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摘要：随着我国社会经济、城市化建设以及现代技术日新月异的发展，我国超高层建筑也如雨后春笋般涌现。这不仅体现了社会发展的水平，也为缓解我国日益紧缺的土地资源发挥了重要的作用。随着该类建筑的迅猛发展，超高层建筑给排水系统的研究设计也显得十分必要。本文通过对某城市新建超高层公共建筑中的给水系统设计进行了详细的分析以及设计探讨，对给水分区、水箱设置及水泵的选择都进行了较为详细的论述，对今后同类超高层建筑中的给水系统设计具有一定的参考意义。
关键词：超高层；给水系统；分区优化；设计分析
1 项目概况
该项目位于西北某省会城市，项目性质为轨道交通总部基地。该项目地块内由A区办公楼、B区办公楼、C区控制指挥中心、D区配套服务楼及地下三层车库及附属用房组成。总占地面积23441m2，建筑面积约17万m2。其中A区为该项目最高建筑，地上30层，建筑高度为146.20m，消防设计高度为136.65m。
建筑主要功能为：A区办公楼地上主要功能为指挥中心配套用房及办公楼，其中竖向11层、21层分别为避难层，12层为预留轨道线路控制中心，其余均为办公；B区办公楼地上共20层，主要功能为会议中心及办公。C区地上5层，主要功能为轨道指挥中心设备用房、指挥大厅及观演室应急指挥中心；D区地上5层，主要功能为服务配套设施及会议中心，其中1~2层为配套商业及针对内部职工的餐厅食堂，3~5层为会议中心，屋面为屋顶花园；地下共三层，主要功能为汽车库、活动中心、厨房及设备用房，地下三层局部为人员掩蔽工程。
2系统设置
本项目给排水系统设计范围包括室内外生活给水系统、中水系统、生活热水系统、生活排水系统、雨水系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、大空间智能型主动喷水灭火系统、灭火器等。本文仅就室内生活给水系统进行设计分析。
3 室内给水系统
3.1系统设计分析
本项目生活用水水源为市政自来水，市政供水压力为0.28MPa，A区最高层建筑高度为146.20m，属于超高层公共建筑。该项目按照绿色建筑三星进行设计，且应甲方要求，该项目需设计为标准较高的办公楼宇，因此在系统的设计中对供水的稳定性及水质的安全性要求较高。
根据上述已知水源条件及建设要求，对本项目给水系统进行了如下分析设计：
1、本项目2层及以下采用市政自来水直接供应，3层及以上为加压供水区域。其中3至11层为加压一区，由位于地下二层的生活泵房内的水箱加变频供水设备供水；12层及以上采用垂直串联加压供水方式，由设在21层避难层的水箱供水，其中12~19层由水箱重力供水，20层及以上由避难层内的水箱加变频供水设备供水，该部分供水也分为两个区，24~30层为加压二区，由加压泵直接供水，20~23层为一个区，由加压泵后供水管上设置的减压阀减压后供给。
2、本项目生活给水箱共设置两处，分别为地下二层生活水泵房内的生活储水箱1以及21层避难层（设备层）的生活储水箱2。其中生活储水箱1有效容积为50m3，肩负着全部加压供水的设计水量；生活储水箱2有效容积为20m3，为12至30层各分区供水。
3、本项目加压水泵共设置三组，其中地下二层生活水泵房内分别设置直接向加压一区（3~11层）供水的变频供水泵组（每台Q=20m3，一用一备），以及向储水箱2直接补水供水的给水转输泵组（每台Q=23m3，一用一备）；设置在21层避难层（设备层）的向12层及以上区域供水的变频供水泵组（每台Q=20m3，一用一备）。
给水系统分区示意图见图3-1：
图3-1 本项目给水系统示意图
3.2 用水量计算表
本项目各功能部位用水量计算见表3-1：
表3-1 项目用水量计算表
本工程市政给水最高日用水量约为1070.7m3/d，最大时用水量119.9m3/h。
3.3 系统特点分析
1、根据《建筑给排水设计规范》GB0015-2003（2009版）3.3.4、3.3.5的相关要求，以及《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）相应标准，各分区最低卫生器具配水点处的静水压满足规范要求，均不大于0.45MPa。在进行分区设计时，本项目并没有一味的通过增加设备层、水箱及变频泵的方式进行分区，而是采用高位水箱重力供水+变频供水+减压阀减压的方式使得该项目竖向系统分区更合理、更简洁，并为建设方节省了造价。为了保证用水点供水压力不大于0.2MPa的规定，各分区内部分楼层给水支管均设置了支管减压阀进行减压。
2、根据《建筑给排水设计规范》GB0015-2003（2009版）的相关要求，本项目位于地下二层生活水泵房内的储水箱1的有效容积宜按照建筑物最高日用水量的20%~25%确定。对于重要建筑的低位储水箱，在满足规范要求的基础上，其有效容积应适当加大，因此本项目最终按照在停水条件下，保证两小时的最大用水时供水量确定低位水箱的有效容积。位于21层避难层（设备层）的储水箱2具有高位供水箱的作用，既向12~19层重力供水，又向20~30层加压供水，因此其容积应按照《建筑给水排水设计规范》GB0015-2003（2009版）3.7.5条的相关规定进行计算设计。其供水区域生活用水的调节容积按照不宜小于最大时用水量的50%设置。
3、本项目2层及以下采用市政自来水直接供应，充分利用了市政供水压力。加压一区（3~11层）采用变频供水泵，流量选取采用本区生活用水的设计秒流量。向高位水箱补水的转输泵采用工频泵，因为该水泵仅用于高位水箱的补水，不直接用于水点的供水，且高位水箱具有相当的调节容积，因此选用可节约能耗的工频泵，为建设方节省了投资；同时在高位水箱内设置水箱水位自动控制转输泵启、停的装置，不仅满足规范要求，同时可在一定程度上避免水泵频繁启停的问题，延长了设备的寿命。位于21层向20层及以上区域供水的变频供水泵组同样按照本设计区域内的所有用水点设计秒流量选取相应的变频供水泵组，以满足各用水点用水要求。
4、本项目C、D区均为5层，供水竖向分区同A区，此处不再赘述。B区最高层为20层，竖向上共分为3个区：2层及以下采用市政自来水直接供应；3~11层由设在地下二层生活水泵房内的变频加压泵供给；12~20层由设在A区21层避难层的水箱+变频泵后的可调式减压阀组减压后供给，减压阀采用两组串联的方式进行减压，减压后的压力为0.07MPa，不满足用水点供水压力不大于0.2MPa规定的部分分区内的楼层给水支管采用支管减压的方式进行减压，以满足供水分区及绿建等各项要求。
4 结语
超高层建筑的不断兴起不仅体现了社会经济水平的提高，同时也体现出了科学技术水平的发展。作为建筑设计中设备专业的重要组成部分，对超高层建筑给排水系统的研究分析就显得非常必要。
用水量较大且用水分散、供水要求安全性高、如何保证供水压力的稳定是超高层建筑给水系统设计中的需要着重关注的问题，在保证上述要求的前提下，还应合理优化复杂的管路系统、合理的选择水箱及水泵的设置位置及数量，为建设方节约投资成本，同样需要设计师格外关注。
本项目在保证供水安全可靠、满足各项规范要求的前提下，通过对给水系统的计算及设计分析，采用市政与水泵加压联合供水的方式。2层及以下采用市政自来水直接供应，充分利用了市政压力；3层及以上采用水箱+水泵加压供水的方式，其中3至11层为加压一区，由位于地下二层的生活泵房内的水箱+变频供水设备供水；12~19层由设在21层避难层的水箱重力供水，20层及以上由该避难层内的水箱+变频供水设备供水，该部分供水也分为两个区，24~30层由加压泵直接供水，20~23层由加压泵后供水管上设置的减压阀减压后供给。不满足用水点供水压力不大于0.2MPa规定的部分分区内的给水支管采用支管减压的方式进行减压后供水。设在21层避难层的水箱由设在地下二层生活水泵房内的转输泵进行补水。
该给水系统的设计，按照用水性质及压力等级合理划分，满足了供水的安全性及规范的各项规定，同时尽可能少的设置水箱及水泵，合理的布置了管路和设备；较好的发挥了供水设备利用率，合理的利用各项资源条件，最大程度的降低了能耗。
参考文献：
［1］GB50015-2003（2009年版）建筑给水排水设计规范
［2］GB/T50378-2014绿色建筑评价标准
［3］CJJ140-2010 二次供水工程技术规程
［4］陈震. 铁建大厦给排水系统设计分析[J]. 建设科技，2018（5）：59-62.
［5］袁魁. 超高层建筑大楼给排水系统设计初探[J]. 城市建设理论研究（电子版），2015（20）：2445-2445.
论文作者:李爽
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第27期
论文发表时间:2019/7/25
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