多層與高層建筑給水加壓系統分析
多層與高層建筑給水加壓系統分析
一、前言
在消防給排水設計中，高層建筑一般指十層及十層以上的居住建筑（包括首層設置商業服務網點的住宅）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計中多層建筑由于種種原因的限制，譬如電梯設置，大多數為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。隨著市政給水管網的完善和新型設備材料的不斷出現，給水系統的布置方式也快速發展，并衍生出多種不同類型，可供設計師選擇用。但是，由于多層與高層的不同特性，尤其是消防方面，給水系統的正確選用也是十分重要的，否則輕則水壓水量不穩，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方式。
二、多層給水系統
目前，國內大多數城市的市政管網壓力可以維持在2公斤以上，個別小城鎮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的壓力已經足夠了，但是由于市政管網的供水水量、水壓波動較大，尤其在小城鎮。為了克服這些缺點，多層給水系統的設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的壓力，直接供水，一般適用于市政管網壓
力稍高的地區或水廠附近壓力較高的范圍內。缺點就是水量、水壓不能保證。但是，對于規模較小的管網這種供水方案的經濟性能很好，不需要任何其他設備或措施。
2）水箱供水型 將市政管網的水引至屋頂水箱，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、管網聯合型 平時水量水壓足夠時，直接由市政網供水，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。物理結構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，衛生可靠性增加。但是問題就是如果長時間的穩壓供水（現在的市政管網可以辦到的），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，甚至建筑的結構設計。
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構承重，近幾年很受歡迎。但是氣壓罐系統需要水泵和自動控制系統得配合，使得成本有所增加。不過，近年其市場價格已經讓很多用戶能夠選擇。氣壓罐系統的原理就是利用水泵將水加壓送進建筑內部管網，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，小規模的用戶，如單幢建筑，氣壓罐系統可以應付。但是，目前住宅向小區化的方向發展，主要表現為多層建筑的集群布置，集中穩壓。以氣壓罐的容積能力不能滿足要求，所以出現了水泵集中加壓為主，氣壓罐穩壓（消除系統水錘）為輔的方式。只是經濟成本上升，也需要專人維護。
另外，管網系統由于層數不多，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
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） 分區減壓系統 這種系統目前可以說是最受歡迎的，因為減壓閥的價格已經降到3000元/件左右，相比而言，管材和安裝工程量以及系統得維護難度等均大幅度下降，其經濟效率大大提高。系統的組成方式為：、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。缺點就是減壓區的水頭損失大，水泵功耗較大。
2） 水泵并聯加壓系統 該系統同樣對建筑的供水系統進行分區，但是不同的是，每個分區各設置一臺水泵供水（一臺備用）。其缺點很多，如設備費用劇增，占地面積大，主干管多，系統復雜。但是優點也十分獨特：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不會發生能量浪費。
3） 水泵串聯加壓系統 目前隨著高層建筑技術的快速發展，超過100米的建筑已經不足為奇，甚至高到三四百米。這樣就出現了幾個問題：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，發生爆管。所以必須采用這種接力棒式的方式。系統結構：各分區分別設置水泵或調速泵與吸水箱或吸水池，然后按由下到上的順序啟動。優點：供水可靠，能耗少。缺點是：設備分散，水泵等設備多，需要專用設備層等。
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，雖然目的是一樣的。在多層給水中，市政管網的壓力已經滿足要求，追求的是穩定性，而高層不同，高層給水則是為了能夠將水送到用戶用水處，其次才是穩定性。所以設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，多層系統的幾種方式中：直接供水仍然廣泛用于規模較小的鄉村城鎮管網系統，經濟上也節省。二次加壓系統則在新建的小區住宅中廣泛應用。高層建筑給水系統中分區減壓的方式應用較多，而對于150米以上的超高層建筑，水泵串聯的給水系統則相對適宜。
五、小結
目前，建筑業正處于一個飛速發展的時期，所以高層與多層的建筑數量也大幅度增加。高層主要以商用寫字樓為主，多層主要以小區集群的形式發展。并且出現了直飲水系統，對給水系統的發展提出了新的要求，尤其是管網系統。個人認為多層在一般情況下盡可能選擇二次加壓系統，高層宜采用分區減壓供水系統，超高層宜采用水泵串聯供水——能源的節約是十分可觀的。
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