超高层建筑的给水系统分区、设计参数和安全措施探讨

孙智鑫

引言

下文笔者在南通市高新区某超高层建筑工程给水系统设计方案为例，探讨给水系统分区、设计参数等问题，以期为类似研究提供一定指导。

1 给水系统分区设计现状

1.1 二次供水设计

现阶段，多数超高层建筑均使用二次供水设计方案。建筑低区给水系统，主要供水原则市政自来水管网压力输送直接供水。为确保不利点的用水需求，用户接管处服务水头不得比0.28MPa小。众所周知，市政自来水管网压力通常处在0.5～0.6MPa，超高层建筑二次供水系统中，必须配置相应的高位水箱，主要功能是先储存市政自来水压力能力，当用户实际用水时，高区供水设施向给水系统供水，这个过程需由高位水箱内吸水[2]。如此设计，能在不影响市政供水安全基础上，充分运用市政自来水压力，达到节约高区域供水设备电机功率的目的。

1.2 合理挑选分区形式

建筑工程给水系统分区主要分为并联、串联分区两种，两者不同之处在于，管道或设备机房占地面积、日常维护费用、一次性投资等方面的差异[3]。但串联与并联分区后节约的供水能力是相同的。根据《建筑给水排水设计规范》相关要求可知，超高层或高层建筑使用并联、串联分区必备条件为建筑高度分别为＜100m、＞100m[4]。

2 设计合理的给水系统

2.1 科学划分给水系统分区

为满足节能节水的要求，必须按照给水资料及市政水管道压力展开设计，该项目最低用水处市政水压为0.32MPa，每一层最不利水点到水表前需要0.12MPa的水压。综合分析管道水头损失等因素的影响，该建筑具体分区如下：①5层的功能区，以市政给水方案实现水资源供应；②进行施工前，要与该工程所处地区自来水公司进行沟通，若相关机构不支持市政管网叠压供水方案，6～11的中层区，则通过变频调速设备实施供水。这些供水设备设置在地下室1层，管网最高运行压力为0.70MPa，并结合本建筑办公区用水量较小的情况，借助变频调速+气压罐相组合完成供水。配备气压罐不只满足在短暂停电情况下维持小量供水的要求，也可与小泵相互配合实现供水，确保所设置的水泵均能高效率运行，充分发挥节约水资源的作用[1]。

2.2 设计合理的参数

地下室1层依据运营、培训中心区域最高日用水量25%的要求，设计有效容积达到120m3装备式不锈钢材质的水箱和水泵房[2]。营运中心建筑不同系统参数如下：①低区1～5层运营中心、地下室卫生间、厨房及后台服务中心1～4层除大便、小便器以外，设置秒流量为2.16L/s。所用管材使用不锈钢材质，计算系统压力、主立管管径分别为0.301MPa、DN50。②中区6～11层卫生间，用水秒流量设定为1.5L/s（大小便器除外），求出中区系统最不利配水处需要的压力为0.630MPa。12～26高层系统卫生间用水流量设定为2.6L/s，由于高层使用无负压管网叠压设施，自中区10层立管顶部调用水资源，中区水泵机组供水量通过中高区之和求得设计秒流量达到3.0L/s。为保障供水安全，在第10层用水点最小服务水压（0.10MPa）基础上，增设0.02MPa的安全水压，明确管压最低压力为0.12MPa。中区水泵扬程、接管处水压分别为0.7、0.14MPa，从而满足管网叠压供水设施部分点最低压力的需求。

3 给水系统分区安全措施

3.1 二次加压供水设施使用中常见的问题

管网叠压设备是一种功能强大的二次加压供水设施，其在实际运用中也存在一些不足之处，具体表现为：①市政管网水量往往难以达到建筑工程水量要求，无负压管网叠压设施不能满足供水量需求。②国内的管网叠压供水设备基于不同设计标准、理念下进行相关产品研发及生产的企业达到上千家，各企业对产品的命名、产品的功能、配置等情况千差万别。部分无负压管网叠压供水设施因设计不合理，直接影响实际运营中取水管网工况。加之，自来水管网压力处于比较低的区域，当管网叠压设备投入正常运行后，会发生不能满足供水压力、流量等方面的要求。

3.2 安全措施

①无负压管网叠压设备从建筑的中区管网进行取水，中区的设计流量为中高区设计秒流量，正常情况下，不会发生供水不足的状况。当小流量或夜间设备无法正常供水，中高区无需开启水泵，分别借助隔膜式气压罐、稳压补偿罐中的水即可满足使用者的需求。②中区使用的隔膜式气压罐总容积为1400L，其适应中高区（7min）和高区4min的用水量，预防因水泵机组启动滞后引发吸空的情况。

4 结论

综上所述，超高层建筑给排水设计过程中，给水系统分区及参数设计要依据工程具体情况展开分析，并在其他系统设计中及管材运用上尽可能满足在国家相关节能规范的要求，促使超高层建筑设计逐渐满足国家关于绿色建筑设计标准。本文以南通市高新区某超高层建筑给水系统为实例，从合理设计给水系统分区、设计参数等方面进行研究，从而满足节能节水、经济运行的目的，也为类似设计及配置提供一定借鉴。