高层建筑不同供水方式的选择和节能设计探析

 摘 要：高层建筑物不同建筑高度在用水量方面的差异比较大。高层建筑的生活用水有着不同的供水方式，气压水罐供水方式缺点是气压水罐的调节容积较小，工频水泵和高位水箱结合供水方式优点是流量及扬程都是基本恒定，缺点是会产生水箱清理和二次污染等问题，变频调速水泵供水方式在节约整体建筑面积以及简化系统等方面更有优势，但是其节能效果有限。必须结合不同建筑物的用水特点和工程的实际状况，以确定科学经济合理的供水方式，对于高层住宅类建筑，宜选取10m以下使用市政管网直接供水的方式，其余可采用变频调速水泵供水方式，针对高层办公和酒店等非住宅性建筑，50m～100m高度宜采用工频水泵和高位水箱结合的供水方式。 

　　关键词：高层建筑；供水方式；变频调速水泵供水 

　　当前伴随着逐渐加快的城市化进程，以及国民经济的快速发展，作为城市来说，因为人口的逐渐密集，所以出现了大量的高层建筑物，不同建筑高度在用水量方面的差异比较大，因此实际操作过程中，往往选取多种恰当的方式联合供水[1]。这时候需要考虑到多方面的因素，如建筑物的具体用途、类型等等。另外，市政管网压力状况等因素也需要被纳入其中予以考虑。因此对类型不一致的高层建筑物在用水方面的特点进行分析，让多种供应方式的优势得以充分发挥，实现节能、安全的目的，意义十分重大。 

　　1 不同供水方式的优缺点对比 

　　高层建筑的生活用水有着不同的供水方式，一般可以分为气压罐供水和工频水泵与高位水箱结合供水以及变频调速水泵供水等三种供水方式，有的情况下，结合使用。 

　　1.1 气压水罐供水方式（方式一） 

　　该方式就是运用气压水罐内部气体的可压缩性实现供水的目的。其主要的缺点是气压水罐的调节容积较小，一般是作为消防给水以及小流量用户系统中经常性的增压设备，而对于用水量很大的高层建筑给水来说，使用的情况很少。 

　　1.2 工频水泵和高位水箱结合供水方式（方式二） 

　　其特点是水泵在向高位水箱供水的流量及扬程都是基本恒定，通常不会由于用水管网的流量波动而出现改变，且水泵的运行工况由于能够固定在其特性曲线的一个高效点位，这时候水泵效率最高，最为节能，但是要设置水箱，就势必会产生以后的水箱清理和二次污染等问题，影响用水质量。此外，由于屋顶的水箱体积和重量较大，在安装设置时，往往需要一个独立的水箱间，因为要考虑水箱的承重量，还需增加土建的投资额。 

　　1.3 变频调速水泵供水方式（方式三） 

　　采用水泵变频调速的供水方式除了需要设置一个地下水池，还需要购置一套变频调速的机器设备，但是不再需要在屋顶上设置水箱。整个变频调速设备是由一个水泵机组与变频的控制柜构成。在通常情况下，水泵机组当中，仅仅只有一台水泵变频运行，其他水泵则处于工频的状态或者停机的状态。为了保持在供水系统中拥有恒定的压力，处在变频的状态下水泵则需要依据水流量的大小，来进行调节电机运转的速度。同工频水泵加高位水箱的供水方式相比，水泵变频调速的供水方式免去了屋顶水箱，节约了建筑使用面积，并在预防与减少出现二次污染方面更加具有优势[2]。不过变频调速水泵的供水方式虽然方便简单，并在目前的高层建筑供水当中普遍使用，但是它的节能效果在实践当中，也有局限性。所以高度在50m以下的建筑物，采用变频调速的水泵供水才会有节约能耗的可能性。而对于变频系统来讲，更为适合建筑高度相对比较低，或者在建筑物的低区供水中使用。 

　　2 不同类型的高层建筑物供水方式的选取 

　　高层建筑物的供水方式方案，一般是在水泵和水箱联合供水与水泵变频供水的两种供水方式之间进行的选择[3]。伴随着人们的生活水平不断地提高，供应用水的设备也在不断地增多，在人们用水量增多的同时，对于水质与水压的要求也随之不断地提高。因此，要选择安全可靠与能耗较小的供水方式。 

　　2.1 高层住宅类的建筑 

　　水表都是由水务公司进行管理，如果大量的采用方式二进行供水，一定会造成水务公司管理成本的大量增加，必然会遭受到干预与阻止[4]，因此，对于高层住宅，大部分只能够选择不超过10m的使用市政管网的直接供水，10m以上采用方式三的供水方式进行供水。 

　　2.2 对于高层办公与酒店等非住宅类型建筑 

　　楼顶水箱的管理可以由物业公司来完成的，对于一栋大楼而言，增加一个水箱，通常不会对于其物业管理工作引起太大的影响，所以建议选用如下供水方式：低于10m的采用市政管网的直接供水；在10至32m之间可以采用变频调速的水泵进行供水；在32至50m之间优先选用工频水泵加高位水箱减压的供水方式；在50至100m之间的采用工频水泵加高位水箱的供水方式进行供水。 

　　3 住宅类型建筑物变频调速式的水泵科学选型 

　　在水泵选型方面，要充分考虑住宅类型建筑物的特点。因为其用水量大，用水量不均匀，而且用水时间变化系数超过了2.3；用水的时间非常长，一般在24小时；并且时间非常集中，一般都发生在用餐时间或者一些特定的时间段内，特别在早上，属于用水的最高峰时间段，用水量最大而且相对集中，大约占到全天用水量的15%至20%[5]，而且用水的时间几乎全集中在半个小时内。因此，对于住宅类的建筑，如果简单的采用变频水泵用一台备一台的方案，显然非常的不合理，由于住宅类建筑用水的特点，变频水泵基本不会在高效段运行，资源浪费会非常严重。 

　　相关研究表明，伴随着住宅用户数量的增多，供水不均系数K值就会出现降低，在理论上讲，K值越大，变频水泵的数量愈多愈节约能源，但是水流量太小的水泵，它的效率就会降低，因此，对于在100至500用户以及以内的建筑供水区域，选择泵组的时候尽可能地选用3台以及以内的变频泵组；而对于500用户以上供水的建筑区域，它供水的特点是：K值比较小，总流量比较大，单泵的流量可以控制在平均时流量70%左右，此时，泵组需要最少选用3至4台，并且需要配备小型泵作为供应小流量的时候使用。而对于少于100用户供水的区域，它供水的特点是K值很大，总流量却很小，在供水的高度不高的时候，也可以根据建筑的具体情况选择气压水罐的给水方式。 

　　4 结束语 

　　关于高层建筑供水方式的选择，不但需要紧密结合建筑物的实际用水特点来确定比较经济合理的建筑供水方式，而且在变频水泵的选择上，更应当根据建筑物的实际用水规律，来选择搭配合理的水泵组，以求达到真正节约能源的目的。同时，需要进行反复的认真比较和科学地分析来进行方案合理的优化，从而选择最好的供水方案，以提高建筑物供水的质量和效率。 

　　参考文献 

　　[1]戎左峻.高层建筑供水模式的选择与系统能耗分析[J].节能，2011，20（8）：84-85. 

　　[2]王任，朱志峰.高层建筑给水系统的节能与优化[J].工程技术，2011，17（4）：128. 

　　[3]德刚，李传锋，沈安文.变频供水节能中几个问题的探讨[J].自动化博览，2012，25（3）：29-30. 

　　[4]刘振印.建筑给排水节能节水技术探讨[J].给水排水，2010，33（1）：164. 

　　[5]常金秋.建筑给水设计的节水问题[J].上海应用技术学院学报，2010，6（2）：120-123.