浅析高层与多层建筑给水系统设计

【摘要】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，可供设计人员选择用。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，笔者对高层建筑和多层建筑的常见的几种给水系统方式进行一些浅显的分析，其中有的观点不一定成熟，权作抛砖引玉并欢迎多予批评指正。

【关键词】高层;多层;给水系统

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^[1]。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，大多数为6层及6层以下，故本文讨论的多层指6层及6层以下或低于20米的建筑。给水系统的设计十分重要的，如设计有误，轻则水压水量不稳，重则系统不能正常运行。以下为笔者对多层建筑和高层建筑给水系统的一些浅析。

1. 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3公斤左右，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。

1.1直接供水型

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^[2]。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，为最简单的给水方式。

1.2水箱供水型

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。

1.3水箱、管网联合型

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。

1.4气压罐供水

气压罐供水 在不宜设水箱或设水箱有困难时，可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）。

1.5二次加压型

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。

2.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^[3]，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。

2.1分区减压系统

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，安装方便，使用可靠，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，此种方式还能大幅提高建筑面积的利用率，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^[4]。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。

2.2水泵并联加压系统

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，如水泵扬程较大，压水管线较长，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：供水可靠性较安全可靠，水泵设置集中，便于维护管理等。

2.3水泵串联加压系统

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：各区水泵均设在技术层内，各从下一区的水箱吸水，因而各区水箱容积除本区用水量设计外，并应附加转输到上区的水量，以满足上区水泵工作时间的所需水量。此种方式的优点：各区水泵的扬程和流量按本区所需而设计，工作效率高，能耗少。缺点是：1）对技术层要求较高，需防振动、防噪声、防漏水等；2）设备分散，水泵等设备多，需要专用设备层，不便管理，维修也不方便等；3）下数区水箱容积过大，增加结构符合和造价；4）工作不可靠。

3. 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。

4. 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。

【参考文献】

[1]陈耀宗.建筑给水排水设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1992.15-20.

[2] GB50015-2003，建筑给水排水设计规范[S].2003.

[3] GB50016-2006，建筑设计防火规范[S].2006.

[4] GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S].1995.