高层建筑生活给水系统及热水供应系统的选择

 　　摘要:本文论述了高层建筑进行竖向分区的必要性,指出高层建筑给水系统的分区压力值的确定,是进行合理竖向分区的关键所在，并对三种给水方式各自的特点进行了论述。高层建筑热水给水方式的选择是热水供应系统中的一个重要环节,往往决定着热水供应系统的成败。本文对高层建筑热水供应系统的给水方式类型进行了归纳总结,并介绍了一些常用热水供应系统。 

　　关键词:高层建筑；竖向分区；热水给水方式 

　　中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号： 

　　1.高层建筑给水系统的竖向分区和给水方式的选择 

　　近年来,随着经济的快速增长,大中型城市建设得到了较大的发展,在一些大中城市,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。在高层建筑给水设计中,系统的竖向分区和水方式的选择关系到整个给水系统的供水可靠性、工程投资、运营费用、维护管理及使用效果,是高层建筑给水设计的中心内容。 

　　1.1建筑给水系统进行竖向分区的必要性 

　　由于高层建筑物高度较大，室外给水管网的水压通常无法满足建筑物内层数较高楼层用水点的水压要求。因此,必须设升压设备和高位水箱，以满足较高楼层的水量和水压要求。另外，由于建筑物高度较大，如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具必将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题。其主要表现: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，有可能造成回流污染。三是下层管网由于承受压力较大，关阀时易产生水锤，轻则产生噪声和振动，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。若压力超过管材和设备的额定工作压力，则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办法。高层建筑给水系统实行分区供水的另一个重要意义是节约能源，如给水系统未进行竖向分区，则建筑物所需全部用水量都需经水泵提升到层顶高位水箱，这样,对于高层建筑下部各层卫生器具来说，由于供水压力太大，反而要进行减压， 从而造成一部分能量的浪费。反之如实行分区供水，就不必将全部用水量都提升到屋顶高位水箱，而只需通过各区的专用水泵将各区的用水量提升到相应的高位水箱内。从而避免了因减压而造成的能量浪费。 

　　1.2 高层建筑生活给水系统的竖向分区要遵循下列三项标准： 

　　1） 各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。 

　　2） 水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管），应设减压或调压设施。 

　　3）各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求，其最小压力不宜小于0.05MPa。 

　　1.3高层建筑给水系统的组成部分 

　　由地下室生活水箱、生活加压泵、生活给水管网、高位生活水箱、水表（总表和分户水表）、用水器具等组成。 

　　1.4 高层建筑的给水方式 

　　高层建筑给水系统的竖向分区方案确定后,必须进一步考虑采用何种供水方式满足高层建筑各区的要求。按供水设备类型的不同,高层建筑的给水方式可分为高位水箱供水方式（泵箱供水方式）、气压水箱供水方式（气压罐给水方式）和无水箱（变频调速水泵供水方式）3种给水方式。 

　　1.4.1 高位水箱给水方式 

　　高位水箱给水方式的供水设备包括水泵和水箱。该方式又可分为并联供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀给水方式[2]。我们仅讨论高位水箱并联供水方式和减压阀供水方式2种。高位水箱的作用是贮存调节本区的用水量和稳定水压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。 

　　1） 水箱并联供水方式 

　　高位水箱的工作原理在各分区独立设置水箱和水泵，并且水泵集中设置在建筑物底层或者地下室，分别向各分区供水，其优点是各分区是相对独立给水系统，互不影响，若某区发生事故，不影响全局，供水安全可靠；水泵集中设置，管理维护方便；运行动力费用较经济。其缺点是水泵台数较多，水泵出水高压管线长，设备和管线费用高；分区水箱占建筑楼层若干面积，给建筑房间布置带来困难，减少了房间面积，影响经济效益。在目前的高层建筑中采用较少。 

　　 2） 减压阀供水方式 

　　减压阀的工作原理是整个高层住宅的用水量全部由设置在底层或者地下室的水泵提升至屋顶总水箱，然后再分送至各分区，分区减压阀起减压作业，其优点是水泵数量少，设备数量降低，管理维护简单；水泵房占地面积小；减压阀不占楼层房间面积，使建筑面积发挥最大的经济效益。缺点是水泵运行动力费用高；屋顶总水箱体积大，对建筑的机构和抗地震不利；如果总水箱发生事故，各分区供水均受影响，供水可靠性较差。在目前的高层建筑中采用较多。 

　　2.高层建筑热水给水系统的竖向分区和给水方式的选择 

　　高层建筑热水供应系统根据建筑物类型、规模、热源设置方式、管网布置、用水要求等不同情况选择相应的热水供水方式。 

　　2.1 高层建筑热水供应系统的竖向分区 

　　高层建筑热水供应系统同生活给水系统一样，也必须进行竖向分区。热水供应系统竖向分区应于生活给水系统一致，以保证冷、热水水压平衡，且各区热水加热器进水均由同区的给水系统专管供给。当不能满足时，应采取保证系统冷、热水压力均衡的措施，这是高层建筑热水供应系统重要的特点。 

　　2.2 高层建筑热水加热方式 

　　热水供应系统中，水的加热方式可分为直接加热和间接加热2种基本形式。直接加热也称一次加热，就是通过利用各种适宜的热能而制成的小型设备，或者采用将热媒直接与冷水进行混合的装置，直接将水加热。间接加热也称二次换热，就是将热媒引入加热器的热媒排管或盘管中，通过盘管或排管的传热面将热量传送给管外的冷水，从而达到加热冷水的目的。从总体上看，一次加热的热效率要优于二次加热，故有条件时应优先选有一次换热的热水锅炉。 

　　2.3 高层建筑热水供水的系统分类 

　　2.3.1按供水范围分类 

　　 1） 局部热水供应系统采用各种小型加热器在用水场所或附近就近加热，供局部范围内的用水点使用的系统。如电加热器、小型家用燃气热水器、太阳能热水器[8]。 

　　2） 集中热水供应系统在锅炉房、热交换站等处将水集中加热，通过热水供应管网送至整栋或更多集中的热水供应系统。适用于热水量大、用水点比较集中的建筑，如旅馆、公共浴室、医院、体育馆、游泳池及部分居住建筑。 

　　3） 区域热水供应系统水在热电厂或区域性锅炉或区域性热交换站加热，通过室外热水管网将热水输送至城市街坊、小区各建筑中。适用于热水供应的建筑很多且较集中的城镇住宅区和大型工业企业。 

　　2.3.2按热水供应系统是否敞开分类 

　　可以分为开式热水供应系统、闭式热水供应系统。闭式供应系统就是在所有配水点关闭后，整个供水系统与大气隔决，形成的密闭系统。这种系统的优点是水质不易受外界污染，但缺点是如果设计、运行不当会出现由于温度升高引起的压力升高而造成超压事故，所以必须设置安全阀或膨胀水罐，见图8。闭式热水供应系统是在所有排水点关闭后，系统内的水仍与大气相通[8]。如设有高温热水箱的系统、设有开式膨胀水箱或膨胀管的系统，因水温升高不会引起水压的升高，所以不必设置安全阀。当给水管道的水压变化较大且用水点要求水压稳定时，宜采用开式热水供应系统或采取稳压措施。 

　　3.结语 

　　在选择高层生活给水系统及热水供应系统时，应该根据工程的具体情况，对与之相关的各种环境因素进行综合评估，要从技术的可行性、经济上的合理性、运行和维护管理是否容易等等，同时借助国外的先进实践经验，从上述方案中选择适合于本建筑特点的生活给水系统和热水供应系统，一定要从本建筑物的实际情况出发，制定切实可行的方案来。 

　　参考文献: 

　　[1] 李奋华.高层建筑给水系统的竖向分区和给水方式的选择[J].科技情报与开发，2000，（03）:20-21 

　　[2] 游映玖 主编.建筑给水排水工程设计[M].北京：机械工业出版社，2009,75-79 

　　[3] 王增长 主编.建筑给水排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社1998.126-128 

　　[4] 苏德俭 主编.建筑给水排水工程设计计算[M].北京：中国建筑工业出版社,2006,41-42 

　　[5] 李亚峰，尹世军 主编.给水排水工程专业毕业设计指南 [M].北京：化学工业出版社,2003,243 

　　[6] 蒋白懿，李亚峰 主编.给水排水管道设计计算与安装[M].北京：化学工业出版社,2005,84-85 

　　[7] 攀建军，梅胜，何芳 主编.建筑给水排水及消防工程[M].北京：中国将在工业出版社,2005,115