超高层建筑的给水系统分区方案比较
关键词：建筑给排水,超高层建筑,给水系统分区
随着时代的进步和对高度的追求，中国出现了越来越多的超高层建筑。在中国，建筑规范规定100米以上高度的属于超高层建筑。有资料显示，当前中国正在建设的超高大楼总数超过200座，相当于美国同类摩天大楼的总数。而对于给排水专业来说，在设计中，超高层建筑不同于其他建筑的主要设计难点在于给水及消防系统的分区设计。现结合具体工程，鼎和大厦，来共同探讨给水系统中分区的问题。
1 工程概况
鼎和大厦位于深圳市中心区福华三路与金田路交汇处，东侧为财富大厦，北侧为金中环国际商务大厦，西侧为星河丽思卡尔顿酒店，南侧面对深圳市会展中心。总用地面积：8205㎡，总建筑面积：134544㎡，办公建筑面积： 96716.14㎡，商业建筑面积：6670㎡，地下室建筑面积： 28395.22㎡，避难层建筑面积： 2761.51㎡。
总体布局沿街呈“L”型布置，场地西北边形成一开阔广场。副楼部分共6层，一层层高6米，功能为办公入口、商业。二层至四层层高5.5米，功能为商业、办公。五至六层层高4.5米，功能为办公。七层层高4.5米，功能为屋顶花园、避难区。八、二十一、三十四层层高4.8米，功能为数据中心。九至十九层、二十二至三十二、三十五至四十六层层高4.2米，功能为办公。二十、三十三层层高4.5米，功能为设备房、避难区。地下室共4层。地下一层层高5.2米，功能为车库、自行车库。地下二层层高5.2米，功能为车库和设备机房;地下三层层高3.8米，功能为车库;地下四层层高3.8米，功能为车库和人防工程。
本项目水源为城市自来水，市政供水水压约0.30Mpa。由地块东侧金田路DN1000及南侧福华三路DN500市政给水管道上分别引入一路DN200给水接口，并在建筑物地下一层形成DN200环状给水管网，供本工程生活、消防用水。接口处设水表计量，并于水表后设置管道倒流防止器防止市政管道被倒流污染。
2 给水系统供水方式
超高层建筑给水系统供水方式一般采用分区串联供水方式，按以下四种方案进行讨论： 2.1 方案一：在33F避难层设置生活中转水箱，33F以上采用变频加压水泵供水，4-7层采用变频加压水泵供水
用水按高度及功能共分为四大区。生活水池及转输水泵设于地下四层，33F避难层设二次加压泵房及中转水箱。一区(-4F~3F) 生活用水由市政自来水直接供给;二区(4F~7F)生活用水由设于地下室的变频加压水泵供水;三区(8F~29F)生活用水由设于33F避难层的生活水箱供水，其中(8F~24F)生活用水由设于33F避难层生活水箱减压后供水;四区(30F~46F)生活用水由设于33F避难层的变频加压水泵供水， 其中(30F~38F)生活用水由变频加压水泵减压阀供水。33F避难层的生活水箱由地下四层的一组生活转输泵供水。各分区用水压力超过0.35Mpa的楼层支管设减压阀减压。
此方案的特点是：只在33F避难层设置中转水箱及变频加压水泵供四区生活用水，地下四层设置一组生活转输泵供33F避难层水箱供水和一组变频加压水泵供二区用水。
各水泵流量扬程：
传输泵：Q=39.66 m3/h=0.0110 m3/s(3、4区最大时流量)，H=185m
②变频加压水泵：Q=4.23*3.6=15.23 m3/h=0.00423 m3/s(2区秒流量)，H=75m
③变频加压水泵：Q=6.15*3.6=22.14 m3/h=0.00615 m3/s(4区秒流量)，H=92m
2.2 方案二：在20避难层设置生活水箱、33F避难层设置生活中转水箱，33F以上采用变频加压水泵供水
用水按高度及功能共分为四大区。生活水池及转输水泵设于地下四层，20F避难层设生活水箱、33F避难层设二次加压泵房及中转水箱。一区(-4F~3F) 生活用水由市政自来水直接供给;二区(4F~16F)生活用水由由设于20F避难层的生活水箱供水，其中(4F~11F)生活用水由设于20F避难层生活水箱减压后供水;三区(17F~29F)生活用水由设于33F避难层的生活水箱供水，其中(17F~24F)生活用水由设于33F避难层生活水箱减压后供水;四区(30F~46F)生活用水由设于33F避难层的变频加压水泵供水， 其中(30F~44F)生活用水由变频加压水泵减压阀供水。各分区用水压力超过0.35Mpa的楼层支管设减压阀减压。
此方案的特点是：分别在20F设置生活水箱、33F避难层设置中转水箱。地下四层设置一组生活供水泵供20F避难层水箱供水和一组生活转输泵供33F避难层水箱供水;33F避难层的变频加压水泵供四区生活用水。各水泵流量扬程：
① 传输泵：Q=30.34 m3/h=0.00843 m3/s(3、4区最大时流量)，H=185m
②供水泵：Q=25.24 m3/h=0.00701 m3/s(2区最大时流量)，H=127m
③变频加压水泵：Q=6.15*3.6=22.14 m3/h=0.00615 m3/s(4区秒流量)，H=92m
2.3 方案三：在20F避难层设置生活水箱、33F避难层设置生活中转水箱、屋顶机房层设置生活水箱
用水按高度及功能共分为四大区。生活水池及转输水泵设于地下四层，20F避难层设生活水箱、33F避难层设二次加压泵房及中转水箱、屋顶机房层设备区设生活水箱。一区(-4F~3F) 生活用水由市政自来水直接供给;二区(4F~16F)生活用水由由设于20F避难层的生活水箱供水，其中(4F~11F)生活用水由设于20F避难层生活水箱减压后供水;三区(17F~29F)生活用水由设于33F避难层的生活水箱供水，其中(17F~24F)生活用水由设于33F避难层生活水箱减压后供水;四区(30F~46F)生活用水由设于屋顶机房层生活水箱供水，其中(30F~41F)生活用水由屋顶机房层生活水箱减压阀供水。各分区用水压力超过0.35Mpa的楼层支管设减压阀减压。
此方案的特点是：分别在20F设置生活水箱、33F避难层设置中转水箱、屋顶机房层设置生活水箱。地下四层设置一组生活供水泵供20F避难层水箱供水和一组生活转输泵供33F避难层水箱供水;33F避难层设置一组生活供水泵供屋顶机房水箱供水。各水泵流量扬程：
① 传输泵：Q=30.34 m3/h=0.00843 m3/s(3、4区最大时流量)，H=185m
②供水泵：Q=28.84 m3/h=0.00811 m3/s(2区最大时流量)，H=130m
③变频加压水泵：Q=17.12 m3/h=0.00476 m3/s(4区最大时流量)，H=95m
2.4 方案四：在20F避难层设置生活水箱、33F避难层设置生活中转水箱、屋顶机房层设置生活水箱，4-7层采用变频加压水泵供水
用水按高度及功能共分为五大区。生活水池及转输水泵设于地下四层，20F避难层设生活水箱、33F避难层设二次加压泵房及中转水箱、屋顶机房层设备区设生活水箱。一区(-4F~3F) 生活用水由市政自来水直接供给;二区(4F~7F)生活用水由设于地下室的变频加压水泵供水;三区(8F~16F)生活用水由由设于20F避难层的生活水箱供水，其中(8F~11F)生活用水由设于20F避难层生活水箱减压后供水;四区(17F~29F)生活用水由设于33F避难层的生活水箱供水，其中(17F~24F)生活用水由设于33F避难层生活水箱减压后供水;五区(30F~46F)生活用水由设于屋顶机房层生活水箱供水，其中(30F~41F)生活用水由屋顶机房层生活水箱减压阀供水。各分区用水压力超过0.35Mpa的楼层支管设减压阀减压。
此方案的特点是：分别在20F设置生活水箱、33F避难层设置中转水箱、屋顶机房层设置生活水箱。地下四层设置一组生活供水泵供20F避难层水箱供水和一组生活转输泵供33F避难层水箱供水、一组变频加压水泵供二区用水;33F避难层设置一组生活供水泵供屋顶机房水箱供水。各水泵流量扬程：
①传输泵：Q=30.34 m3/h=0.00843 m3/s(4、5区最大时流量)，H=185m
②供水泵：Q=9.62 m3/h=0.00267 m3/s(3区最大时流量)，H=130m
③变频加压水泵：Q=4.23*3.6=15.23 m3/h=0.00423 m3/s(2区秒流量)，H=75m
④供水泵：Q=17.12 m3/h=0.00476 m3/s(4区最大时流量)，H=95m
生活给水系统能耗计算：计算公式按E=γ·Q·H
3 几种方案能耗对比
综合以上各项分析表明：
分区越多，越节能(如方案四);但是设备增加，造价也相应增加。
水箱个数的增加，虽然增加了部分土建费用，带来的好处是供水的安全性增加和超压楼层数的减少，减少了减压阀的设置个数(如方案一则超压层数过多，需二级甚至三级减压)。
4 结语
考虑到本项目为办公性质，用水点主要是公厕，因此选择水箱-水泵联合供水的方案三，既相对来说比较节能，又能最大限度的保证供水安全，且水压稳定。
参考文献
[1]张玉先.给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011
[2]岳秀萍.建筑给水排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2011