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摘 要：文章阐述了高层住宅小区给水系统的选择原则及对高层住宅小区生活用水的常用供水方式进行比较，选出最合理的方案。
关键词：高层住宅小区；供水方式；选择原则；比较分析
一、前言
随着我国小区建设规模日趋加大和高层建筑的普及，气压罐供水、变频调速水泵供水、工频水泵+高位水箱供水等技术的发展与应用，拓宽了小区给水系统的选择范围。文章阐述了高层住宅小区给水系统的选择原则及对高层住宅小区生活用水的常用供水方式进行比较，选出最合理的方案。
二、高层住宅小区给水系统的选择原则
（1）高层住宅小区建筑应尽量利用市政给水管网的水压直接供水，在外部管网水压不能满足小区的用水要求时，则多层建筑物、高层建筑物楼层较低部分，应尽量利用外部管网水压，上部则设置加压和流量调节装置供水。
（2）高层住宅小区室外消防给水应尽量与小区外部直接供水的给水管网合并为一个系统。
（3）进行系统分区时，应根据设备材料性能、使用要求，维护管理及建筑物层数和城镇供水管网水压合理确定， 住宅卫生器具给水配件静水压力为300kPa～350 kPa。
（4）消火栓消防给水系统最低消火栓处，最大静水压力不应大于800kPa。高层建筑消火栓给水系统的竖向分区，按最低消火栓处最大静水压力不大于600kPa 进行控制，超过600kPa，消火栓支管装减压孔板。
三、供水方式的比较与选择
高层建筑小区生活用水的常用供水方式一般可分为气压罐供水、变频调速水泵供水、工频水泵+高位水箱供水等三种供水方式。
（1）气压水罐供水方式（Ⅰ）就是利用气压水罐内气体的可压缩性以达到供水目的。主要缺点是气压水罐调节容积小，一般作为消防给水及小流量用户系统中的经常性增压设备，对于用水量较大的高层建筑生活给水一般使用较少。
（2）工频水泵+高位水箱供水方式（Ⅱ）的特点是水泵向高位水箱供水的流量和扬程是基本恒定的，不会因用水管网的流量波动而改变，水泵的运行工况是可以固定在其特性曲线的一个高效点上，此时水泵是最节能的，但设置水箱，势必会带来以后水箱清理、二次污染等繁琐问题。
（3）变频调速水泵供水方式（Ⅲ）与工频水泵+高位水箱供水方式相比，在节约建筑面积、防止和减少二次污染、简化系统方面更有优势。恒压变频供水系统中，供水泵的流量是不断变化的，扬程是基本恒定的，这样只能通过调整水泵的转速（频率）来达到节能效果。
变频调速水泵供水方式由于方便简单，目前在高层建筑中普遍使用，但其节能效果在实践中也是有限的。水泵的管道特性曲线公式如下：
H=Hst+Σh （1）
式中H——水泵总扬程；Hst——水泵静扬程，为与供水几何高差ΔZ加出流水头ho之和；Σh——管道阻力。
对于一栋建筑来讲，Hst是不变的，供水系统节能主要取决于Σh 在总扬程H中所占比例，对于一般民用建筑的供水来说，Σh为5～10m，随建筑高不同的变化不大，这样Hst在H中的比例会随着建筑高度的增加越来越大，而通过变频来达到节能的可能性会越来越小。若供水高度32m以下分区，Σh/H约在30%；供水高度32～50m的分区，Σh/H 约在20%；供水高度50～100m的分区，Σh/H约在10%。因此对于变频系统来说，更适合建筑高度相对较低，或者是建筑物的低区供水。再者变频水泵变频器的自身耗电为其额定输出功率的3%左右，采用变频调速是以变量恒压为前提，来发挥最大限度节能的；但随着用水量的波动，当流量波动在20%以上，水泵出现在非高效区运行而增加能耗。通过以上综合分析，高度50m以下建筑采用变频调速水泵供水才有节能的可能性。对于不同类型高层建筑，供水方式可选择如下：
1）高层住宅类建筑水表前都是水务公司管理，如果大量采用方式Ⅱ供水，势必会大量增加水务公司的管理成本，这是他们不愿意的，所以对于高层住宅，大多只能选择10以下采用市政管网直接供水，其余为方式Ⅲ的供水方式。
2）对于高层办公、酒店等非住宅类建筑而言，水箱的管理是由物业公司完成的，对于一栋楼来说增加一个水箱，不会对其物业工作量产生太大的影响，笔者建议采用如下方式：10m以下采用市政管网直接供水；10～32m可采用变频调速水泵供水；32～50m优先采用采用工频水泵+高位水箱减压供水方式；50～100m采用工频水泵+高位水箱供水方式。
3）变频调速水泵选型
住宅类建筑其最大的特点是用水量大，用水不均匀，时变化系数在2.3以上；用水时间长，一般为24h；且比较集中，一般发生在一日三餐或某些特定的时间段，尤其在早上，是用水的最高峰，用水量最大且比较集中，约占全天用水量的15%～20%，而用水时间几乎集中在30min内。对于住宅类建筑，如果简单选用变频水泵一用一备是十分不合理的，因为根据住宅的用水特点，水泵基本不在高效段运行，浪费严重。按以下典型例子分析：每户考虑一厨一卫生间卫生器具给水当量Ng=4.45（洗菜盆龙头1个，洗衣机龙头1个，洗脸盆混合龙头1个，座便器1个，浴缸1个），用水定额采用300L/（人·d），每户3.5人。住宅用水量计算结果见表1。
由表1可以看出：
1）随着用户数量的增大，K值降低，由5趋近于2。
2）理论上K值越大，水泵的数量越多越节能，但流量太小的水泵其效率会越小，如流量小于25m3/h的水泵其高效区效率都在60%以下。
3）对于100～500户及以内的供水区域，其供水特点k值较大，总流量小，选泵组时尽量选用3台及以内，气压水罐的容积适当放大。
4）对于500户以上的供水区域，其供水特点k值较小，总流量大，单泵流量可控制在平均时流量的70%左右，水泵要至少选用3～4台，并配备小泵以供小流量之需。
5）对于100户以下的供水区域，其供水特点为k值很大，总流量很小，在供水高度不高时，也可以根据具体情况采用气压水罐给水方式。
四、结语
总之，对于高层建筑，应根据现行《建筑给水排水设计规范》规定并结合建筑物的用水特点、当地的实际及工程的实际情况，确定经济合理的供水方式，且变频水泵的选择也应根据建筑物的用水规律选择搭配合理的泵组以达到真正节能的目的。
参考文献
[1] 赵元，牟旭凤.住宅小区二次加压供水系统的探讨[J].山西建筑，2006， 32（22）：193-194.
[2]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能篇给水排水.北京：中国计划出版社，2007
[3]丁家民，赵树立，李彬.高位水箱给水方式的节能分析[J].辽宁工学院学报，1999，19（2）：33-35.
关键词：高层住宅小区；供水方式；选择原则；比较分析
一、前言
随着我国小区建设规模日趋加大和高层建筑的普及，气压罐供水、变频调速水泵供水、工频水泵+高位水箱供水等技术的发展与应用，拓宽了小区给水系统的选择范围。文章阐述了高层住宅小区给水系统的选择原则及对高层住宅小区生活用水的常用供水方式进行比较，选出最合理的方案。
二、高层住宅小区给水系统的选择原则
（1）高层住宅小区建筑应尽量利用市政给水管网的水压直接供水，在外部管网水压不能满足小区的用水要求时，则多层建筑物、高层建筑物楼层较低部分，应尽量利用外部管网水压，上部则设置加压和流量调节装置供水。
（2）高层住宅小区室外消防给水应尽量与小区外部直接供水的给水管网合并为一个系统。
（3）进行系统分区时，应根据设备材料性能、使用要求，维护管理及建筑物层数和城镇供水管网水压合理确定， 住宅卫生器具给水配件静水压力为300kPa～350 kPa。
（4）消火栓消防给水系统最低消火栓处，最大静水压力不应大于800kPa。高层建筑消火栓给水系统的竖向分区，按最低消火栓处最大静水压力不大于600kPa 进行控制，超过600kPa，消火栓支管装减压孔板。
三、供水方式的比较与选择
高层建筑小区生活用水的常用供水方式一般可分为气压罐供水、变频调速水泵供水、工频水泵+高位水箱供水等三种供水方式。
（1）气压水罐供水方式（Ⅰ）就是利用气压水罐内气体的可压缩性以达到供水目的。主要缺点是气压水罐调节容积小，一般作为消防给水及小流量用户系统中的经常性增压设备，对于用水量较大的高层建筑生活给水一般使用较少。
（2）工频水泵+高位水箱供水方式（Ⅱ）的特点是水泵向高位水箱供水的流量和扬程是基本恒定的，不会因用水管网的流量波动而改变，水泵的运行工况是可以固定在其特性曲线的一个高效点上，此时水泵是最节能的，但设置水箱，势必会带来以后水箱清理、二次污染等繁琐问题。
（3）变频调速水泵供水方式（Ⅲ）与工频水泵+高位水箱供水方式相比，在节约建筑面积、防止和减少二次污染、简化系统方面更有优势。恒压变频供水系统中，供水泵的流量是不断变化的，扬程是基本恒定的，这样只能通过调整水泵的转速（频率）来达到节能效果。
变频调速水泵供水方式由于方便简单，目前在高层建筑中普遍使用，但其节能效果在实践中也是有限的。水泵的管道特性曲线公式如下：
H=Hst+Σh （1）
式中H——水泵总扬程；Hst——水泵静扬程，为与供水几何高差ΔZ加出流水头ho之和；Σh——管道阻力。
对于一栋建筑来讲，Hst是不变的，供水系统节能主要取决于Σh 在总扬程H中所占比例，对于一般民用建筑的供水来说，Σh为5～10m，随建筑高不同的变化不大，这样Hst在H中的比例会随着建筑高度的增加越来越大，而通过变频来达到节能的可能性会越来越小。若供水高度32m以下分区，Σh/H约在30%；供水高度32～50m的分区，Σh/H 约在20%；供水高度50～100m的分区，Σh/H约在10%。因此对于变频系统来说，更适合建筑高度相对较低，或者是建筑物的低区供水。再者变频水泵变频器的自身耗电为其额定输出功率的3%左右，采用变频调速是以变量恒压为前提，来发挥最大限度节能的；但随着用水量的波动，当流量波动在20%以上，水泵出现在非高效区运行而增加能耗。通过以上综合分析，高度50m以下建筑采用变频调速水泵供水才有节能的可能性。对于不同类型高层建筑，供水方式可选择如下：
1）高层住宅类建筑水表前都是水务公司管理，如果大量采用方式Ⅱ供水，势必会大量增加水务公司的管理成本，这是他们不愿意的，所以对于高层住宅，大多只能选择10以下采用市政管网直接供水，其余为方式Ⅲ的供水方式。
2）对于高层办公、酒店等非住宅类建筑而言，水箱的管理是由物业公司完成的，对于一栋楼来说增加一个水箱，不会对其物业工作量产生太大的影响，笔者建议采用如下方式：10m以下采用市政管网直接供水；10～32m可采用变频调速水泵供水；32～50m优先采用采用工频水泵+高位水箱减压供水方式；50～100m采用工频水泵+高位水箱供水方式。
3）变频调速水泵选型
住宅类建筑其最大的特点是用水量大，用水不均匀，时变化系数在2.3以上；用水时间长，一般为24h；且比较集中，一般发生在一日三餐或某些特定的时间段，尤其在早上，是用水的最高峰，用水量最大且比较集中，约占全天用水量的15%～20%，而用水时间几乎集中在30min内。对于住宅类建筑，如果简单选用变频水泵一用一备是十分不合理的，因为根据住宅的用水特点，水泵基本不在高效段运行，浪费严重。按以下典型例子分析：每户考虑一厨一卫生间卫生器具给水当量Ng=4.45（洗菜盆龙头1个，洗衣机龙头1个，洗脸盆混合龙头1个，座便器1个，浴缸1个），用水定额采用300L/（人·d），每户3.5人。住宅用水量计算结果见表1。
由表1可以看出：
1）随着用户数量的增大，K值降低，由5趋近于2。
2）理论上K值越大，水泵的数量越多越节能，但流量太小的水泵其效率会越小，如流量小于25m3/h的水泵其高效区效率都在60%以下。
3）对于100～500户及以内的供水区域，其供水特点k值较大，总流量小，选泵组时尽量选用3台及以内，气压水罐的容积适当放大。
4）对于500户以上的供水区域，其供水特点k值较小，总流量大，单泵流量可控制在平均时流量的70%左右，水泵要至少选用3～4台，并配备小泵以供小流量之需。
5）对于100户以下的供水区域，其供水特点为k值很大，总流量很小，在供水高度不高时，也可以根据具体情况采用气压水罐给水方式。
四、结语
总之，对于高层建筑，应根据现行《建筑给水排水设计规范》规定并结合建筑物的用水特点、当地的实际及工程的实际情况，确定经济合理的供水方式，且变频水泵的选择也应根据建筑物的用水规律选择搭配合理的泵组以达到真正节能的目的。
参考文献
[1] 赵元，牟旭凤.住宅小区二次加压供水系统的探讨[J].山西建筑，2006， 32（22）：193-194.
[2]中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能篇给水排水.北京：中国计划出版社，2007
[3]丁家民，赵树立，李彬.高位水箱给水方式的节能分析[J].辽宁工学院学报，1999，19（2）：33-35.