高层住宅给水方式及优化浅议

2013-08-15杨鸿

中国新技术新产品 2013年7期

杨鸿

（广东博意建筑设计院有限公司，广东广州 528312）

1 高层建筑给水的四种基本方式

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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；二是调速全自动化，使用方便；三是结构紧凑，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。

1.4 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。

2 高层建筑给水系统优化建议

2.1 生活、消防水池（箱）应分建

在工程设计中因受地理条件、场地、工程投资等诸多因素的影响，常采用合建生活与消防水池，但是，无论在设计或实际应用中，生活水池与消防水池合建有时存在许多弊端。笔者在设计与实践中发现，合建贮水池(箱)因为容积大，对生活用水来说，水质更新时间长。特别对于高层建筑地下合建贮水池(箱)，按规定需要贮存室内、室外消防用水，而生活用水往往占总贮水量不足20%，更新水的时间过长，远远超过24h，使水中余氯不足，造成细菌及藻类繁殖。所以，为保证水质，必须二次加氯，使运行费用增加，管理麻烦。此外，合建贮水池也给定期检查试运行消防泵带来困难。对于合用的屋顶水箱在消防试水时，因为水箱与消防管道连接的止回阀关闭不严，使得消防管路中存留的水部分回流到水箱内，造成水质的污染。特别是消防管路同时连接多幢楼的水箱时，因每幢楼用水不均匀，造成水位缓慢变化，水位在达到平衡的过程中，水流无法使止回阀严密关闭，造成渗漏而污染水质。当合建贮水池贮存室外消防用水时，消防车取水口因密闭不严，也要污染水质。总之，无论哪种形式的管路设计，只要是合建生活用水与消防用水水池，均会造成生活用水水质污染。

因此，独立设计生活贮水池和消防贮水池，才能从根本上消除对生活用水的水质污染；即使在试运行消防泵时，只要把排水直接放回消防贮水池中，既能保证生活贮水池的清洁又节约用水。合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁。当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用;当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，以确保生活用水水质,给设计者带来诸多不便。分建水池便于水池在地下室中的布置，设计具有更大的灵活性。

2.2 在小高层建筑中合理利用无负压给水方式

无负压给水设备是在传统变频调速给水设备的基础上研制和发展起来的，主要由稳流补偿器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制仪表、管道、阀门等组成。无负压给水设备是利用负压处理技术、变频调速技术、真空抑制与稳流补偿器技术、全密闭自平衡技术和全自动智能化控制技术，实现与自来水管网直接串接供水而对其管网不产生负压，并在系统运行或非运行时间内均能自动、连续和稳定地供水，达到用户用水要求。

稳流补偿器是连接在自来水管网与水泵之间的特制密闭装置，不与外界空气连通，并能配合真空抑制器实现无负压、全密闭、稳流补偿调节；真空抑制器则是根据稳流补偿器内的水量、压力、液位、真空度等信号，实时反馈、处理和控制，实现稳流补偿器内的压力平衡，并使之不产生负压。在设备运行过程中，当进水量小于用水量时，稳流补偿器配合真空抑制器及其控制柜系统在全密闭状态下抑制负压的形成；同时，稳流补偿器内的储备水在其自平衡力的作用下及时补充到用户供水管网（用水点）使用，并使稳流补偿器内的压力始终不低于某一设定值，从而保护了自来水管网压力始终维持在其最低服务压力之上；随着用水量减少而进水量足够时，设备则可充分利用自来水管网压力，实现对用水系统所需设定压力的差额补偿，以达节能效果；当设备的进水压力大于或等于设定压力时，水泵则自动停机，并由自来水管网经旁通管向用水点供水；当系统不用水或小流量（如夜间用水低峰）时，设备依据检测到的电流、电压、频率以及水量等信号而使运行中的水泵自动进入“停泵保压”状态，并由小流量保压管向用水点供水，达到更好地节能。