浅谈超高层建筑设计中给水加压系统

 　     摘要：随着经济的增长，我国的高层建筑越来越多，建筑给排水工程设计方案的好坏直接关系着住户生活质量的优劣。而高层建筑具有层数多、高度大、功能复杂、用水要求高、排水量大等特点,因此合理选择给水加压方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。 

　　关键词：给水加压；高层建筑；布置方式 

　　中图分类号：TU208文献标识码： A 

　　进人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。高层建筑住户集中用水量大，对自来水的水压、水量要求较高，而市政供水管网的压力一般只能直供到6楼，远远不能满足高层建筑的用水要求，因此，以高层建筑给水加压势在必行。 

　　选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。 

　　2高层建筑常见给水加压方式和原理 

　　现在主流的给水加压方式分为3种：工频供水，变频供水，叠压供水。 

　　2.1工频供水 

　　其供水方式为：水池→水泵→高位水箱→用水点。其工作原理是：自来水进入地下水池，通过浮球阀控制水池中的水位。屋顶水箱里的浮球联动一个磁铁，随着水位升高，磁铁慢慢接近一个固定在水箱箱体上的干簧管，距离足够近时，干簧管内一对电极受磁铁磁场影响而断开，水泵断电停止注水。 

　　2.2变频供水 

　　其供水方式为：水池→水泵→用水点。其工作原理是：自来水进入地下水池，通过浮球阀控制水池中的水位。变频恒压供水系统采用面板内部设定压力，水泵供水时采用一个压力传感器检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速，使加压管网压力与设定压力相一致。 

　　2.3叠压供水 

　　其供水方式为：叠压设备→用水点。其工作原理是：自来水进入调节罐，罐内的空气从真空消除器内排出，待水充满后，真空消除器自动关闭。自来水管网的压力不能满足用水要求时，系统通过压力传感器给出起泵信号启动水泵运行。自来水管网水量小于水泵流量时，调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空消除器进入调节罐，消除了自来水管网的负压，用水高峰期过后，系统恢复正常的状态。自来水供水不足或管网停水而导致调节罐内的水位不断下降时，液位控制器会给出水泵停机信号以保护水泵机组。 

　　3高层建筑给水加压系统与布置方式 

　　建筑内部给水通过引入管引入室内以后，根据管网形式不同可以分为：环状网、枝状网。根据横干管在建筑内部的位置不同，可以分为：下行上给式、上行下给式、中分式。通常水泵吸水不允许直接从室外给水管网抽水，而是水泵从储水池抽水，有单设水泵和水泵一水箱联合(可在水箱中设置浮球阀或液位继电器)两种，目前给水系统升压多用离心式水泵。因为它的类型多、选择方便、占地少。给水系统所用水泵一般分为恒速水泵和变频调速水泵。目前变速泵应用于高层建筑生活供水系统较为广泛。 

　　3.1泵站内管路布置 

　　贮水池与水泵间合为一体为上下建筑的加压泵站,为减少泵站的面积及加大泵站内检修维护通道,泵站内部分管路可安装在泵间以下的水池内。为便于管理控制,进水管路由室外地下直接进入水池,由水池返入水泵间室内加控制阀门,再返入水池加装浮球阀控制水池进水。为充分利用市政管网压力,应对四层及四层以下住宅进行直接供水(市政管网压力一般为0.32 MPa,完全可以保证四层的供水),四层以上再利用水泵进行二次加压,并在加压管道与非加压管道之间设连通管,加装阀门,在小区总进水口设止回阀,当市政管网停水检修或压力达不到四层时,打开连通管,以保证居民用水,这样可以充分利用市政管网压力,减少小区用水电耗。贮水池与水泵间各为独立建筑的加压泵站,管路的布置可根据加压泵站设置情况,进行联络超越管线及控制阀门设置。但要求便于维护与管理。 

　　3.2建筑内部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。 

　　4结束语 

　　综上所述，在市政管网建设比较好，给水加压设备管理比较完善，市政供水的水压、水量都能满足要求的地区的高层建筑建议使用叠压设备。管网建设不太好，管网的压力和流量在用水高峰期波动较大的地区，建议使用变频供水设备。  

　　参考文献： 

　　［1］ 建筑给水排水设计规范 GB 50015-2003(2009年版) 

　　［2］ 高层建筑给水排水工程［Ｍ］.北京：化学工业出版社，2004 

　　［3］ 全国民用建筑工程设计技术措施��给水排水[M]．北京：中国计划出版社，2003