1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

高层建筑给水系统的形式和发展

摘要

随着城市中高层建筑的普及，其给水系统的形式和发展受到越来越多的关注，现阶段常用的给水形式包括储水池-恒压水泵-高位水箱供水方式，气压给水设备供水方式，储水池-变频水泵供水方式和管网叠压设备供水方式四种。而随着经济的发展，高层建筑的节水也成为人们关注的焦点，本文就高层建筑的节水措施进行了总结和探讨。同时介绍了新兴的稳高压给水系统的优劣。

关键词：高层建筑 给水方式 节水稳高压给水系统

1.给水系统

1.1高层建筑给水系统形式

随着人类科技的进步和生活水平的提高，城市建设中超高层建筑越来越成为建设的主流，《民用建筑设计通则》( GB 50352#8212;2005) 第3．1．2条对超高层建筑作了明确定义:”建筑高度大于100 m的民用建筑为超高层建筑。根据《高层民用建筑》设计防火规范，避难层之间间隔不应超过15层且不应大于50m。大部分城市市政管网的水压为0.2-0.3MPa，基本满足三到六层用水要求（城市自来水管网末端区域只能保证供水至三层），因此，在超高层建筑的给排水设计中，确定合理的给水方式尤为重要，《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003,2009年版）规定”建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式”。目前常用的给水形式有储水池-恒压水泵-高位水箱供水方式，气压给水设备供水方式，储水池-变频水泵供水方式和管网叠压设备供水方式四种。

1.1.1储水池-恒压水泵-高位水箱供水方式

在此种供水方式中，有时将生活用水和消防用书贮存在一个水箱中，经济且便于管理。同时高位水箱具有稳压作用，使系统水压保持平衡。

此种供水方式的弊端在于需要设立减压水箱或减压阀门，其中减压水箱可能对水造成二次污染且占地较大，而减压阀门会增加造价及维护费用。

目前，此种供水方式基本被其他综合供水阀按时取代。

1.1.2.气压给水设备供水方式

利用水的压缩性质压力及小的性质，用外力将水储存在罐内，气体收到压缩压力上升，外力消失后被压缩的气体膨胀将水排出。由于水的压缩比远远小于气体，当管网有小流量的泄露时，压力会大幅度下降，导致水泵的频繁启动。

此种供水方式主要运用于变频生活供水系统，消防（喷淋）稳压系统。也作为高层建筑生活给水水压不足时的增压措施

1.1.3.储水池-变频水泵供水方式

此种供水方式是用水量发生变化时，以自动化控制的手段，通过调节水泵的流量或调节运行水泵台数来保持供水管网出口压力不变的供水方式。供水管网出口压力根据用户需求确定。

对于用水量经常发生变化的场合，尤其是高层建筑物，以住宅为例，白天用水较少，用水量主要集中在清晨和傍晚。此时若采用储水池-变频水泵供水方式，可以显著降低节流损耗，具有明显的节能效果。

1.1.4.管网叠压设备供水方式

此种供水方式是将传统意义上的一次供水和二次供水结合成为一个整体的供水系统。将市政管网与自来水管道直接串联，市政压力满足用水要求时由管网直接供水。因此，叠压供水系统可以充分的利用市政管网的余压，降低设备能耗。同时占地面积小，不存在二次污染。

叠压供水设备的安装必须获得当地自来水公司的许可，因此后期的管理和维护会一定成本。同时其自身调节能力差，补偿能力有限，市政管网的压力波动会影响叠压供水装置的运行状况，供水稳定性较差。

1.2超压现象

在高层建筑中给水系统中，若采用同一给水系统供水，经常存在垂直方向管线过长，底层压力大等问题。高压会损坏管道及其附件导致漏水，同时会使水流速过快，同时间内出水流量增加增大，造成水资源的隐形浪费，也就是所谓的超压现象。

1.2.1超压现象的危害

超压现象会带来以下危害：

水压过大，龙头开启时水呈射流喷溅，影响人们使用

超压破坏了给水流量的正常分配

易产生噪音，水击及管道震动，导致管道漏水，造成水资源的浪费。

1.2.2应对超压现象的措施

为避免底层的卫生器具承受较大的静水压力，超高层建筑多采用竖向分区供水。竖向分区供水的另一个意义在于节约能源，如果建筑不进行竖向分区，则建筑物所需的全部用水量都需经过水泵提升到屋顶高位水箱，这样，对于高层建筑下部各层卫生器具来说，由于供水压力太大，反而要进行减压，从而造成一部分能量的浪费。反之，如实行分区供水，就不必将全部用水量提升到屋顶高位水箱，而只需通过各区的专用水泵将各区的用水量提升到相应的高位水箱内，从而避免了因减压而造成的能量浪费。竖向分区的供水基本形式及优缺点见下表：

其中，串联分区多适用于建筑高度在100m以上的超高层建筑，而并联分区则要求建筑高度小于100m。由表可知，分区供水基本解决了底层静水压力过大的问题，但又衍生出了水箱容积大，供水安全性降低等问题。

2.高层建筑节水

2.1应对”隐形”浪费的措施

对于超高层来说，卫生器具正常使用的最佳水压并不是垂直分区的最大水压，《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010 中规定”卫生器具的最佳使用水压宜为0.02~0.03MPa，各分区顶层住宅入户管的进口水压不宜小于0.1MPa”若入户管供水压力大于0.35MPa，考虑水压过高或过低给用户带来的不便，多采用减压孔板来为用户提供合适的服务水头，极具代表性的例子是建筑的自喷系统，不同的喷头处于不同的位置，导致其出口压力不同，使用减压孔板可以消除其多余的水压。

综上所述，为降低水资源的隐形浪费，现阶段给水系统节能设计理念主要包括：

垂直方向分区

给水管道采用减压调压装置

优质管材和节水型卫生器具

充分利用市政管网的压力供水

采用管网叠压（无负压）给水系统

采用新型串并联给水系统

2.2高层建筑节水优化措施

高层建筑给水系统节能及优化的方向

在设计给水系统时将经济因素考虑进去，在整体规划上保证节约能源又可以降低成本。对怎样降低资金成本还可以做到良好的环保效果是高层建筑给水系统中需要完善的主要方向。

对节水节能的给水设备加以重视，在零附件的应用与创新中加入低投入高回报的新型材料。

考虑建筑的给水条件和环境因素，运用合适的给水方式。

设定完善的管理计划，对设备和人员进行更加的合理的分配和优化使用，达到节约用水的目的。

3.稳高压给水系统

3.1稳高压给水系统特点

稳高压给水系统指的是拥有稳定高压输送水量，通过消防给水系统，建立的稳高压给水系统。通过稳高压消防给水系统的可持续使用，实现稳高压的特殊性供水能力，保障火灾发生时水压的稳定性。通过大流量的控水与供水，负责灭火。系统稳压泵主动控制水流大小，建设的配套设施可以稳定管网本身的压力，满足灭火用水量。稳压装置通常拥有稳压泵，气压水罐，高位消防水箱，这些都是稳高压输送水及灭火的主要保障。

3.2稳高压给水系统特点

供水速度快，灭火成功率高

传统消防给水系统由于渗漏或存水用作他途，灭火时系统供水缓慢，难以满足火灾初期水量要求。而稳压系统平常即处于满水状态，消防泵启动后，系统压力会立即提高到灭火要求，因此，供水速度较快，提高了火灾的灭火成功率。

稳高压给水系统的优势

稳高压给水系统有别于高压给水系统和临时高压给水系统。高压给水系统在准工作状态和消防时都要完全满足消防用水的水压和流量要求，而稳高压给水系统 只需配置消防主泵和稳压装置就可以实现；临时高压给水系统在准工作状态时，消防用水的水压和流量不能完全满足，一旦发生火灾，无法及时有效的扑灭，稳高压系统任何时间均可满足消防用水要求，灭火成功率远高于临时高压系统，而增加的设施只有稳压装置，所耗费用不多。

稳高压给水系统的技术

稳高压给水系统的给水网络技术一般有两种：第一，消防泵与高位水箱的应用。凭借消防水力的有效供应，提高灭火设施的可用性，保证管道内部水的流动性，以压力作为水的动力熄灭火焰。第二，稳高压给水系统在准工作状态下，以气压保持水罐的气压，保持消防水罐的供水稳定性。消防水罐不能存在漏水的现象与问题，其消防灭火压力要保持在动态压力与静态压力之间。

在实际发展中，稳高压给水系统需要采用稳压泵，气压罐，高位水箱等几种有效的稳压给水方式。但是单一的采用其中某一种措施，显的过于单薄。如单使用稳压泵，供水系统整体性不足，水压过大，泵的磨损严重，给输水造成了障碍。解决此类问题，必须使用综合性的设施和措施，加强稳定性，实现系统整体的发展，建立投资小，安全性高的稳高压给水系统。

4.结语

随着建筑业的高速发展，对建筑给水技术提出更高的要求是必然趋势，为了更好的适应和推动高层建筑的发展，就必须不断改进和提高高层建筑给水技术，使高层建筑给水技术得到更高层次的提升。

同时，在建筑业中水资源的控制是很重要的问题，国家对于节能也高度重视，一系列的节能规范标准相继颁布实施，为节水方面奠定了理论基础，也提高了技术的引进。同时我们也看到了高层建筑给水系统的技术继续得到优化和改进，通过对其现状的分析和研究，并与当前建筑业中的水源问题相结合，提出高层建筑给水系统优化的相关建议，已成为迫在眉睫的任务和要求。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 工程概况

该建筑为大酒店，建筑层数：地上十四层，建筑总高度为77.7m，占地面积5807m²，建筑面积73683m²。要求设有自动报警和自动灭火设备，宾馆首层有消防控制中心。该建筑的北面10m处有市政给水管道经过，距室外地面标高为-1.5m，供水最低压力为25m水头；生活污水排水送入化粪池即可。

2. 工程设计内容