建筑供水方式與給水分區(qū)探究

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本文作者：戴沛江、柴傳政 單位：蘭州軍區(qū)空軍勘察設計院

變頻調(diào)速供水設備可以實現(xiàn)無級調(diào)速,能通過壓力傳感器和計算機控制器根據(jù)管道壓力的變化改變電機和水泵的轉(zhuǎn)速或停轉(zhuǎn),實行閉環(huán)控制,因而在用水量變化較大時,其節(jié)能效果很明顯。管網(wǎng)疊壓設備是一種新型節(jié)能的供水方式，但在實際使用中，往往受到周邊市政管網(wǎng)管徑和水壓波動的影響，在用水量以及接管管徑等方面同樣受到諸多的限制，而且當市政壓力不穩(wěn)定時，并不能起到節(jié)能的效果。

小區(qū)生活給水由市政供水管網(wǎng)的不同方向引入2根DN250mm的給水管，在小區(qū)內(nèi)形成環(huán)狀給水管網(wǎng)，市政供水壓力0.40MPa。結合小區(qū)的實際情況，根據(jù)GB50015—2003《建筑給水排水設計規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)第3.3.5條規(guī)定“:高層建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū),各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa；水壓大于0.35MPa的入戶管（或配水橫支管），宜設減壓或調(diào)壓設施”。確定供水分為高、中、低三個區(qū)，高區(qū)（19層～32層）采用高位水箱給水方式，根據(jù)規(guī)范要求采用高位水箱減壓給水方式；中區(qū)（7層～18層）采用變頻調(diào)速供水方式；低區(qū)（1層～6層）充分利用市政供水壓力，由市政管網(wǎng)直接供水。

高區(qū)部分有14層，高42m，中區(qū)部分有12層，高36m，低區(qū)部分有6層，高18m，滿足規(guī)范“各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa”的規(guī)定，但同時必須保證各入戶管水壓不大于0.35MPa，如何確定哪些樓層需要設置減壓或調(diào)壓設施呢？在工程設計中，層高L為已定的常數(shù)，而根據(jù)規(guī)范要求，入戶支管最大壓力p2為0.35MPa，入戶支管最小壓力P1需滿足戶內(nèi)水壓要求，戶內(nèi)水壓需考慮潔具的最小壓力要求、水流阻力以及水表的阻力，一般p1為0.1MPa較為合理。則給水分區(qū)內(nèi)入戶支管水壓不超過0.35MPa層數(shù)，總結可按下式計算：對于下行上給方式：n=(p2-p1)/(L+1.3iL)+1=25/(L+1.3iL)+1對于上行下給方式：n=(p2-p1)/(L-1.3iL)+1=25/(L-1.3iL)+1式中，n為分區(qū)內(nèi)支管壓力小于0.35MPa的層數(shù)；L為層高3m；i為單位長度水頭損失系數(shù)，取0.045mH2O/m（流速在規(guī)范允許范圍內(nèi)的單位阻力）。

管道局部水頭損失按沿程水頭損失的30%計。為了減少使用減壓或調(diào)壓設施的層數(shù)，使n值加大，對于下行上給供水方式需減少i值，而對于上行下給供水方式，則需加大i值。對于本工程高區(qū)為上行下給方式，則：n=[25/（3-1.3×0.045×3）]+1=8.85層，中區(qū)為下行上給式，則：n=[25（/3+1.3×0.045×3）]+1=8.87層，故分區(qū)內(nèi)入戶管水壓不大于0.35MPa的層數(shù)確定為8層。因此，中區(qū)部分15層～18層各供水入戶管上設置減壓閥，高區(qū)（19層～32層）又分為兩個分區(qū)，25層～32層為高一區(qū)，由高位水箱直接供水，19層～24層為高二區(qū)，采用高位水箱-減壓閥給水方式供水。中區(qū)（7層～18層）采用變頻調(diào)速供水，其中7層～10層的入戶管上設置減壓閥。需要說明的是，以上僅為估算結果，在實際設計時，還應根據(jù)設計管徑對各樓層壓力進行復核。建筑給水系統(tǒng)分區(qū)圖見圖1。

根據(jù)2009年5月1日新頒布的消防法，消防工作必須“預防為主、防消結合”，高層建筑消防安全必須做到防患于未然，做到萬無一失。高層建筑在消防給水形式上主要有常高壓制和臨時高壓制，GB50045—95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（2005版）第7.4.7條規(guī)定“:采用高壓給水系統(tǒng)時,可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統(tǒng)時,應設高位消防水箱”。采用臨時高壓系統(tǒng)，屋頂需要設置容積18m3消防水箱，較常高壓消防系統(tǒng)，無論從設備層的占地面積，或者從工程造價方面考慮，采用臨時高壓系統(tǒng)都有一定的優(yōu)勢，從安全角度考慮，只要加強安全巡檢，就可以做到萬無一失，因此，確定本工程消防采用臨時高壓系統(tǒng)。GB50045—95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（2005版）第7.4.6.5條規(guī)定“:消火栓栓口靜水壓力不應大于1.0MPa，當大于1.0MPa時，應采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，應采取減壓措施”。小區(qū)最高建筑32層，建筑高度99.8m，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的消防給水靜水壓力要求，可不分區(qū),但消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，應采取減壓措施，消防給水分區(qū)內(nèi)不超壓消火栓層數(shù)，總結可按下式計算：對于下行上給供水方式：n=(p2-p1)/(L+1.2iL)+1=25/(L+1.2iL)+1式中,p2為0.50MPa；p1為0.19MPa（保證消火栓10mH2O水柱的最小壓力）；n為栓口壓力小于0.50MPa的層數(shù);L為層高；i為單位長度水頭損失系數(shù)，取0.03mH2O/m（流速在規(guī)范允許范圍內(nèi)暫定值）。管道局部水頭損失按沿程水頭損失的20%計。則：n=[31÷（3+1.2×0.03×3）]+1=11層，故消火栓系統(tǒng)內(nèi)栓口水壓不大于0.5MPa的層數(shù)確定為11層。若不分區(qū)，則-1層～21層消火栓均需采用SNW65-I減壓穩(wěn)壓消火栓。為降低投資，需要對各建筑消防系統(tǒng)進行合理分區(qū)，若小區(qū)內(nèi)所有建筑消防系統(tǒng)均分區(qū)，則需要在每棟建筑上均設置消防水箱，這勢必造成住戶公攤增大。最終確定在小區(qū)最高建筑屋頂設置一個18m3消防水箱，保證消防初期10min消防用水量。小區(qū)32層高層建筑高度為99.8m，其消防系統(tǒng)分區(qū)：地下1層～18層為消火栓低區(qū)，19層～32層為消火栓高區(qū)。18層建筑消火栓系統(tǒng)豎向不分區(qū)，由小區(qū)消火栓管網(wǎng)減壓供給，在建筑消火栓系統(tǒng)給水入口處設200X可調(diào)先導式減壓閥，閥后壓力為0.8MPa。同時,對栓口出水壓力大于0.50MPa的消火栓，采用SNW65-I減壓穩(wěn)壓消火栓。建筑消火栓系統(tǒng)分區(qū)見圖2。

小區(qū)32層高層為一類建筑，其地下1層為地下車庫，地上裙房2層為商場，3層以上為住宅。根據(jù)（GB50084—2001）《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（2005版），汽車庫、商場為中危險II級，設計噴水強度為8L/(min•m2)，作用面積為160m2，噴頭工作壓力為0.1MPa，火災延續(xù)時間按1h。自動噴水系統(tǒng)采用臨時高壓制，自噴系統(tǒng)豎向不分區(qū)，由設在小區(qū)最高建筑屋頂?shù)?8m3消防水箱（與消火栓系統(tǒng)共用）保證火災初期自噴消防水壓與水量，噴淋泵設在小區(qū)生活消防泵房內(nèi)。

高層建筑采用何種給水方式一定要根據(jù)建筑自身的用水特點進行分析，合理選擇供水分區(qū)時，除考慮給水自身需要外，還應結合其他專業(yè)統(tǒng)一進行技術經(jīng)濟分析，從而選擇最優(yōu)給水方案。高區(qū)采用恒速泵-屋頂水箱給水方式，中區(qū)采用變頻給水，可以在節(jié)省投資的情況下，達到較好的節(jié)能效果。選擇消防給水方案時，首先考慮的是消防安全問題，在符合規(guī)范的前提下，經(jīng)過各方面的技術分析后，再確定經(jīng)濟合理的消防給水方式。