高层办公楼给排水设计方案分析.doc

高层建筑给排水设计方案分析
0910321107史嘉骏
高层建筑给水排水设计中的给水、消防和排水对各个用水点或整个系统的压力都有一定的范围要求。如何合理的解决这些符合范围要求的压力问题是高层建筑给水排水系统合理运行的关键。本文从高层建筑的给水方式来阐述高层建筑给排水设计的压力问题。
1、给排水工程的特点
（1）净水压力大
高层建筑给水、消防系统静水压力大，管道及配件容易被破坏，因此供水必须进行合理的竖向分区，采取减压措施降低静水压力，保证系统的安全运行。
（2）排水量大，管道长，管道压力波动大
高层建筑的排水量大，管道长，管道压力波动大，为提高排水系统的排水能力，稳定管道压力，保护水封不被破坏，排水应设置专用通气管系统或采用新型单立管系统，排水管道应采用机械强度较高的材料，并采用柔性接口。
（3）易产生振动和噪声
高层建筑动力设备多，管线长，易产生震动和噪声，给排水必须考虑设备和管道的防震动和噪音的技术措施。
2、易出现的问题
（1）最低处静水压力问题
高层建筑中给水、消防系统最低点的静水压力大，管道及配件容易被破坏，例如最低点卫生器具的静水压力最大，可能导致用水时水花飞溅，使用舒适度降低，增加安全隐患。应采取减压措施，保证供水点的压力不超过要求。
（2）最不利供水点静水压力问题
高层建筑中，最不利供水点是系统中最高点，最高点的净水压力最低，如给水、消防在设计在最低点压力上都有要求，应采取合理的措施保证最不利供水点的压力。
（3）排水
高层建筑排水系统由于排水管道长，故卫生器具排水到底层排水压力大，容易使底层卫生器具发生排水喷溅，又由于卫生洁具的排水属于间断性排水，会使排水方向的前行管道系统产生气体的正压，水流下降的过程中，水流方向的后续管道产生气体负压，形成抽吸，均可能使管道系统产生水的喷溅和水封水抽吸。
3、给水方式
高层建筑给水设计方式主要有高位水箱给水方式、气压罐给水方式、变频泵无水箱给水方式等。具体如下。
（1）高位水箱给水方式
高位水箱给水方式是较为普遍的一种给水方式，由底层的水泵将水送至屋顶水箱中，然后给整个楼供水。高位水箱给水方式主要由水池、水泵、高位水箱、配水管网组成。水箱的作用是贮水、稳压、调节水量，见图（a）。
（2）气压罐给水方式
气压罐给水方式包括水泵和气压罐。气压罐为钢制密闭容器，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建筑各供水点，见图（b）。
（3）变频无水箱给水方式
变频无水箱给水方式是屋顶不设置水箱，由可调节水压和流量的变频泵为整个楼供水，在保持一定的压力下，根据用水量的变化随时调节泵的转速和排量。见图（c）。
（4）减压分区给水方式
减压分区给水方式是在高位水箱给水方式基础上，将整个建筑用水量全部由底层的水泵提升至屋顶水箱，是然后经由设在各区的减压装置减压后将生活水送至各区的给水方式。避免直接水箱供给时产生的水锤影响。见图（d）。

（a） （b） （c） （d）
以上四种供水方式各有利弊，具体分析见下表。
给水方式比较表
序号
给水方式
优点
缺点
1
高位水箱给水
1、 供水可靠、水压稳定
2、 泵启动次数少，效率高
3、 设备及运行费用低
1、 水箱占用建筑楼顶面积，增加荷载，增加结构复杂性，基建投资高
2、 水质易污染
3、 水箱进水时有震动和噪音
4、 设备消耗能源较大
2
气压罐给水
1、 不设水箱，有效利用建筑面积、不增加荷载，结构简单，节省投资
2、 水质不易受污染
3、 便于集中管理，易实现自动控制
1、 供水压力为一个范围，不稳定存在周期波动，储水和调节水量作用不明显，可靠性差
2、 气压罐容积有限，储水少，泵启动频繁，降低泵效率和寿命
3
变频无水箱给水
1、 不设水箱，有效利用建筑面积、不增加荷载，结构简单，节省投资
2、 全自动化调节，使用方便
3、 便于集中管理，占地少
4、 节能，保证设备运行可靠性，延长设备使用寿命
1、 变频器价格较高
2、 变频器易受干扰
4
减压分区给水
同高位水箱给水方式
对减压装置要求较高，维护工作量大

4、方案分析
指挥部办公楼的供水设计采用的是分区恒压变频供水方式。由设置在动力站的2组变频供水系统为楼内供水，1组负责高区供水、1组负责低区供水。具体分析如下。
（1）如果采用水箱供给的方式，由于水箱供水压力有限，不能满足最不利供水点的压力要求，导致顶层供水量过小，尤其会影响热水器的使用。如果采用增加位差的方法来提高供水压力，则需增加水箱的位置高度，这样边破坏了建筑立面效果。
（2）如果设置气压罐供水，一是气压罐供水压力不稳定，是一个范围，不能达到恒压供水，影响供水质量；二是泵机组启动频繁，影响使用寿命和效率；三是气压罐体积大，占用空间大。
（3）采用分区恒压变频供水，取消了屋顶水箱，不需对水箱进行定期清理，减少水质的二次污染，保证了水质；减少了结构荷载，减少了供水管道的长度，降低了结构复杂程度和施工难度，降低基建投资；可有效保证各层供水压力和供水量，提高供水质量。采取分区供水的形式是为了保证高层建筑供水的压力平衡，很容易满足最不利点和最高静水压力点的压力要求。
3、水力计算
办公部分给水设计秒流量计算公式：
qg=0.2·α·Ng0.5+1.1(引自规范GB50015-2003中3.6.5公式) α=1.5
本设计采用延时自闭阀大便器，其给水当量以0.5计，有延时自闭阀大便器后的管段计算得到的流量附加1.10L/s。
（1）高区给水设计秒流量为3.72升/秒
沿程水头损失=2019毫米
总水头损失=1.30×2019=262米
最不利点自由水头取10米，不可预见水头5米。
给水入口所需压力=45+2.62+10+5=62.62m 取0.65Mpa
（2）低区给水设计秒流量为3.65升/秒
沿程水头损失=2259毫米
总水头损失=1.30×2259=2.94米
最不利点自由水头取10米，不可预见水头5米。
给水入口所需压力=21+2.94+10+5=38.94m 取0.40Mpa
根据压力选择变频泵额定压力分别为0.4 Mpa和0.65Mpa。