高层建筑生活给水系统给水方式的选择
摘要：通过高层建筑生活给水系统各种给水方式的比较，认为根据具体情况采用高位水箱减压给水方式或几种给水方式的结合在是比较合理的给水方式。
选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。就目前我国城市给水状况而言，水压一般可满足建筑五～六层的生活用水要求，高区部分的供水应根据具体情况确定。《建筑给水排水设计规范》（GBJ15－88）（以下简称《规范》）第2.3.4条规定：“高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、旅馆、宜为300～350KPa；办公楼宜为350～450KPa。”因此，根据《规范》规定的分区给水静水压，兼顾消防给水系统的给水方式，高层建筑生活给水系统高区部分应进行合理的竖向分区。
高区部分可以采用的分区给水方式有：高位水箱给水方式；变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）第7.4.7条规定：“采用高压给水系统时，可不设高位消防水箱。当采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱……。”我国目前消防给水系统中临时高压制居多，一般高层建筑都设有高位消防水箱。在高位水箱有效容积增加不多的情况下，生活贮水与消防贮水同时贮存于一个水箱中，这既经济又便于管理。高位水箱具有稳压作用，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。变频调速水泵不能满足消防贮水量，存在小流量和零流量供水，同时变频控制股价格较高，在高层建筑中采用较少。气压罐给水方式的主要缺点是气压罐调节容积小，同样存在不能满足消防贮水的问题，一般作为消防给水系统中的经常性增压设备，对于高层建筑生活给水一般用于少数楼层水压不足时的增压。由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。
高位水箱给水方式可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式或高位水箱串联给水方式，或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压。减压水箱占用一定的建筑面积，并且增加了防止生活用水二次污染的困难，有噪音。减压阀造价虽然较高，但占地面积大大减小，不影响水质而且无噪声，国内减压阀产品质量提高，性能可靠，故采用减压阀减压方式的日渐增多。
高位水箱给水方式在实际中可以按以下情况考虑。
1、建筑高度50m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式。如果低区部分对供水安全要求较高，可以直接从屋顶水箱引下一根立管至低区管网，该立管上设电动阀门和减压阀，平时电动阀门关闭，在城市给水管网停止供水时打开电动阀门向低区供水。如图1所示。此方式供水安全可靠，充分利用了城市管网的水压，节省能源。这种方式普遍采用。
2、建筑高度50～80m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水 屋顶水箱——减压阀给水方式（见图2）或高位水箱并联给水方式（见图3）。并联给水方式各分区为独立的给水系统，供水安全可靠，水泵集中布置，便了管理维护，运行动力费较省。但必须设水泵——水箱两套设备，增加了水泵和水箱占用的建筑面积，造价增大，这在大城市尤为显著。减压阀给水方式系统简单，设备费用少，占地面积小，管理维护方便。但是其供水安全性比并联给水较差，运行动力费用较高。目前我国各地供电情况逐步改善，电费比较适中，采用高位水箱分区减压给水方式具有较大优越性。这种情况病区部分有两个分区。此种方式应用较多。如由重庆建筑大学设计的重庆医科大学附属第一医院外科大楼，总建筑面积 37756m2，地下有两层，地上有二十三层，建筑高度 89.1m。生活给水系统采用分区给水方式，四层及四层以下由城市管网直接供水，五层及五层以上由贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀减压给水，高区部分有两个分区。
3、建筑高度在80～110m左右的高层建筑，高区部分推荐采用高位水箱分区减压给水方式，即贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式，如图4所示。也可以采用高位水箱并联给水方式。这种情况高区部分有三个分区。
常用的高层建筑给水方式
（一）高位水箱供水方式
可分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式。
1、高位水箱并列供水方式
在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。
优点：1）各区是独立系统，供水安全可靠；
2）水泵集中，管理维护方便；
3）运行动力费用经济。
缺点：1）水泵数量多，高压管线长，设备费用增加；2）分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。
2、高位水箱串联供水方式
水泵分散设置在各区的楼层中，低区的水箱兼作上一区的水池。
优点：1）无高压水泵和高压管线；
2）运行动力费用经济。
缺点：1）水泵分散设置，占用较大面积，管理维护不便；2）防震、隔音要求高；3）供水可靠性差。
3、减压水箱供水方式
整个高层建筑的用水量由底层水泵提升至屋顶总水箱，然后再送至各分区减压水箱。
优点：1）水泵数量少，设备费用低，维护管理简单；2）泵房面积小，减压水箱容积小。
缺点：1）水泵运行动力费用高；2）屋顶水箱容积大，对建筑结构不利；3）供水可靠性差。
4、减压阀供水方式
以减压阀代替减压水箱。
优点：减压阀不占面积；
缺点：水泵运行动力费用高。 _
（二）气压水箱供水方式
1、气压水箱并列供水方式
2、气压水箱减压阀供水方式
优点：不需高位水箱，不占建筑面积。
缺点：运行动力费用高；贮水量小，水泵启闭频繁。
（三）无水箱供水方式
根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，调整出流量并使水泵具有较高工作效率。
1、变速水泵并列供水方式
2、变速水泵减压阀供水方式 ^
优点：不需高位水箱，不占建筑面积
缺点：1）设备费用较大；
2）管理水平要求高（设备维修复杂）。
建筑很高，分区数较多时，可根据实际情况混合采用各种供水方式。
十层的民用建筑至少在30米，即使以24米的公用建筑计算，市政管网的压力肯定需要二次加压才能满足要求，不存在直接供水的可能。但是，根据建筑的高度、管道的承压能力、用水器具的压力要求，又可以分为以下几种方式。
（1） 分区减压系统 这种系统目前可以说是最受欢迎的，因为减压阀的价格已经降到3000元/件左右，相比而言，管材和安装工程量以及系统得维护难度等均大幅度下降，其经济效率大大提高。系统的组成方式为：、生活水池、水泵、主管道、直接入户管、减压阀、阀后入户管等。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。系统原理：一般由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，并满足要求；但是对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。
（2） 水泵并联加压系统 该系统同样对建筑的供水系统进行分区，但是不同的是，每个分区各设置一台水泵供水（一台备用）。其缺点很多，如设备费用剧增，占地面积大，主干管多，系统复杂。但是优点也十分独特：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不会发生能量浪费。
（3） 水泵串联加压系统 目前随着高层建筑技术的快速发展，超过100米的建筑已经不足为奇，甚至高到三四百米。这样就出现了几个问题：一水泵压力不够，或即使压力满足，流量相差很大；二即使流量压力都满足，管道不能承受如此高的压力，发生爆管。所以必须采用这种接力棒式的方式。系统结构：各分区分别设置水泵或调速泵与吸水箱或吸水池，然后按由下到上的顺序启动。优点：供水可靠，能耗少。缺点是：设备分散，水泵等设备多，需要专用设备层等。
三、常用的高层建筑给水方式
（一）高位水箱供水方式
可分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式。
1、高位水箱并列供水方式
在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。
优点：1）各区是独立系统，供水安全可靠；
2）水泵集中，管理维护方便；
3）运行动力费用经济。
缺点：1）水泵数量多，高压管线长，设备费用增加；2）分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。
2、高位水箱串联供水方式
水泵分散设置在各区的楼层中，低区的水箱兼作上一区的水池。
优点：1）无高压水泵和高压管线；
2）运行动力费用经济。
缺点：1）水泵分散设置，占用较大面积，管理维护不便；2）防震、隔音要求高；3）供水可靠性差。
3、减压水箱供水方式
整个高层建筑的用水量由底层水泵提升至屋顶总水箱，然后再送至各分区减压水箱。
优点：1）水泵数量少，设备费用低，维护管理简单；2）泵房面积小，减压水箱容积小。
缺点：1）水泵运行动力费用高；2）屋顶水箱容积大，对建筑结构不利；3）供水可靠性差。
4、减压阀供水方式
以减压阀代替减压水箱。
优点：减压阀不占面积；
缺点：水泵运行动力费用高。 _
（二）气压水箱供水方式
1、气压水箱并列供水方式
2、气压水箱减压阀供水方式
优点：不需高位水箱，不占建筑面积。
缺点：运行动力费用高；贮水量小，水泵启闭频繁。
（三）无水箱供水方式
根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，调整出流量并使水泵具有较高工作效率。
1、变速水泵并列供水方式
2、变速水泵减压阀供水方式 ^
优点：不需高位水箱，不占建筑面积
缺点：1）设备费用较大；
2）管理水平要求高（设备维修复杂）。
建筑很高，分区数较多时，可根据实际情况混合采用各种供水方式。