超高层冷水系统分析

李翠玲 冯忠辉

摘要：近年来，我国的城市建筑业有了突飞猛进的发展，超高层建筑也如雨后春笋矗立在城市中，层数多、高度大，使其在给水系统上也提出了更高的要求，这就要求人们寻求最经济的优化设计，包括选择合理的供水方式、管网的优化设计等方法来达到节省投资、节约资源的目的。本文谈谈“节能、节材”等方面的一些做法，和广大同行进行探讨。

关键词：超高层；冷水系统；节水节能；供水方式

Abstract: in recent years, our country city construction have development which progresses by leaps and bounds, ultra-high buildings also have mushroomed stands in the cities, the number of layers, the height of the great, so the water supply system also put forward higher request, this requires people to seek the most economic optimization design, including the choice of reasonable water supply mode, network optimization design method to save investment, the purpose of saving resources. This article talk about "energy saving, saving" some aspects of the practice, and the vast majority of peer is discussed.

Keywords: tall; Cold water system; Energy saving; Water supply way

中图分类号：P421.35文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

引言

在现代城市中，超高层建筑已占据重要地位，彰显了在有限的地块上造就居家生活，购物休闲，商务经济一体的模式。高层建筑供水系统较为复杂，节水问题较多，文中通过超高层建筑的冷水供给进行了系统分析，同时对节水节能在建筑给水排水设计中的应用也作了探索。

供水系统选择

在超高层的供水设计中，大多采用重力水箱和水泵分区串联供水的形式，利用中间水箱或高层水箱一定的调节容量，来保证水泵吸水及用户供水的安全。对于一个超高层建筑来说，冷热水系统设计可采用变频调速的方式，把变频供水技术和日益成熟、规范化的管网叠压供水技术结合起来，如在屋顶机房内设置的高位水箱中贮存10分钟消防用水量及供活性碳过滤器反冲洗用水外，楼内不另设置重力生活供水水箱。这样设计基于以下三方面的考虑：

1.1通过变频器向水泵电机提供频率可变的电源，根据实际用水流量的变化来调节改变水泵电机转速，实现电机的无级调速，达到节能降耗目的。

1.2经过深度处理的生活用水在变频系统中闭式供水，减少了停留时间，加快了水流循环，同时避免了水箱开式系统可能造成的污染。

1.3中间水箱的取消，减少了系统的中间环节，节约机房面积，降低了设备层钢楼板的荷载。根据建筑功能的布局特点，在变频系统设计上采用了串联变频及并联变频的供水方式，充分发挥两种变频供水的特点。

2.系统设计

2.1系统分区

变频供水系统分成了低，中，高三个给水分区。如某建筑有48层，第一套箱体设备放置在地面上，紧靠临时蓄水池，水泵房在负一层给蓄水池供水。根据不同的分区来确定不同的供水方式，自1到4层均为市政自来水直接供给,5到14层(高度59.1m)为给水设备低压给水区,15层到26层(高度100.3m)为给水设备中压给水区,26层到36层(高度139.1m)为给水设备高压给水区。分别由高、中、低压三根立管向上供水组成三个给水区。在第32层(高度123.4m)设有缓冲水池。第二套设备放置在该缓冲水池旁,与第一套设备一样,分低、中、高区三个给水区,分送到36层以上的各个楼层。

2.2供水方式

工程施工过程中,层段用水不一，施工用水量变化较大。利用市政供水压力，城市自来水经地下3层砂过滤处理后进入生活贮水池。供低区，中区用水的变频给水机组通过抽吸地下生活贮水池中的砂滤水，由变频泵加压经各区的水处理和加热设备后，供给所服务区域的用水点，各个分区采用的是并联供水的形式。而高区变频给水水泵吸水管接自中区系统的供水管，中区和高区组成了串联变频的供水系统，形成了一个相互联系的整体。其有利特点是：

（1）高区水泵通过串联充分利用中区水泵机组的流量及扬程，降低了高区水泵的功率，整个串联系统的供水秒量及电机总功率可以减小。

（2）利用高层建筑的上部空间，缓解了地下室设备过于集中造成机房面积紧张的局面。结构紧凑，占地省，安装方便，节省管理费用，便于集中管理，取消了屋顶水箱，在一定程度上减轻了水质的二次污染。

（3）串联供水形式其吸水和供水主干管的线路布置相对简捷，也便于以后的维修管理。

3.安全措施

整个变频供水串，并联组合系统的设计中对安全性采取了下述技术措施，保证可靠供水：

3.1防止高区水泵吸水产生负压。高区变频系统的吸水管接自中区供水主管的中端，而非主管末端，吸水管前有较高的水压，避免了水泵吸水产生负压的可能性。同时为消除中区供水系统产生的压力波动，在高区水泵机组的吸水管前加设了一组恒压阀，阀出口压力设定为0.55Mpa，保证了吸水口的压力稳定。

3.2供电电源可靠性要求。由于变频供水缺少如重力水箱较大的调节容积，为保证供水不间断，对水泵采用了双回路的供电方式。在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速，运行，即可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性。

3.3在意外情况下可自动报警。该设备的自动化程度很高,外部功能具有地下水池无水自动报警停泵、遇火警时自动闪光报警、电压超压和欠压自动报警等功能,箱体内部有自动换泵、遇火警自动灭火并报警、箱内水位超高自动报警并自动排水和箱内超温自动送风并报警等各种功能。为避免中区系统供水不及时，造成高区水泵空吸，无水可供的局面。在高区供水机组的吸水管路上旁接了隔膜式隔膜罐，可保证高区供水机组中小泵3分钟供水秒流量的吸水量。这样就可满足克服中区水泵机组启动滞后所带来的吸空影响。

4.超高层建筑给水系统中的节水节能

在设计高层建筑时，应该统筹考虑，综合规划，在保证供水系统能安全可靠运行的同时，在设计中还应注意避免不必要水电的浪费，加强节水的科学管理，下面从三个方面来探讨室内给排水工程设计中节水节能的问题。

4.1注意生活给水管道中减压节流的问题

《建筑给排水设计规范》中规定生活给水系统最底层的用水点压力不宜超过400Kpa，但分区后依然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题。水池水箱的常年溢水是造成水资源浪费的重要原因。如果不采取减压节流的措施，就会造成水资源大量的浪费，同时容易产生水击、噪声和振动，以致管件遭到损坏或破裂。因此，需要在水支管上安装减压孔板、压力调节阀或减压阀来避免部分供水点超压问题，使得竖向分区的水压分布比较均匀一些，避免不必要的浪费。

4.2采用节水节能型卫生器具，减少用水量

在满足使用功能的前提下，采用新型的节水节能卫生器具，减少马桶的冲水量，目前，我国普遍采用9L的坐便器，耗水量较大，若使用小于6L的马桶，则可节省大量的水资源，或使用双冲洗量坐便器、气动和真空式大便器，节水延时自闭冲洗阀等，利用真空节水技术，用空气代替大量的水，快速将洁具内的污水冲吸干净，达到节水节能的效果，采用充气水龙头和泡沫水龙头比普通水龙头节水25%。

4.3消防水池的节水节能措施

对于超高层建筑来说，尽可能共用一个消防水池、一个消防水箱和一套加压系统，这样可以节省工程建筑和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，而且可避免多座贮水池的大量消防贮水及定期换水而造成水资源的浪费。由于消防贮水池所贮的水量很大，又由于没有火灾时消防水禁止使用，那么水在贮水池中停留时间就会很长，余氯量早已耗尽，必然会导致水质的恶化，变成脏水臭水，因此消防水池也要定期放水，这样势必会造成水的浪费。因此还可考虑消防水水池与游泳池、水景合建或与生活杂用水水池合建，使消防水池的水流动起来，这样消防水池的水不至于变成死水，达到节水和一水多用的目的。

结语

变频供水系统在建筑工程中的使用可改善饮用水水质，满足供水压力要求。其设计合理，操作方便，占地面积小，造价低、耗能少，有明显节能效果。变频供水系统将会更广泛应用于各种高层和超高层建筑中，但为了发挥变频供水的特点，需根据不同的建筑功能进行管理布局设计。在人们对水质要求越来越高，并且更加注重节能的社会，无负压变频恒压供水也是一种新型的供水方式，是未来高层建筑供水方式的发展方向。

参考文献

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