多層與高層建筑給水加壓系統(tǒng)分析
多層與高層建筑給水加壓系統(tǒng)分析
一、前言
在消防給排水設(shè)計中，高層建筑一般指十層及十層以上的居住建筑（包括首層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點的住宅）或建筑高度超過24m的公共建筑。多層建筑是相對高層建筑而言，但是實際上一般的建筑給水設(shè)計中多層建筑由于種種原因的限制，譬如電梯設(shè)置，大多數(shù)為6層以下，故本文討論的多層指6層以下或低于20米的建筑。隨著市政給水管網(wǎng)的完善和新型設(shè)備材料的不斷出現(xiàn)，給水系統(tǒng)的布置方式也快速發(fā)展，并衍生出多種不同類型，可供設(shè)計師選擇用。但是，由于多層與高層的不同特性，尤其是消防方面，給水系統(tǒng)的正確選用也是十分重要的，否則輕則水壓水量不穩(wěn)，重則事故頻頻，不能正常運行。以下就分別介紹一下多層建筑和高層建筑的常見的給水系統(tǒng)方式。
二、多層給水系統(tǒng)
目前，國內(nèi)大多數(shù)城市的市政管網(wǎng)壓力可以維持在2公斤以上，個別小城鎮(zhèn)的出水壓力甚至可以達到4公斤。因此，對于一般的多層建筑市政管網(wǎng)的壓力已經(jīng)足夠了，但是由于市政管網(wǎng)的供水水量、水壓波動較大，尤其在小城鎮(zhèn)。為了克服這些缺點，多層給水系統(tǒng)的設(shè)計主要有以下幾種類型。
1）直接供水型 就是直接利用市政管網(wǎng)的壓力，直接供水，一般適用于市政管網(wǎng)壓
力稍高的地區(qū)或水廠附近壓力較高的范圍內(nèi)。缺點就是水量、水壓不能保證。但是，對于規(guī)模較小的管網(wǎng)這種供水方案的經(jīng)濟性能很好，不需要任何其他設(shè)備或措施。
2）水箱供水型 將市政管網(wǎng)的水引至屋頂水箱，然后靠水箱與用水器具的高差，重力供水，克服了水壓水量的不穩(wěn)定性。但是，由于水箱可能存在的二次污染，而且，水箱體積較大，因此這種方式不提倡。
3）水箱、管網(wǎng)聯(lián)合型 平時水量水壓足夠時，直接由市政網(wǎng)供水，超壓時，多余水進入屋頂水箱，當壓力或水量不足時，水箱靠重力自動向用戶供水。物理結(jié)構(gòu)上就是正常的直接供水的主干管伸頂接入水箱，并由水箱設(shè)一出水管。該方案減小了水箱的體積，并使水不需要都進入水箱停留這一步驟，衛(wèi)生可靠性增加。但是問題就是如果長時間的穩(wěn)壓供水（現(xiàn)在的市政管網(wǎng)可以辦到的），水箱中的水的停留時間反而大大增加，更容易受污染。而且，所有使用水箱的系統(tǒng)中水箱都必須放在建筑的最高處，在某些場合會影響建筑的美觀，甚至建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
4）氣壓罐供水 由于水箱的不安全因素，所以用密封可靠的氣壓罐代替，而且，氣壓罐不需要高位擺放，不影響建筑美觀與結(jié)構(gòu)承重，近幾年很受歡迎。但是氣壓罐系統(tǒng)需要水泵和自動控制系統(tǒng)得配合，使得成本有所增加。不過，近年其市場價格已經(jīng)讓很多用戶能夠選擇。氣壓罐系統(tǒng)的原理就是利用水泵將水加壓送進建筑內(nèi)部管網(wǎng)，當壓力過大時，水進入氣壓罐，達到一定壓力時，水泵停車或減速；當壓力小于規(guī)定值時，氣壓罐向外輸水并同時啟動水泵或加速（變頻水泵）。
5）二次加壓型 對于，小規(guī)模的用戶，如單幢建筑，氣壓罐系統(tǒng)可以應(yīng)付。但是，目前住宅向小區(qū)化的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為多層建筑的集群布置，集中穩(wěn)壓。以氣壓罐的容積能力不能滿足要求，所以出現(xiàn)了水泵集中加壓為主，氣壓罐穩(wěn)壓（消除系統(tǒng)水錘）為輔的方式。只是經(jīng)濟成本上升，也需要專人維護。
另外，管網(wǎng)系統(tǒng)由于層數(shù)不多，屬于低壓管道，均分層直接接入用戶即可，較為簡單。
管道材料以低壓鋼管和低壓PPR塑料管為主。
三、高層建筑給水系統(tǒng)
如前所訴，十層的民用建筑至少在30米，即使以24米的公用建筑計算，市政管網(wǎng)的壓力肯定需要二次加壓才能滿足要求，不存在直接供水的可能。但是，根據(jù)建筑的高度、管道的承壓能力、用水器具的壓力要求，又可以分為以下幾種方式。
1） 分區(qū)減壓系統(tǒng) 這種系統(tǒng)目前可以說是最受歡迎的，因為減壓閥的價格已經(jīng)降到3000元/件左右，相比而言，管材和安裝工程量以及系統(tǒng)得維護難度等均大幅度下降，其經(jīng)濟效率大大提高。系統(tǒng)的組成方式為：、生活水池、水泵、主管道、直接入戶管、減壓閥、閥后入戶管等。目前的高層或小高層采用這種方式的很多。系統(tǒng)原理：一般由建筑地下室的泵房進行一次性集中加壓，高壓水沿主干管送至建筑上部用戶，并滿足要求；但是對于建筑下部的用戶水壓過高，則需要進行集中減壓（減壓閥組），再送至用戶。缺點就是減壓區(qū)的水頭損失大，水泵功耗較大。
2） 水泵并聯(lián)加壓系統(tǒng) 該系統(tǒng)同樣對建筑的供水系統(tǒng)進行分區(qū)，但是不同的是，每個分區(qū)各設(shè)置一臺水泵供水（一臺備用）。其缺點很多，如設(shè)備費用劇增，占地面積大，主干管多，系統(tǒng)復(fù)雜。但是優(yōu)點也十分獨特：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不會發(fā)生能量浪費。
3） 水泵串聯(lián)加壓系統(tǒng) 目前隨著高層建筑技術(shù)的快速發(fā)展，超過100米的建筑已經(jīng)不足為奇，甚至高到三四百米。這樣就出現(xiàn)了幾個問題：一水泵壓力不夠，或即使壓力滿足，流量相差很大；二即使流量壓力都滿足，管道不能承受如此高的壓力，發(fā)生爆管。所以必須采用這種接力棒式的方式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：各分區(qū)分別設(shè)置水泵或調(diào)速泵與吸水箱或吸水池，然后按由下到上的順序啟動。優(yōu)點：供水可靠，能耗少。缺點是：設(shè)備分散，水泵等設(shè)備多，需要專用設(shè)備層等。
四、分析
在比較以上的幾種方式，我們可以看到多層建筑與高層建筑的供水是不同的兩種系統(tǒng)，雖然目的是一樣的。在多層給水中，市政管網(wǎng)的壓力已經(jīng)滿足要求，追求的是穩(wěn)定性，而高層不同，高層給水則是為了能夠?qū)⑺偷接脩粲盟帲浯尾攀欠€(wěn)定性。所以設(shè)備材料的選擇也有很大差別。多層一般采用低揚程的小型泵，管材為低壓力管材。高層則相反。
分開來講，多層系統(tǒng)的幾種方式中：直接供水仍然廣泛用于規(guī)模較小的鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)管網(wǎng)系統(tǒng)，經(jīng)濟上也節(jié)省。二次加壓系統(tǒng)則在新建的小區(qū)住宅中廣泛應(yīng)用。高層建筑給水系統(tǒng)中分區(qū)減壓的方式應(yīng)用較多，而對于150米以上的超高層建筑，水泵串聯(lián)的給水系統(tǒng)則相對適宜。
五、小結(jié)
目前，建筑業(yè)正處于一個飛速發(fā)展的時期，所以高層與多層的建筑數(shù)量也大幅度增加。高層主要以商用寫字樓為主，多層主要以小區(qū)集群的形式發(fā)展。并且出現(xiàn)了直飲水系統(tǒng)，對給水系統(tǒng)的發(fā)展提出了新的要求，尤其是管網(wǎng)系統(tǒng)。個人認為多層在一般情況下盡可能選擇二次加壓系統(tǒng)，高層宜采用分區(qū)減壓供水系統(tǒng)，超高層宜采用水泵串聯(lián)供水——能源的節(jié)約是十分可觀的。
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