淺析高層建筑的給水排水的特征

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一．引言

隨著經濟的快速發展和科學水平的不斷提高，高層建筑的高度和層數也在不斷地增加。進入21世紀，高層建筑向著層數更多、設備更完善、功能更齊全、技術更先進的方向發展。高層建筑已成為現代化大都市的一種標志。高層建筑有別于低層建筑，具有層數多、高度大、振動源多、用水要求高、排水量大等特點，因此，對建筑給水排水工程的設計施工材料及管理方面都提出了新的技術要求。必須采取新的技術措施，才能確保給水排水系統的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。

二．高層建筑給水排水工程的特點

由于高層建筑具有層數多高度大、振動源多、用水要求高、排水量大等特點，因此，對建筑給水排水工程的設計、施工、材料及管理方面都提出了較高的要求。與低層建筑給水排水工程相比，高層建筑給水排水工程具有以下特點。

1高層建筑給水熱水消防系統靜水壓力大，如果只采用一個區供水，不僅影響使用，而且管道及配件容易被破壞。因此，供水必須進行合理的豎向分區，使靜水壓力降低，保證系統的安全運行。

2高層建筑引發火災的因素多，火勢蔓延速度快，火災危險大，而且撲救困難。因此，高層建筑消防系統的安全可靠性要比底層建筑的高。由于目前我國消防設備能力有限，撲救高層建筑火災的難度較大，所以高層建筑的消防系統應立足于自救。3高層建筑的排水量大，管道長，管道中壓力波動大。為了提高排水系統的排水能力，穩定管道的壓力，保護水封不被破壞，高層建筑的排水系統應設置通氣管系統或采用新型單立管系統。另外，高層建筑的排水量管道應采用機械強度較高的管道材料，并采用柔性接口。

4高層建筑的建筑標準高，給水排水設備使用人數多，水量大，一旦發生停水或排水管道堵塞事故，影響范圍大。因此，高層建筑必須采用有效的技術措施，保證供水安全可靠，排水通暢。瞬間的給水量和排

5高層建筑動力設備多，管線長，易產生振動和噪聲。因此，高層建筑的給水排水必須考慮設備和管道的防振動和噪音的技術措施。

三．高層建筑給水排水工程存在的問題

經過上百年的發展，高層建筑的給水排水技術己日趨成熟，但也存在著許多亟待解決的問題，具體有以下幾個方面。

(l)節水、節能的給水排水設備及附件的開發與運用。

(2)新型減壓、穩壓設備的研制與應用。

(3)安全可靠經濟實用運行管理方便的供水技術與方式的研究與推廣應用。

(4)高層建筑消防技術與自動控制技術。

(5)提高排水系統過水能力，穩定排水系統壓力的技術措施。

(6)低成本高效能的新型管道材料開發與應用。

(7)熱效率高體積小的熱水加熱設備的研制與應用。高速發展的建筑業，必將對建筑給水排水技術提出更高的要求，為了適應和推動高層建筑的發展，必須不斷改進和提高高層建筑給水排水技術，使高層建筑給水排水技術達到一個新的水平。

四．高層建筑給水系統

1高層建筑給排水豎向分區的必要性和方法。由于高層建筑物總高度大，僅靠室外管網的供水壓力，通常無法滿足較高樓層用水點的水壓要求，工程中一般采用增壓設備輔助供水，以產生更大的水壓。如果給水系統不進行豎向分區，則底層衛生器具將承受較大的靜水壓力，從而帶來一系列問題:一是下層給水龍頭流量過大，水流呈噴濺狀，不僅造成浪費，而且影響使用;二是上層給水龍頭流量過小，甚至出現負壓抽吸，造成回流污染;三是下層管網由于承受壓力巨大，關閥時易產生水錘，輕則產生噪音和振動，重則使管網遭受破壞;四是下層閥件易磨損，造成滲漏，增加維修工作量。倘使壓力超過管材和設備的額定工作壓力，還會造成管材和設備的損壞。實踐證明，對高層建筑實行分區供水，是解決上述問題的有效方法。高層建筑的給水管網必須豎向劃分成幾個區域。通常分區的原則如下：充分利用市政給水管網壓力，所以一般用初估法來計算低區層數；上區劃分根據靜水壓力。

2高層建筑給排水給水方式

①高位水箱給水方式。高位水箱供水方式包括水泵和水箱。該方式又可分并聯供水式、串聯供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。高位水箱的作用是存儲調節本區的用水量和穩壓。水箱內的水由設在泵房內的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優點:一是水箱內可儲備一定水量，供水比較安全可靠;二是水壓穩定;三是泵啟動次數較少，效率較高;四是設備費和運營費較低。其主要缺點:一是水箱的設置占用了一些建筑面積;二是增加了高層建筑結構的復雜性，基建投資相對上升;三是水質較易受到污染;四是水箱進水時，產生噪音和振動。

②氣壓罐給水方式。氣壓罐的設備包括離心水泵和氣壓罐。其中氣壓罐為一鋼制密閉容器，供水時利用容器內空氣的可壓縮性存儲和調節水量，并將罐內儲水壓送到一定的幾何高度，達到節能的目的;二是水泵機組采用軟啟動和循序啟動，從而實現無塔供水。氣壓罐供水的主要優點:一是一般不需要水箱和水塔，荷載大大減小，尤其適用地震區的高層建筑;二是罐內水質不易受污染;三是基建投資較省;四是便于集中管理，較易實現自動控制。其主要缺點:一是供水壓力不穩，常出現周期性的波動;二是氣壓罐容積有限，儲水較少，因而水泵啟動頻繁，且水泵在變壓狀態下工作，不僅效率低，而且增加了設備的運行費用，縮短了水泵的使用壽命;三是由于氣壓罐的有效容積較少，其儲水和調節水量的作用遠不如高位水箱，因而供水可靠性較差。

③變頻泵無水箱給水方式。變頻調速水泵，是一種將單片機技術變頻技術和水泵機組相結合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動機的轉速，進而實現水壓與流量可調的給水設備。由于變頻泵的水壓和流量可調，可取消高位水箱。該方式的主要優點:一是節能。在保持設定壓力的前提下，根據用水量的變化情況隨時調整電機的轉速，運行，即可延長設備使用壽命，又能保證運行的可靠性;三是調速全自動化，使用方便;四是結構緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調速水泵的缺點:一是變頻器價格貴，整機費用比其他給水設備昂貴;二是變頻器對工作環境條件(包括溫度濕度灰塵等)要求較高;三是變頻器易受外界電池干擾，影響機組正常運行。

④減壓分區給水方式。減壓分區給水方式是利用減壓閥或各區的減壓水箱進行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區分別設置水箱，由上區的水箱向下區的水箱供水，利用水箱減壓;或者上下區之間設置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區供水時，先通過干管上的減壓閥，然后進入下一區的管網，依次向下區供水。特點是供水比較可靠，設備和管道系統簡單，節約投資，維修管理方便。采用減壓閥減壓方式，各區不再設置水箱，可提高建筑面積的利用率。但下區供水壓力損失較大，水泵能源消耗較大。設計時一般生活給水系統采用可調式減壓閥;消防系統采用比例式減壓閥。

結束語。高層建筑給排水設計是理論和實踐結合非常緊密的專業。理論上的東西只有拿到實踐上應用才能確認其效果，各地方應根據實際情況采用相應的措施。隨著高層建筑管材和控制設備的完善和種類的多樣化，高層建筑的設計和施工趨于程序化。這對設計工作者提出更高的要求，必須要鉆研新材料的應用和擅于改變傳統的設計方案，以便創新和更適應市場要求。