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摘要 ： 随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。进入21世纪，高层建筑向着层数更多、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。高层建筑已成为现代化大都市的一种标志。
關键词： 高层建筑，给水系统， 给水方式 ， 设计方案运行
Abstract: with the rapid development of economy and the improvement of science, the height of the high-rise building and layer is in constant increase. In the 21 st century, high-rise building toward layer more, equipment more perfect, function more complete, technology more advanced direction. High-rise building has become a symbol of the modern metropolis.
Keywords: high buildings, water supply system, water supply manner, design scheme run
中图分类号：TU991.41 文献标识码：A文章编号：
一 高层建筑给排水竖向分区的必要性和方法
必要性:由于高层建筑物总高度大，仅靠室外管网的供水压力，通常无法满足较高楼层用水点的水压要求，工程中一般采用增压设备辅助供水，以产生更大的水压。如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题:一是下层给水龙头流量过大，水流呈喷溅状，不仅造成浪费，而且影响使用;二是上层给水龙头流量过小，甚至出现负压抽吸，造成回流污染;三是下层管网由于承受压力巨大，关阀时易产生水锤，轻则产生噪音和振动，重则使管网遭受破坏;四是下层阀件易磨损，造成渗漏，增加维修工作量。倘使压力超过管材和设备的额定工作压力，还会造成管材和设备的损坏。实践证明，对高层建筑实行分区供水，是解决上述问题的有效方法。
方法:高层建筑的给水管网必须竖向划分成几个区域。通常分区的原则如下。
(1)充分利用市政给水管网压力，所以一般用初估法来计算低区层数。
(2)上区划分根据静水压力。《建筑给水排水设计规范》规定高层建筑生活给水系统竖向分区:对住宅旅馆医院宜为300-350kPa;办公楼高层建筑竖向分区根据管道或设备所承受的静水压力，为350-450kPa。这样可以确定上区划分为几个区，每个区几层即可。
二 高层建筑给排水给水方式
1.高位水箱给水方式
高位水箱供水方式包括水泵和水箱。该方式又可分并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱给水方式具有以下优点:一是水箱内可储备一定水量，供水比较安全可靠;二是水压稳定;三是泵启动次数较少，效率较高;四是设备费和运营费较低。其主要缺点:一是水箱的设置占用了一些建筑面积;二是增加了高层建筑结构的复杂性，基建投资相对上升;三是水质较易受到污染;四是水箱进水时，产生噪音和振动。
2.气压罐给水方式
气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。其中气压罐为一钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性存储和调节水量，并将罐内储水压送到一定的几何高度，达到节能的目的;二是水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。气压罐供水的主要优点:一是一般不需要水箱和水塔，荷载大大减小，尤其适用地震区的高层建筑;二是罐内水质不易受污染;三是基建投资较省;四是便于集中管理，较易实现自动控制。其主要缺点:一是供水压力不稳,常出现周期性的波动;二是气压罐容积有限，储水较少，因而水泵启动频繁，且水泵在变压状态下工作，不仅效率低，而且增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命;三是由于气压罐的有效容积较少，其储水和调节水量的作用远不如高位水箱，因而供水可靠性较差。
3.变频泵无水箱给水方式
变频调速水泵，是一种将单片机技术变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点:一是节能。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;三是调速全自动化，使用方便;四是结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点:一是变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵;二是变频器对工作环境条件(包括温度湿度灰尘等)要求较高:三是变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。
4.减压分区给水方式
减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压;或者上下区之间设置减压阀，用减压阀代替水箱，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不再设置水箱，可提高建筑面积的利用率。但下区供水压力损失较大，水泵能源消耗较大。设计时一般生活给水系统采用可调式减压阀;消防系统采用比例式减压阀。
总的来说，根据实际情况和各个地方的不同要求采用相应的供水方式，也可以是几种供水方式相结合。
三、 建筑内部给水管网布置方式
建筑内部给水通过引入管引入室内以后，根据管网形式不同可以分为:环状网、枝状网。根据横干管在建筑内部的位置不同，可以分为:下行上给式、上行下给式、中分式。
四、 高层建筑给水系统设计方案运行分析
1、生活、消防水池(箱)应分建
从水质保护和消防泵定期试水维护保养角度出发，认为分建水池及共用吸水管的作法对优化地下室设计、有效利用地下室面积、降低造价起到积极作用。
2、分建生活、消防水池(箱)的意义许多人担心生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭，其实只要措施得当，是完全可以避免的。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水，在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂，贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施，贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空，更换一次仍然是有必要的。生活用水与消防用水分建贮水池不会增加造价。在实际工程设计中，分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室的面积、降低造价起到积极作用。分建贮水池，总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池，水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用，分建时不存在被动用的问题。
合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁，当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用;当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，确保生活用水水质，给设计带来诸多不便。而消防贮水池往往可直接利用地下室的底板、侧壁和顶板作池底、池壁和池顶，池内也无需设置导流墙，有效水深增加，减少水池的占地面积，降低造价。旧城改造用地十分紧张，使得许多建筑物地下室形状极不规则。为了保证地下室车库的车位及车道，设备用房通常布置在形状不规则、不影响停车位的地方。采用生活、消防合建贮水池要使池底、池壁、池顶均达到生活用水贮水池标准非常困难，常见的处理方法则是通过限制池顶上方建筑物的功能或加大水池占地面积(降低有效水深)设独立池顶来保证，使造价增加。采用分建生活、消防贮水池只需找出一块面积很小、上部条件较好的位置布置生活水池，其余位置用作消防贮水池，使设计具有很大的灵活性，消防水池有效水深大大提高，占地面积减少，降低了工程造价。分建的消防贮水池，按规定需要贮存火灾延续时间内室内外消防用水量。由于贮水量大，一般都进行分格布置，在实际工程中，由于生活贮水池占据条件较好的位置，使得消防贮水池在分格设计后，虽然容量保证了，然而每台消防水泵单独布置吸水管存在一定的困难。高规规定，一组消防水泵吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或抢修时，其余吸水管仍应通过全部水量。也就是说，允许采用共用吸水管做法，使得设计变得简单易行，水泵布置整齐有序，便于管理和维修保养。采用共用吸水管做法时，应注意以下几点:
(1)消防水泵必须是自灌式吸水，若不能保证水泵自灌启动，则每台水泵必须分设独立吸水管。
(2)共用吸水管应按最大可能出现的流量选择管径，其流速应控制在0.5m/s左右，水泵支管流速0.8-1 .2m/ s。
(3）各水泵支管与共用吸水管的连接，采用管顶平三通连接，支管与水泵吸水口采用管顶平的偏心大小头连接，以保证吸水管能自动排气。
(4)各水泵支管上应设闸阀，一般采用闸板阀。
3、高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的，一般静压只有几十kPa，故选定的止回阀一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不能满足要求，最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀，应安装在水箱底高度不小于1 5 kPa处，且必须安装在水平管段上。许多教科书和设计手册在水消防系统的原理图中，随意将止回閥画在竖管上，使许多设计人员误认为:只要选用开启压力小的止回阀，无论止回阀水平安装或竖向安装均满足要求。共用水箱消防出水管上的止回阀竖向安装时，止回阀的阀瓣在重力作用下，长时间下垂而开启，消防管网存水与高位合用水箱中的生活用水直接接触，当消防管网中压力出现微小波动时，部分存水进入合用水箱，污染生活用水，这种情况广泛存在于多层住宅建筑。消防部门要求室内消防系统与市政给水管相连，由于消防出水管口低于共用水箱给水进水口标高，当市政给水管网压力降低，水压力无法使竖向止回阀关闭时，自来水则通过消防管网直接进入共用高位水箱造成水质污染，使南方城市住宅共用水箱内红虫现象无法根除，若将止回阀改为水平安装，收效甚大，红虫现象出现的频率大大降低。
4、结论:
(1)从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发，生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置。
(2)采用共用吸水管作法，使设计简化，设备的维护管理方便。
(3)分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室面积、降低造价起积极的作用。
(4)高位水箱出水管上止回阀必须水平安装。
五、结束语 高层建筑层多楼高，有别于低层建筑，因此对建筑给水排水工程提出了新
的技术要求，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
關键词： 高层建筑，给水系统， 给水方式 ， 设计方案运行
Abstract: with the rapid development of economy and the improvement of science, the height of the high-rise building and layer is in constant increase. In the 21 st century, high-rise building toward layer more, equipment more perfect, function more complete, technology more advanced direction. High-rise building has become a symbol of the modern metropolis.
Keywords: high buildings, water supply system, water supply manner, design scheme run
中图分类号：TU991.41 文献标识码：A文章编号：
一 高层建筑给排水竖向分区的必要性和方法
必要性:由于高层建筑物总高度大，仅靠室外管网的供水压力，通常无法满足较高楼层用水点的水压要求，工程中一般采用增压设备辅助供水，以产生更大的水压。如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题:一是下层给水龙头流量过大，水流呈喷溅状，不仅造成浪费，而且影响使用;二是上层给水龙头流量过小，甚至出现负压抽吸，造成回流污染;三是下层管网由于承受压力巨大，关阀时易产生水锤，轻则产生噪音和振动，重则使管网遭受破坏;四是下层阀件易磨损，造成渗漏，增加维修工作量。倘使压力超过管材和设备的额定工作压力，还会造成管材和设备的损坏。实践证明，对高层建筑实行分区供水，是解决上述问题的有效方法。
方法:高层建筑的给水管网必须竖向划分成几个区域。通常分区的原则如下。
(1)充分利用市政给水管网压力，所以一般用初估法来计算低区层数。
(2)上区划分根据静水压力。《建筑给水排水设计规范》规定高层建筑生活给水系统竖向分区:对住宅旅馆医院宜为300-350kPa;办公楼高层建筑竖向分区根据管道或设备所承受的静水压力，为350-450kPa。这样可以确定上区划分为几个区，每个区几层即可。
二 高层建筑给排水给水方式
1.高位水箱给水方式
高位水箱供水方式包括水泵和水箱。该方式又可分并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱给水方式具有以下优点:一是水箱内可储备一定水量，供水比较安全可靠;二是水压稳定;三是泵启动次数较少，效率较高;四是设备费和运营费较低。其主要缺点:一是水箱的设置占用了一些建筑面积;二是增加了高层建筑结构的复杂性，基建投资相对上升;三是水质较易受到污染;四是水箱进水时，产生噪音和振动。
2.气压罐给水方式
气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。其中气压罐为一钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性存储和调节水量，并将罐内储水压送到一定的几何高度，达到节能的目的;二是水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。气压罐供水的主要优点:一是一般不需要水箱和水塔，荷载大大减小，尤其适用地震区的高层建筑;二是罐内水质不易受污染;三是基建投资较省;四是便于集中管理，较易实现自动控制。其主要缺点:一是供水压力不稳,常出现周期性的波动;二是气压罐容积有限，储水较少，因而水泵启动频繁，且水泵在变压状态下工作，不仅效率低，而且增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命;三是由于气压罐的有效容积较少，其储水和调节水量的作用远不如高位水箱，因而供水可靠性较差。
3.变频泵无水箱给水方式
变频调速水泵，是一种将单片机技术变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点:一是节能。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;三是调速全自动化，使用方便;四是结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点:一是变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵;二是变频器对工作环境条件(包括温度湿度灰尘等)要求较高:三是变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。
4.减压分区给水方式
减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压;或者上下区之间设置减压阀，用减压阀代替水箱，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不再设置水箱，可提高建筑面积的利用率。但下区供水压力损失较大，水泵能源消耗较大。设计时一般生活给水系统采用可调式减压阀;消防系统采用比例式减压阀。
总的来说，根据实际情况和各个地方的不同要求采用相应的供水方式，也可以是几种供水方式相结合。
三、 建筑内部给水管网布置方式
建筑内部给水通过引入管引入室内以后，根据管网形式不同可以分为:环状网、枝状网。根据横干管在建筑内部的位置不同，可以分为:下行上给式、上行下给式、中分式。
四、 高层建筑给水系统设计方案运行分析
1、生活、消防水池(箱)应分建
从水质保护和消防泵定期试水维护保养角度出发，认为分建水池及共用吸水管的作法对优化地下室设计、有效利用地下室面积、降低造价起到积极作用。
2、分建生活、消防水池(箱)的意义许多人担心生活用水与消防用水分别设置贮水池会增加造价和使消防用水变质发臭，其实只要措施得当，是完全可以避免的。只要所贮存的消防用水采用合格的自来水，在向贮水池充水过程中适量加些氯酚杀菌剂，贮水池的开口、通气部分有必要的防尘、防虫措施，贮水是不会变质发臭的。当然每年将贮水放空，更换一次仍然是有必要的。生活用水与消防用水分建贮水池不会增加造价。在实际工程设计中，分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室的面积、降低造价起到积极作用。分建贮水池，总贮水容积数并没有随池数增加而变化。合建贮水池，水箱须按规范要求采取有效措施防止消防贮水不被动用，分建时不存在被动用的问题。
合建贮水池不允许与建筑物地下室的底板和侧壁共用作为池底和池壁，当池顶上层为洁净用房时，允许楼板作池顶共用;当池顶上层为非洁净用房时应独立设池顶，确保生活用水水质，给设计带来诸多不便。而消防贮水池往往可直接利用地下室的底板、侧壁和顶板作池底、池壁和池顶，池内也无需设置导流墙，有效水深增加，减少水池的占地面积，降低造价。旧城改造用地十分紧张，使得许多建筑物地下室形状极不规则。为了保证地下室车库的车位及车道，设备用房通常布置在形状不规则、不影响停车位的地方。采用生活、消防合建贮水池要使池底、池壁、池顶均达到生活用水贮水池标准非常困难，常见的处理方法则是通过限制池顶上方建筑物的功能或加大水池占地面积(降低有效水深)设独立池顶来保证，使造价增加。采用分建生活、消防贮水池只需找出一块面积很小、上部条件较好的位置布置生活水池，其余位置用作消防贮水池，使设计具有很大的灵活性，消防水池有效水深大大提高，占地面积减少，降低了工程造价。分建的消防贮水池，按规定需要贮存火灾延续时间内室内外消防用水量。由于贮水量大，一般都进行分格布置，在实际工程中，由于生活贮水池占据条件较好的位置，使得消防贮水池在分格设计后，虽然容量保证了，然而每台消防水泵单独布置吸水管存在一定的困难。高规规定，一组消防水泵吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或抢修时，其余吸水管仍应通过全部水量。也就是说，允许采用共用吸水管做法，使得设计变得简单易行，水泵布置整齐有序，便于管理和维修保养。采用共用吸水管做法时，应注意以下几点:
(1)消防水泵必须是自灌式吸水，若不能保证水泵自灌启动，则每台水泵必须分设独立吸水管。
(2)共用吸水管应按最大可能出现的流量选择管径，其流速应控制在0.5m/s左右，水泵支管流速0.8-1 .2m/ s。
(3）各水泵支管与共用吸水管的连接，采用管顶平三通连接，支管与水泵吸水口采用管顶平的偏心大小头连接，以保证吸水管能自动排气。
(4)各水泵支管上应设闸阀，一般采用闸板阀。
3、高位共用水箱消防出水管上止回阀型号选择及设置高位水箱出水管上的止回阀是依靠水箱静压开启的，一般静压只有几十kPa，故选定的止回阀一定要有开启压力小、关闭快的特点。梭形止回阀、微阻缓闭止回阀、消声止回阀都不能满足要求，最适宜的止回阀是旋启式止回阀。采用旋启式止回阀，应安装在水箱底高度不小于1 5 kPa处，且必须安装在水平管段上。许多教科书和设计手册在水消防系统的原理图中，随意将止回閥画在竖管上，使许多设计人员误认为:只要选用开启压力小的止回阀，无论止回阀水平安装或竖向安装均满足要求。共用水箱消防出水管上的止回阀竖向安装时，止回阀的阀瓣在重力作用下，长时间下垂而开启，消防管网存水与高位合用水箱中的生活用水直接接触，当消防管网中压力出现微小波动时，部分存水进入合用水箱，污染生活用水，这种情况广泛存在于多层住宅建筑。消防部门要求室内消防系统与市政给水管相连，由于消防出水管口低于共用水箱给水进水口标高，当市政给水管网压力降低，水压力无法使竖向止回阀关闭时，自来水则通过消防管网直接进入共用高位水箱造成水质污染，使南方城市住宅共用水箱内红虫现象无法根除，若将止回阀改为水平安装，收效甚大，红虫现象出现的频率大大降低。
4、结论:
(1)从保护水质和消防泵定期试水维护管理角度出发，生活、消防水池、管网和高位水箱均宜分别独立设置。
(2)采用共用吸水管作法，使设计简化，设备的维护管理方便。
(3)分建贮水池对优化地下室的设计、有效利用地下室面积、降低造价起积极的作用。
(4)高位水箱出水管上止回阀必须水平安装。
五、结束语 高层建筑层多楼高，有别于低层建筑，因此对建筑给水排水工程提出了新
的技术要求，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。