建筑供水方式與給水分區探究

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本文作者：戴沛江、柴傳政 單位：蘭州軍區空軍勘察設計院

變頻調速供水設備可以實現無級調速,能通過壓力傳感器和計算機控制器根據管道壓力的變化改變電機和水泵的轉速或停轉,實行閉環控制,因而在用水量變化較大時,其節能效果很明顯。管網疊壓設備是一種新型節能的供水方式，但在實際使用中，往往受到周邊市政管網管徑和水壓波動的影響，在用水量以及接管管徑等方面同樣受到諸多的限制，而且當市政壓力不穩定時，并不能起到節能的效果。

小區生活給水由市政供水管網的不同方向引入2根DN250mm的給水管，在小區內形成環狀給水管網，市政供水壓力0.40MPa。結合小區的實際情況，根據GB50015—2003《建筑給水排水設計規范》(以下簡稱規范)第3.3.5條規定“:高層建筑生活給水系統的豎向分區,各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa；水壓大于0.35MPa的入戶管（或配水橫支管），宜設減壓或調壓設施”。確定供水分為高、中、低三個區，高區（19層～32層）采用高位水箱給水方式，根據規范要求采用高位水箱減壓給水方式；中區（7層～18層）采用變頻調速供水方式；低區（1層～6層）充分利用市政供水壓力，由市政管網直接供水。

高區部分有14層，高42m，中區部分有12層，高36m，低區部分有6層，高18m，滿足規范“各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa”的規定，但同時必須保證各入戶管水壓不大于0.35MPa，如何確定哪些樓層需要設置減壓或調壓設施呢？在工程設計中，層高L為已定的常數，而根據規范要求，入戶支管最大壓力p2為0.35MPa，入戶支管最小壓力P1需滿足戶內水壓要求，戶內水壓需考慮潔具的最小壓力要求、水流阻力以及水表的阻力，一般p1為0.1MPa較為合理。則給水分區內入戶支管水壓不超過0.35MPa層數，總結可按下式計算：對于下行上給方式：n=(p2-p1)/(L+1.3iL)+1=25/(L+1.3iL)+1對于上行下給方式：n=(p2-p1)/(L-1.3iL)+1=25/(L-1.3iL)+1式中，n為分區內支管壓力小于0.35MPa的層數；L為層高3m；i為單位長度水頭損失系數，取0.045mH2O/m（流速在規范允許范圍內的單位阻力）。

管道局部水頭損失按沿程水頭損失的30%計。為了減少使用減壓或調壓設施的層數，使n值加大，對于下行上給供水方式需減少i值，而對于上行下給供水方式，則需加大i值。對于本工程高區為上行下給方式，則：n=[25/（3-1.3×0.045×3）]+1=8.85層，中區為下行上給式，則：n=[25（/3+1.3×0.045×3）]+1=8.87層，故分區內入戶管水壓不大于0.35MPa的層數確定為8層。因此，中區部分15層～18層各供水入戶管上設置減壓閥，高區（19層～32層）又分為兩個分區，25層～32層為高一區，由高位水箱直接供水，19層～24層為高二區，采用高位水箱-減壓閥給水方式供水。中區（7層～18層）采用變頻調速供水，其中7層～10層的入戶管上設置減壓閥。需要說明的是，以上僅為估算結果，在實際設計時，還應根據設計管徑對各樓層壓力進行復核。建筑給水系統分區圖見圖1。

根據2009年5月1日新頒布的消防法，消防工作必須“預防為主、防消結合”，高層建筑消防安全必須做到防患于未然，做到萬無一失。高層建筑在消防給水形式上主要有常高壓制和臨時高壓制，GB50045—95《高層民用建筑設計防火規范》（2005版）第7.4.7條規定“:采用高壓給水系統時,可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統時,應設高位消防水箱”。采用臨時高壓系統，屋頂需要設置容積18m3消防水箱，較常高壓消防系統，無論從設備層的占地面積，或者從工程造價方面考慮，采用臨時高壓系統都有一定的優勢，從安全角度考慮，只要加強安全巡檢，就可以做到萬無一失，因此，確定本工程消防采用臨時高壓系統。GB50045—95《高層民用建筑設計防火規范》（2005版）第7.4.6.5條規定“:消火栓栓口靜水壓力不應大于1.0MPa，當大于1.0MPa時，應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，應采取減壓措施”。小區最高建筑32層，建筑高度99.8m，根據規范規定的消防給水靜水壓力要求，可不分區,但消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，應采取減壓措施，消防給水分區內不超壓消火栓層數，總結可按下式計算：對于下行上給供水方式：n=(p2-p1)/(L+1.2iL)+1=25/(L+1.2iL)+1式中,p2為0.50MPa；p1為0.19MPa（保證消火栓10mH2O水柱的最小壓力）；n為栓口壓力小于0.50MPa的層數;L為層高；i為單位長度水頭損失系數，取0.03mH2O/m（流速在規范允許范圍內暫定值）。管道局部水頭損失按沿程水頭損失的20%計。則：n=[31÷（3+1.2×0.03×3）]+1=11層，故消火栓系統內栓口水壓不大于0.5MPa的層數確定為11層。若不分區，則-1層～21層消火栓均需采用SNW65-I減壓穩壓消火栓。為降低投資，需要對各建筑消防系統進行合理分區，若小區內所有建筑消防系統均分區，則需要在每棟建筑上均設置消防水箱，這勢必造成住戶公攤增大。最終確定在小區最高建筑屋頂設置一個18m3消防水箱，保證消防初期10min消防用水量。小區32層高層建筑高度為99.8m，其消防系統分區：地下1層～18層為消火栓低區，19層～32層為消火栓高區。18層建筑消火栓系統豎向不分區，由小區消火栓管網減壓供給，在建筑消火栓系統給水入口處設200X可調先導式減壓閥，閥后壓力為0.8MPa。同時,對栓口出水壓力大于0.50MPa的消火栓，采用SNW65-I減壓穩壓消火栓。建筑消火栓系統分區見圖2。

小區32層高層為一類建筑，其地下1層為地下車庫，地上裙房2層為商場，3層以上為住宅。根據（GB50084—2001）《自動噴水滅火系統設計規范》（2005版），汽車庫、商場為中危險II級，設計噴水強度為8L/(min•m2)，作用面積為160m2，噴頭工作壓力為0.1MPa，火災延續時間按1h。自動噴水系統采用臨時高壓制，自噴系統豎向不分區，由設在小區最高建筑屋頂的18m3消防水箱（與消火栓系統共用）保證火災初期自噴消防水壓與水量，噴淋泵設在小區生活消防泵房內。

高層建筑采用何種給水方式一定要根據建筑自身的用水特點進行分析，合理選擇供水分區時，除考慮給水自身需要外，還應結合其他專業統一進行技術經濟分析，從而選擇最優給水方案。高區采用恒速泵-屋頂水箱給水方式，中區采用變頻給水，可以在節省投資的情況下，達到較好的節能效果。選擇消防給水方案時，首先考慮的是消防安全問題，在符合規范的前提下，經過各方面的技術分析后，再確定經濟合理的消防給水方式。