多层与高层建筑给水系统分析
多层与高层建筑给水系统分析
一、前言
在消防给排水设计中，高层建筑一般指十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）或建筑高度超过24m的公共建筑。多层建筑是相对高层建筑而言，但是实际上一般的建筑给水设计中多层建筑由于种种原因的限制，譬如电梯设置，大多数为6层以下，故本文讨论的多层指6层以下或低于20米的建筑。随着市政给水管网的完善和新型设备材料的不断出现，给水系统的布置方式也快速发展，并衍生出多种不同类型，可供设计师选择用。但是，由于多层与高层的不同特性，尤其是消防方面，给水系统的正确选用也是十分重要的，否则轻则水压水量不稳，重则事故频频，不能正常运行。以下就分别介绍一下多层建筑和高层建筑的常见的给水系统方式。
二、多层给水系统
目前，国内大多数城市的市政管网压力可以维持在2公斤以上，个别小城镇的出水压力甚至可以达到4公斤。因此，对于一般的多层建筑市政管网的压力已经足够了，但是由于市政管网的供水水量、水压波动较大，尤其在小城镇。为了克服这些缺点，多层给水系统的设计主要有以下几种类型。
1）直接供水型 就是直接利用市政管网的压力，直接供水，一般适用于市政管网压力稍高的地区或水厂附近压力较高的范围内。缺点就是水量、水压不能保证。但是，对于规模较小的管网这种供水方案的经济性能很好，不需要任何其他设备或措施。
2）水箱供水型 将市政管网的水引至屋顶水箱，然后靠水箱与用水器具的高差，重力供水，克服了水压水量的不稳定性。但是，由于水箱可能存在的二次污染，而且，水箱体积较大，因此这种方式不提倡。
3）水箱、管网联合型 平时水量水压足够时，直接由市政网供水，超压时，多余水进入屋顶水箱，当压力或水量不足时，水箱靠重力自动向用户供水。物理结构上就是正常的直接供水的主干管伸顶接入水箱，并由水箱设一出水管。该方案减小了水箱的体积，并使水不需要都进入水箱停留这一步骤，卫生可靠性增加。但是问题就是如果长时间的稳压供水（现在的市政管网可以办到的），水箱中的水的停留时间反而大大增加，更容易受污染。而且，所有使用水箱的系统中水箱都必须放在建筑的最高处，在某些场合会影响建筑的美观，甚至建筑的结构设计。
4）气压罐供水 由于水箱的不安全因素，所以用密封可靠的气压罐代替，而且，气压罐不需要高位摆放，不影响建筑美观与结构承重，近几年很受欢迎。但是气压罐系统需要水泵和自动控制系统得配合，使得成本有所增加。不过，近年其市场价格已经让很多用户能够选择。气压罐系统的原理就是利用水泵将水加压送进建筑内部管网，当压力过大时，水进入气压罐，达到一定压力时，水泵停车或减速；当压力小于规定值时，气压罐向外输水并同时启动水泵或加速（变频水泵）。
5）二次加压型 对于，小规模的用户，如单幢建筑，气压罐系统可以应付。但是，目前住宅向小区化的方向发展，主要表现为多层建筑的集群布置，集中稳压。以气压罐的容积能力不能满足要求，所以出现了水泵集中加压为主，气压罐稳压（消除系统水锤）为辅的方式。只是经济成本上升，也需要专人维护。
另外，管网系统由于层数不多，属于低压管道，均分层直接接入用户即可，较为简单。
管道材料以低压钢管和低压PPR塑料管为主。
三、高层建筑给水系统
如前所诉，十层的民用建筑至少在30米，即使以24米的公用建筑计算，市政管网的压力肯定需要二次加压才能满足要求，不存在直接供水的可能。但是，根据建筑的高度、管道的承压能力、用水器具的压力要求，又可以分为以下几种方式。
1） 分区减压系统 这种系统目前可以说是最受欢迎的，因为减压阀的价格已经降到3000元/件左右，相比而言，管材和安装工程量以及系统得维护难度等均大幅度下降，其经济效率大大提高。系统的组成方式为：、生活水池、水泵、主管道、直接入户管、减压阀、阀后入户管等。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。系统原理：一般由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，并满足要求；但是对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。
2） 水泵并联加压系统 该系统同样对建筑的供水系统进行分区，但是不同的是，每个分区各设置一台水泵供水（一台备用）。其缺点很多，如设备费用剧增，占地面积大，主干管多，系统复杂。但是优点也十分独特：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不会发生能量浪费。
3） 水泵串联加压系统 目前随着高层建筑技术的快速发展，超过100米的建筑已经不足为奇，甚至高到三四百米。这样就出现了几个问题：一水泵压力不够，或即使压力满足，流量相差很大；二即使流量压力都满足，管道不能承受如此高的压力，发生爆管。所以必须采用这种接力棒式的方式。系统结构：各分区分别设置水泵或调速泵与吸水箱或吸水池，然后按由下到上的顺序启动。优点：供水可靠，能耗少。缺点是：设备分散，水泵等设备多，需要专用设备层等。
四、分析
在比较以上的几种方式，我们可以看到多层建筑与高层建筑的供水是不同的两种系统，虽然目的是一样的。在多层给水中，市政管网的压力已经满足要求，追求的是稳定性，而高层不同，高层给水则是为了能够将水送到用户用水处，其次才是稳定性。所以设备材料的选择也有很大差别。多层一般采用低扬程的小型泵，管材为低压力管材。高层则相反。
分开来讲，多层系统的几种方式中：直接供水仍然广泛用于规模较小的乡村城镇管网系统，经济上也节省。二次加压系统则在新建的小区住宅中广泛应用。高层建筑给水系统中分区减压的方式应用较多，而对于150米以上的超高层建筑，水泵串联的给水系统则相对适宜。
五、小结
目前，建筑业正处于一个飞速发展的时期，所以高层与多层的建筑数量也大幅度增加。高层主要以商用写字楼为主，多层主要以小区集群的形式发展。并且出现了直饮水系统，对给水系统的发展提出了新的要求，尤其是管网系统。个人认为多层在一般情况下尽可能选择二次加压系统，高层宜采用分区减压供水系统，超高层宜采用水泵串联供水——能源的节约是十分可观的。
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