超高層建筑給水系統設計淺析

李佳

摘要：目前國內超高層建筑越來越普遍,采用合理的生活給水系統對超高層建筑供水的經濟性,可靠性及安全性有著重大意義。本文就超高層建筑的給水系統高層建筑給水設計中，給水方式的選擇、給水系統豎向分區、轉輸水箱等幾個方面問題的觀點，提出個人的設計思路和要點供參考。

關鍵詞：超高層建筑；給水系統；設計

中圖分類號： TU208 文獻標識碼： A

一、超高層建筑給水系統重要性分析

給水設計是超高層建筑設計中的一個重要環節，主要作用是為用戶提供水源通道，通過一定的加壓設施使水源管道中的水具有一定的壓力，滿足整個建筑的用水需求。除了生活用水外，還有一個重要的作用就是為消火栓系統與自動噴水滅火系統等提供水源，一旦發生意外火災將會提供水源保障。由于超高層建筑其建筑高度大，功能復雜，在給水系統的設計過程中往往存在著：分區多，管路復雜，管道系統受壓過高，系統聯動控制復雜，水泵運行過程中管道易出現超壓現象，嚴重時甚至會出現管道破裂現象等一系列問題，特別是管道超壓問題一直是設計人員談論的熱點。

二、工程概況

超高層建筑是指建筑高度大于100m的民用建筑。超高層民用建筑按其功能分為超高層公共建筑和超高層居住建筑，在實際工程設計中采用不同的給水形式。GB 50045-95 高層民用建筑設計防火規范2005版6.1.3條中規定;建筑高度大于100m的公共建筑要設避難層，超高層的避難層一般均作為機電專業的設備層。本文涉及的工程為超高層公共建筑?？偨ㄖ娣e為48470.85m2。建筑高度為129.95m。地下2層，地上32層，地下1層局部為設備用房，其余為復式汽車庫；地上層為大辦公室；4層為職工餐廳，5層、18層為避難層。該建筑為一類超高層建筑，耐火等級為一級，結構形式為框架剪力墻結構。

三、給水方式選擇

選擇給水方式是高層建筑給水系統設計的關鍵，直接關系到給水系統的使用和工程造價，對于超高層建筑，城市給水管網的水壓一般滿足不了高區部分的用水壓力要求，絕大多數采用分區給水的方式，即低區部分由城市給水管網供水，高區部分由水泵加壓供水。

本工程建筑高度超過100m，如仍采用并聯給水方式，其管網承壓過大，存在安全隱患，故本工程采用串聯分區供水的方式，即在避難層設生活轉輸水箱和轉輸水泵來實現串聯分區供水。供水水源為城市自來水，水壓約0.40MPa。在本樓的地下2層設置生活水箱和生活轉輸水泵，在18層避難層設置生活轉輸水箱和生活加壓泵供各分區生活用水。生活給水系統的水質應符合 GB 5749-2006生活飲用水衛生標準的要求。

四、給水系統豎向分區

根據本工程建筑高度，在進行給水系統設計時，首先要考慮的就是豎向分區問題，并根據不同性質的用水區域，進行給水加壓系統分別設置的考慮，主要考慮以下幾個因素：（1）供水泵組所負擔的層數受給水器具的承壓能力限制。（2）由于樓層超過100m，管道較長，壓力較大，保證供水的安全和穩定極其重要，宜采用高位水箱的供水方式，可避免在低區設置揚程高的水泵和水壓過高的壓水管。（3）設變頻供水泵組，可以使高峰流量和低谷流量之差減小，水泵在高效區運行時段就越長，對節能有利。

該工程生活給水系統重力供水部分采用上行下給枝狀供水管網，加壓供水部分采用下行上給枝狀供水管網，根據建設單位要求引入管設總水表計量，辦公樓每層均設置水表計量。該工程采用串聯分區供水，給水系統豎向分為六個區，分別為市政1區、重力1區、重力2區、加壓1區、加壓2區、加壓3區六個區。

－2層～4層為市政1區，由城市管網直接供水，充分利用市政壓力。地上10層～14層為重力1區，由18層避難層轉輸水箱重力供給；5層～9層為重力2區，由18層避難層轉輸水箱重力減壓供給，減壓閥組設于10層管井內；15層～20層為加壓1區，由18層避難層轉輸水箱和加壓1區恒壓變頻調速供水設備供水；21層～26層為加壓2區，由18層避難層轉輸水箱和加壓2區恒壓變頻調速供水設備供水；27層～32層為加壓3區，由18層避難層轉輸水箱和加壓3區恒壓變頻調速供水設備供水。

五、轉輸水箱

超高層建筑采用的垂直串聯供水方式，常常需要在中間設備層或避難層設置轉輸水箱，設計轉輸水箱時需要確定水箱容積，水箱容積根據轉輸水箱所起的作用的不同，計算方式也有區別。

該工程地下2層設置生活水箱和生活轉輸水泵，生活轉輸水泵采用變頻泵組轉輸水量來補充避難層轉輸水箱水量的不足，按《建筑給水排水設計規范》3.7.3生活水箱的有效容積按建筑物最高日用水量的25%計算：辦公樓每層120人，每人每班40L/d，使用時間：8 h，小時變化系數：1.5，最高日生活用水量為144m3/d，最大時生活用水量為27m3/h。生活水箱有效容積v=120×28×0.040×25% =33.6m3。按《建筑給水排水設計規范》3.8.3中當建筑物采用高位水箱調節給水系統時，生活轉輸水泵的最大出水量不應小于最大小時出水量。轉輸水泵的流量：120×28×40×1.5/8=7 L/s。在18層避難層設轉輸水箱，設轉輸水箱的作用在于：1)調節初級泵與次級泵之間的流量差，防止初級泵的頻繁啟動；2)阻止次級泵停泵時，管網壓力回傳。按《建筑給水排水設計規范》3.7.5.1條中由水泵聯動提升進水的水箱(即轉輸水箱)生活用水調節容積，不宜小于最大用水時水量的50%，且3.7.8中生活用水轉輸水箱的調節容積取轉輸水泵5min～10min的流量。在本工程設計中，因建筑物避難層面積有限，不僅要設生活轉輸水箱而且要設消防轉輸水箱，故轉輸水箱的容積應按重力供水區(即地上5層～14層)最大小時水量的50%和5min～10min的加壓區水泵(15層～32層)設計流量之和且不小于半小時最大小時用水量。因本工程三個加壓區的水泵流量均為3.34L/s，故生活轉輸水箱容積V=10×120×0.040×0.5/8+3.34×10×60×3/1000=3+6=9m3。

根據《城鎮給水排水技術規程》生活轉輸水箱均采用不銹鋼水箱，水箱必須定期清洗消毒，每半年不得少于一次。水箱采用紫外線消毒儀進行消毒。除了轉輸水箱重力供水的樓層外，其余樓層被分為三個區，每個區均設一套恒壓變頻調速供水設備，以滿足本區的水量和水壓的要求，所設泵組的流量應按所供區域的設計秒流量選泵，泵組在額定轉速的工作點應位于水泵高效區的末端。轉輸供水泵由轉輸水箱水位控制啟停，各水箱設 2 個水位控制，低水位時起泵、高水位時停泵。低位水箱超低水位時，轉輸水泵停止運行并報警。因本工程避難層要求暖專業提供采暖，故不考慮給水設備的防凍問題。

結束語

綜上所述，超高層建筑給水系統設計工作的最終目的，是使得超高層建筑給水系統設計達到既節水又節能，同時必須將給水系統分區設計完善的基本要求，這在超高層建筑給水系統設計中是一項至關重要的工作，與建筑住戶的體驗以及生活密切相關。同時，超高層建筑給水系統必須進行合理的豎向分區，使水壓保持在一定的范圍。因此，建筑工程的設計人員應充分遵循超高層建筑的設計規范，在建筑節能設計中，通過借鑒現有的成功工程經驗，并積極引入有利于安全性、可靠性的新技術，提升我國建筑行業的整體技術與節能、安全水平，保證超高層建筑的用水質量。

參考文獻

[1]張建平. 穩高壓消防給水系統在超高層建筑中的應用[J]. 武警學院學報,2014,04:35-38.

[2]胡樹花,楊柳. 高層建筑外墻消防給水系統的設計模式[J]. 消防技術與產品信息,2014,03:30-32.

[3]陳露,霍翠花. 超高層住宅建筑給水系統方案探討[J]. 建設科技,2014,10:94-95.

[4]林勇. 淺析高層建筑給排水系統設計[J]. 中華民居(下旬刊),2014,06:82.