重庆市设计院 重庆 4000015
摘要：本文主要介绍建筑高度100米以上的超高层建筑给水系统设计中的一些经验，供同行参考借鉴。
关键词：超高层建筑；给水系统
前言
随着我国经济建设的发展和基建水平的进步，城市建筑越建越高，高层建筑已经很普遍，逐渐地也产生了大量的超高层建筑（建筑高度大于100米），有些建筑已经达到了600多米高，超高层建筑的给水系统设计与普通高层建筑有很大差别，本文主要总结罗列超高层建筑的给水系统设计实际操作上的成熟经验，供同行参考。
1、项目储水的考虑
项目是否考虑储水，规范上并没有限制，应根据实际项目的重要性及城市市政供水条件来确定，储水量的标准，虽然规范上有推荐一个范围值，但实际项目中对于一些重要的项目会远远超出规范值，例如五星酒店及电影院人员密集经营场合项目，酒店管理公司会提出要求包括冷却塔用水量在内按最高日用水量储备用水的要求，大型商业项目一般要求储备最高日半天的用水量，而一般的写字楼及住宅等项目，如果市政水源相对稳定一般都不考虑储水，储水量的大小会直接影响到设备房的规模，因此，设计人员在做项目设计之前，应与建设单位充分沟通，将储水范围及储水标准确定下来，以免后期更改影响建筑的平面布置，并且，由于塔楼及裙房的建筑面积价值一般都高于地下室的经济价值，如果有多层地下室，最底层的经济价值最差，设计宜考虑将储水箱下沉到建筑经济价值最差的最底层，设置在最底层也可减少结构楼板需要考虑水箱荷载而增加的结构造价，但应避免将水箱设置在人防区域。
2、供水系统的独立性考虑
大型项目，由于今后参与经营的单位众多，有些大的经营单位为了便于管理会要求独立设置供水系统，设计人员应总结这方面的经验，提前预估判断并与建设单位充分沟通确定综合体建筑中哪些类型运营单位会要求设置完全独立的供水系统，才能在建筑方案设计阶段合理提出设备房的要求，通常大型电影院、大型超市、大型宴会酒楼及高级酒店等用水大户运营单位会提出设置完全独立的供水系统的要求。
3、变频供水是否一定节能
厂家都宣传由于变频供水设备是按照实际的用水量调整水泵转速区适应流量变化，因此可以节省能源，实际上这个论断并不一定正确，变频器的工作原理是把工频电源（50Hz或60Hz）降低成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行，所谓“变频”实际上是降低频率在运行，降低水泵转速同时也会伴随着降低了水泵的工作效率，因此变频供水并不一定节能！一般是实际用水量越按近设计用水量就越节能，且一天用水量变化越小越节能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆办公楼用水量比较均匀采用变频设备节能效果比较好，住宅楼采用变顿设备节能效果比较差。但是，如果系统设计采用了无负压变频供水系统，由于可以利用到市政水压，所以就能达到节能的效果，但节能的原因是使用无负压，跟是否采用变频器无关。
4、变频供水和重力水箱供水方式的对比
变频供水方式就是采用普通变频供水设备（或者无负压供水设备）自下而上向上区供水，重力水箱供水方式就是在中间避难层设置高位调节水箱，由水箱向下区重力供水，高位调节水箱由下区的水泵（按额定功率运行）向高位水箱间歇补水，水箱向下重力供水和变频设备向上供水的节能性在学术界存在较大的分歧，目前为止没有国家性的法规及权威资料表明哪种供水方式更有利于节能。但是，由于要考虑水箱周围预留700尺寸的检修通道并考虑水箱间疏散通道的尺寸，每设一次高位水箱都占用很大的建筑面积，因此，系统设计要尽量减少设置高位水箱的数量，所以在超高层建筑中，大面积使用高位水箱供水的方式太浪费建筑面积，应将变频供水作为首选供水方式，中转水箱只可以根据建筑高度的情况考虑只有转输功能或者同时具备转输功能和向下重力供水的双重功能。
5、供水转输方式的选择
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009版），第3.3.6 规定，建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式，这是原则性的规定。对建筑高度超过100m的高层建筑，若仍采用并联供水方式，其输水管道承压过大，存在不安全隐患，而串联供水可化解此矛盾。垂直串联供水有两种串联方式，一种是设置中间转输水箱的串联，另一种是不设中间转输水箱通过变频供水系统直串联，设置中途转输水箱有两个作用，第一个作用是调节初级泵与次级泵的流量差，一般都是初级泵的流量大于或等于次级泵的流量，为了防止初级泵每小时启动次数不大于6次，故中途转输水箱的容积宜取次级泵的5min～1Omin流量；如果采用水泵直接串联供水，当次级泵停泵时，次级管网的水压会发生回传（只要次级泵出口止回阀有渗漏，静水压就回传），设置转输水箱的第二个作用是将回传水压消除，保护初级泵及管道系统不受损害。当采用水泵串联供水时，通常都是考虑初级泵及次级泵都采用调速泵组供水，在初级泵及次级泵都采用调速泵组供水的前提下，中间转输水箱已失去调节水量的功能，只剩下防止水压回传的功能，而此功能可用管道倒流防止器替代。不设中间转输水箱，又可减少一个水质污染的环节和节省建筑面积，因此采用倒流防止器替代中转水箱也是一个可行的转输供水方式，可根据项目的实际情况进行方案对比确定转输方式。实际工程案例中，高层建筑采用垂直串联供水时，大多数项目的做法是采用设置中途转输水箱的转输方式。
6、给水尽量减少中转次数
给水系统在竖向上每发生一次中间转输都需要转输设备房及配套水箱间占用很大的建筑面积，如果可以优化系统设计减少转输一次，相当于提高了建筑得房率从而提升了项目的产出价值，假如系统设计优化能减少了供水转输一次，减少转输设备房面积100平米，按3万一平米的销售价格计算可以增加项目销售价值300万，减少转输次数的经济意义是很明显的。生活给水系统，变频供水系统及无负压供水设备承压一般都能达到1.6MPa，因此给水系统可按1.6MPa作为供水系统压力的极限来考虑是否需要转输，按建筑每50米设置一个避难层，可考虑最多每3个避难层（约155米高度含地下一层）进行一次生活给水系统转输，避难层水箱兼重力水箱向下区一定范围供水，将转输水箱设置再第3个避难层时，可按转输水箱向下服务一个避难层的区域，底部两个避难层的区间段由底部变频供水系统供应。
7、中转泵房的设置
因为泵房有隔噪音的各种措施要求，因此宜将生活水箱间与泵房隔开分别设房间，水泵房尽量设置在公共区域，避免泵房上下有住宅或办公的要求安静的场所，转输泵房可设置浮动地台做为减振措施，深圳平安金融中心大厦（600米高），设备基础做得很厚实，靠基础的重量来抵消设备的震动，效果很好。
8、转输水箱的容积计算
对于生活给水系统，《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009版）第3.7.8条规定：生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5-10min的流量，规范中所指的转输水泵是位于低位的初级水泵，作为生活给水系统的转输水箱，其调节容积主要是调节初级泵与二级泵的流量差，避免初级泵频繁启动，一般考虑保证初级水泵每小时启动次数不大于6次的调节水量.如上区水泵的的流量为8L/s，转输水泵的流量也为8L/s.则转输水箱容积=8x5x60+8x10x60=7200（L）。如转输水箱同时作为高位水箱向下区一定范围重力供水时，转输水箱就有了双层功能，此时，转输水箱命名为“中间水箱”比较准确吗，则中间水箱的容积除了要满足转输调节容积之外，还需要作为高位生活水箱的调节容积，此部分调节容积按水箱重力供水服务区域最大时用水的50%计算，中间水箱的容积应由这两部分调节容积叠加计算。
论文作者:梁成开
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/22
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