，可选用不锈钢水泵。 

　　4排污泵的选择 

　　超高层综合体设计多采取分别设置污废水的集水池来收集污废水，然后用潜水排污泵分别提升输送至室外化粪池和市政排水管网。要使地下室污废水排放畅通，在选择排污泵时要考虑到地下污废水特别是粪便水中含有较多的线状物质。排污泵要具有一定的抽吸、撕裂线状物质的功能，否则易造成排污泵的堵塞，损坏电机。 

　　同时，排污泵的选择还应考虑到排污泵的一次抽吸时间和每小时的启动次数，一般情况下，排污泵一次抽吸时间不少于5min，每小时启动次数不大于20次。 

　　5结语 

　　建筑给排水系统特别是高层建筑给排水，每个系统对水泵都有不同的技术、使用要求。要使各系统都能正常、安全、高效地投入运行，给排水系统中供水方式及水泵的选择应综合考虑，不断了解分析给水系统特性、水泵特性、材质、参数、适用范围等各方面因素，这样给排水系统投入使用才能稳定、安全、经济。 　　 

　　参考文献： 

　　［1］中国建筑设计研究院．建筑给水排水设计手册［M］．北京：中国建筑工业出版社，2008． 

　　［2］上海市城乡建设和交通委员会．GB 500152003（2009版）《建筑给水排水设计规范》［S］．北京：中国计划出版社，2009．