梁 光 文李敏
(1.西安愿景房地产开发有限公司，陕西西安 710021;2.西安市环境保护局，陕西西安 710021)
1 供水现状
近年来，随着中国经济的高速发展，各大城市均出现了大面积的住宅、商业、办公、医院等高层建筑和超高层建筑。这些建筑对供水的水质、水量和水压均有较高的要求。因此，在高层建筑给水设计中，系统的竖向分区和给水方式的选择是高层建筑生活给水系统设计的关键，这直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。根据国家建设部管网供水压力服务规范要求，城市供水服务压力为0.14 MPa。在西安，城市自来水管网的供水压力平均为0.30 MPa～0.35 MPa之间，按照30%损失计算，也就意味着西安市自来水管网能提供到21 m～24.5 m的范围，即自来水管网不通过外部加压设施最高能输送到7层楼的范围。但在城市自来水管网末梢的区域，只能保证供水至3层。那么4层以上的区域应该为加压送水区域。
2 规范要求
根据GB 50015-2003建筑给水排水设计规范(以下简称《规范》)第3.3.3条规定:“给水系统的竖向分区应根据建筑物用途、层数、使用要求、材料设备性能、维护管理、节约供水、能耗等因素综合确定”;3.3.5条规定“高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向分区压力应符合下列要求:1)各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45 MPa;2)静水压力大于0.35 MPa的入户管(或配水横管)，宜设减压或调压设施;3)各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求”。
GB 50016-2006高层民用建筑设计防火规范规定:“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”。因此，在高层建筑中的给水系统除了要进行合理的竖向分区，更应该兼顾消防给水系统的给水方式。我国目前消防给水系统中临时高压制居多，一般高层建筑都采用屋顶消防水池、消防水泵和稳压设施等组成的给水系统以及气压给水装置，采用变频调速水泵恒压供水的生活(生产)和消防合用给水系统均为临时高压消防给水系统。
根据《规范》要求:建筑高度不超过100 m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100 m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。
分区给水方式，即低区部分直接由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。而水泵加压供水又分为高位水箱给水系统、变频调速水泵给水系统、气压罐给水系统等。
3 给水系统研究
以下就对这些给水系统进行分析和研究。
三种给水系统的优势和劣势:
1)高位水箱减压给水系统: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，使系统水压保持平衡。
但这就需要在分区层设立减压水箱或者减压阀门。减压水箱需占用一定的建筑面积，有可能给水带来二次污染，且有噪声影响。而减压阀虽然占地面积大大减小，也不影响水质，但造价颇高，对于开发商而言，一次性投入以及维护费用颇大，目前这种供水方式已被其他综合供水方式取代。
2)气压罐给水系统:气压罐是水泵可以进入睡眠的前提条件，利用水的压缩性极小的性质，用外力将水储存在罐内，气体受到压缩压力升高，当外力消失压缩气体膨胀可将水排除。由于水的压缩比远远小于气体，当管网有小流量的泄漏可造成压力大幅度的下降，可使水泵频繁启动。
气压罐的作用:主要用于变频生活供水系统、消防(喷淋)稳压系统。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。
3)变频调速水泵给水系统:变频恒压供水系统是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。
其运行原理为离心泵原理，在相似情况下水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。由于用水量的变化，使供水压力发生变化，通过压力传感器将压力变化信号传送给运行控制器，经控制器电脑与设定压力比较判断后，调整变速泵转速或水泵运行台数，调整供水量使供水压力重新回到设计的压力值，满足用水要求。
对于用水经常变化的场合，尤其是目前的高层建筑物，以居民住宅楼为例，白天用水量较少，早晨和傍晚用水量激增。这种住宅式小区如果采用变频调速泵供水，可以显著降低节流损耗，具有明显的节能效果。
西安陆港集团开发的100亩地块，拥有23万m2的建筑，有6栋板式高层，2栋商业楼，13栋花园洋房。此小区坐落在西安市东北角的国际港务区，为市政自来水供水末端，其管网压力只有0.16 MPa，这就需要在本小区中进行垂直分区供水。经开发商与设计院共同计算，且经过采购、安装、维护费用的对比，此小区按照变频调速水泵与气压罐给水系统结合的方式进行供水:一共分为4个区域，即低压区(2层及2层以下为低区，利用市政给水管网的压力直接供给)，中压1区(3层～12层，由地下车库生活水泵房内的中区1变频调速泵组加压后供水)，中压2区(13层～22层为中区2，由地下车库生活水泵房内的中区2变频调速泵组加压后供水)，高压区(22层以上为高区，由地下车库生活水泵房内的高区变频调速泵组加压后供水)。具体参数表见表1。
表1 区域设备参数表
经调试实测，通过变频调速水泵与气压罐结合供水方式给此小区住宅、商铺供水，可以保证小区的用水质量、水压强度，以及节省了输送水时所消耗的电能，且此套设备在地下车库中设置，避免了噪声对居民的影响。且运行1年来，该套设备并未发生故障，这就证明了此套供水系统的可行性。
近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到了广泛的应用。且该系统自动化程度高，可实现恒压变量、生活供水、消防供水双恒压等控制方式，多种启停控制方式，节能效果显著。故变频调速水泵与气压罐结合供水方式是目前高层建筑中比较经济合理的给水方式。
［1］GB 50015-2003，建筑给水排水设计规范［S］.
［2］GB 50016-2006，高层民用建筑设计防火规范［S］.
［3］王增长.建筑给水排水工程［M］.第5版.北京：中国建筑工业出版社，2005.
［4］王生太.高层建筑给水系统分区设计探讨［J］.给水排水，2012(8)：82-83.
［5］沈亚辉.水泵变频调速在供水系统中的应用［J］.中国给水排水，2006(22)：36-37.
