1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

高层建筑给水系统相关问题阐述

摘　要: 随着我国建筑行业的高速发展，房屋结构和建筑的多样化层出不穷。而给排水系统作为建筑设备的重要组成部分，其系统设计是否合理对今后用户装修，日常使用与维护将产生重要影响，也限制了中国建筑行业水平的发展，因此合理的给排水设计显得尤为重要！本文浅析给水系统存在的一些问题及解决措施。

关键词：　高层建筑；给排水；措施

1.高层建筑的给水系统的组成与分类

高层建筑多为民用建筑，具有层数多，功能复杂的特点。而对于标准较高的旅游宾馆，饭店，医院等，给水的水质，水量和水压均有较高的要求。但就其用途而言，给水的基本系统仍与低层建筑一样分为生活，生产和消防三种。

高层建筑室内给水系统由引入管，水表节点，升压和贮水设备，管网及给水附件4个部分组成。升压和贮水设备通常是高层建筑必不可少的设施。

为供给用户足够的生活用水，给水系统应保证一定的水压，通常叫做最小服务水头，即从地面算起的水压。城市给水管网需保持最小服务水头为：一层10m,二层12m，二层以上每层增加4m。但是对于某些高层建筑可单独设置局部加压装置，这样比较经济^[1]。我国城市给水管网大都采用低压制，一般城镇管网压力为0.2#8212;0.4MPa，无法满足高层建筑上部楼层供水的水压要求，必须借助升压设备将水提升到适当的压力；另一方面，当室外给水管网不允许直接抽水或给水引入管不可能从室外环网的不同侧引入时，均应设贮水池以保证高层建筑的安全供水；此外，由于消防，安全供水，流量调节及水压保证的需要，不同功能的贮水池常常是高层建筑的重要设备。

2.给水系统的竖向分区

给水系统的竖向分区是指建筑物内的给水管网和供水设备根据建筑物的用途，层数，材料设备性能，维修管理，节约供水耗能及室外管网压力等因素，在竖直方向将高层建筑分为若干供水区，各分区的给水系统负责对所服务区域供水。《高层建筑设计施工规范与新技术应用实务全书》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^[2]。

当建筑物很高，给水系统未进行竖向分区时，则底层的卫生器具必将承受较大的压力，带来一系列问题，主要表现为：

（1） 龙头开启时呈射流喷溅，影响使用，浪费水量。

（2） 开关水嘴，阀门时易形成水锤，产生躁动和振动，引起管道松动漏水，甚至损坏。

（3） 水嘴阀门等给水配件容易损坏，缩短使用期限，增加了维护工作量。

（4） 建筑下部各层出流量大，导致顶部楼层水压不足，出流量过小，甚至出现负压抽吸，造成回流污染。

（5） 不利于节能。从理论上讲，分区供水比不分区供水要节能。合理利用市政管网压力，采用分区供水方式，可以减少二次加压能耗^[2]。

故高层建筑给水系统必须进行合理的竖向分区，使水压保持在一定的范围。但若分区压力值过低，势必增加分区数，并增加相应的管道，设备投资和维护管理工作量。因此分区压力值应根据供水安全，材料设备性能，维护管理条件，综合建筑功能，高度综合确定，并充分利用市政水压以节省电耗。

分区供水不仅是为了防止损坏给水配件，同时可避免过高供水压力造成不必要的浪费.根据《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）及《住宅建筑规范》（GB50368-2005）规定，高层建筑住宅内各分区最低卫生器具配水点处的静水压力不应大于0.35MPa^[4].对静水压力大于0.35MPa的入户管，宜设减压或调压措施。

在分区中药避免过大的水压，同时还应保证各分区给水系统中最不利配水点的出流要求，一般不宜小于0.1MPa.

3.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^[5]。高层建筑给水方式主要是指采取何种水量调节措施及增压，减压的形式，来满足各给水分区的用水要求。高层建筑给水方式可分为高位水箱，气压罐和无水箱3种给水方式。

3.1高位水箱给水方式

其供水设备包括离心水泵和水箱，主要特点是在建筑物中适当位置设高位水箱储存，调节建筑物的用水量和稳定水压，水箱内的水由设在底层或地下室的水泵输送。可分为并联，串联，减压水箱和减压阀4种给水方式。

①高位水箱并联给水方式 各分区独立设高位水箱和水泵，水泵集中设置 在建筑物底层或地下室，分别向各分区供水。

优点：各区给水系统独立，互不影响，供水安全可靠；水泵集中管理，维护方便；运行动力费用经济

缺点：水泵台数多，高区水泵扬程较大，压水管线较长，设备费用增加；分区高位水箱占建筑面积大给建筑平面布置带来困难，减少了使用面积，影响经济效益。

②高位水箱串联给水方式 水泵分散设置在各分区的楼层中，下一个分区的高位水箱兼作上一给水分区的水源。

优点：无高压水泵和高压管线；运行动力费用经济

缺点：水泵分散设置，连同高位水箱占楼层面积较大；水泵设置在楼层，防振隔音要求高；水泵分散，管理维护不便；若下一分区发生事故，其上部数分区供水受影响，供水可靠性差

③减压水箱给水方式 整栋建筑的用水量全部由设置在底层或地下层的水泵提升至屋顶水箱，然后再分送至各分区高位水箱，分区高位水箱只起减压作用

优点：水泵数量最少，设置费用降低，管理维护简单；水泵房面积小，各分区减压水箱调节容积小

缺点：水泵运行动力费用邒水箱容积大，在地震时存在鞭梢效应，对建筑物安全不利；供水可靠性较差

④减压阀给水方式 其工作原理与减压水箱给水方式相同，不同处在于以减压阀代替了减压水箱

与减压水箱给水方式相比，减压阀不占楼层房间面积，但低区减压阀减压比较大，一旦失灵，对阀后供水存在隐患。

3.2气压给水设备给水方式

其供水设备包括离心水泵和气压水罐。其中气压水罐为一钢制密闭容器，使气压水罐在系统中既可储存和调节水量，供水时利用容器内空气的可压缩性，将罐内储存的水压送到一定高度，可取消给水系统中的高位水箱。

优点：灵活性大；水质不易被污染；投资省，施工周期短，土建费用低；便于实现集中管理和自动控制

缺点：给水压力变动大；经常费用高；耗费钢材较多；供水安全性较差

由于高层建筑供水范围相对较大，对供水系统的安全可靠性，水压稳定性要求较高，因此较少将气压给水作为主要用户的供水设备

3.3无水箱给水方式

无水箱给水方式的最大特点是：省去高位水箱，在保证系统压力恒定的情况下，根据用水量变化，利用变频设备来自动改变水泵的转速，且使水泵经常处于较高效率下工作。缺点则是变频设备相对价格较贵，维修复杂，一旦停电则停水。

下 表：高层建筑各种给水方式比较

类型	给水方式	水泵扬水功率/%	设备费用	运营动力费用	水质污染可能性	占地面积大小	管理方便程度
高位水箱给水方式	并联	100	B	A	D	D	A
串联	100	B	A	D	D	B
减压水箱	165	A	C	D	C	A
减压阀	165	A	C	C	C	A
气压罐给水方式	并联	134	C	B	B	B	B
减压阀	221	C	D	B	B	B
无水箱给水方式	并联	112	D	A	A	A	B
减压阀	186	D	D	A	A	B

注：A,B,C,D为优劣顺序^[5]

4.水质污染及解决措施

由于物理，化学，电化学，微生物等作用，在给水管道的内壁会形成不规则的”生长环”，降低水质^[7]。输配水管道中的微生物繁殖对饮用水水质的污染程度随着管道使用年限的增加而逐渐变得严重^[8]。

常见原因有：位置或连接不当；设计缺陷；材料选用不当；施工问题；管理不善

水质污染防护基本原则：

（1） 从城市给水管网系统进入小区给水系统的水不能再倒流回城市给水管网

（2） 从小区给水系统进入建筑物内的水，不能再倒流回小区给水系统

（3） 从水池水箱流出的水不能再倒流回水池水箱

（4） 从给水管道流出的水不能再虹吸倒流回管道^[9]

防制措施主要有：空气隔断；管道隔断；避免滞留变质；安装躲避

5.给水管网的布局及管材选择

高层建筑给水管网的布置，不但符合多层建筑给水管网布置的一般原则，还应考虑高层建筑本身的特点，如建筑物高度达，卫生器具及用水设备数量多，各种管线多，建筑物对供水安全，隔音，防振及内部装修的要求高，管道施工安装和维护检修工作量大等因素。一般地，给水管网的布置应遵循下列原则：管线力求简短和顺直；充分利用室外给水管网的水压；给水干管应尽可能与其他性质相似的管道集中布置，以便于施工和维修；管线应尽量避免穿越沉降缝，伸缩缝，抗震缝及其他有可能使管道遭受损坏的地方等.

给水管道系统是给水系统中造价最高并且极为重要的部分。生活给水系统所涉及的材料必须符合饮用水卫生标准^[10]。生活饮用水塑料管道选用的管材和管件应具备卫生检疫部门的检验报告或认证文件^[11]。按照水管的工作的条件，水管性能应满足以下几个要求：有足够的强度；水密性好；内壁光滑以减小水头损失；价格低，使用年限长并且有较高的防腐蚀性能^[12]

6.结语

我国是一个水资源匮乏的国家，。水资源危机严重威胁了我国社会可持续发展，每年因缺水造成的直接经济损失达2000亿元。因此合理的给水系统设计至关重要^[13]。随着土地价格的持续上涨，城市人口压力不断增大，高层建筑将越来越普及，规范的高层建筑给水设计则更为必要^[14]。新的时期高层建筑给排水将更突出一人为本的原则，并将重点调整到水质水量水压，走向全面均衡务实的发展道路上^[15]

参考文献

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[15]傅陆飞.《高层建筑给排水施工的几点思考》[J].科技博览.2012.117

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、题目

联勤部办公楼给排水设计

二、工程概况

本次设计对象是联勤部办公楼。主体构筑物层数为12层，地下一二层为停车场，1，2层为综合性办公休闲场所，第3至11层为标准层办公楼，12层为顶层，12层之上是高度为3m的夹层，夹层上是高度为3m的屋面。

（1）给水水源

本建筑以城市给水管网作为水源，供水水压为0.30MPa。室外消防给水可通过市政管网提供。

（2）排水条件

建筑采用分流排水体制，污水可直接排入城市排水管网集中送至污水处理厂。

三、设计依据

（1）《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140#8212;2005）

（2）《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）

（3）高层民用建筑设计防火规范GB50045－95 (2005年版)

（3）《给水排水设计手册》第二册和第五册

（4）《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001 (2005年版)

（6）《给水排水制图标准》（GBJ106-2001）

（7）各有关文件及各工程提供的资料

四、设计内容

给水系统、排水系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统、热水系统及雨水系统。

五、设计成果

地下二层给排水平面图1张

地下一层给排水平面图1张

一层给排水平面图1张

二层给排水平面图一张

三到十一层给排水平面图1张

十二层给排水平面图1张

夹层给排水平面图1张

屋顶给排水平面图1张

地下二层消防平面图1张

地下一层消防平面图1张

一层消防平面图1张

二层消防平面图1张

三到十一层消防平面图1张

十二层消防平面图1张

生活给水系统图1张

生活排水系统图1张

消火栓给水系统图1张

自动喷淋灭火原理图1张

热水系统图1张

雨水系统图1张

卫生间大样图2张

地下室泵房、水箱、水池大样图3张

地下室泵房集水坑大样图1张

屋顶消防泵房大样图1张

太阳能热水原理图1张

设计总说明、设备材料表、图纸目录2张

六、系统选择

1.给水系统

本设计工程为办公楼，从一层起算高度为57.2m，地下二层深度为9m，属于高层建筑，该建筑以城市给水管网为水源，市政管网不能满足高区用水，故考虑二次加压。

拟订两种方案：

1、设水泵、水箱联合供水方式：水泵统一加压，仅在顶层设置水箱，下区供水利用减压阀减压。

2、分区并联供水方式：各给水分区分别设置水泵或调速泵，各分区水泵采用并列方式供水。

两种供水方式优缺点比较：

名称	优点	缺点
第一种方案	供水可靠，水泵能及时向水箱供水，又因水箱的调节作用，水泵出流量稳定，能保持在高效区运行。	下区供水压力损耗较大，能源消耗较大。设置水箱会引起二次污染。
第二种方案	各区独立运行互不干扰，供水可靠，水泵集中布置便于维护管理，省去水箱占用的面积，能源消耗较小。	管材耗用较多，水泵数量多，扬程各不相同，一次性投资较大。

综合考虑第二种方案优缺点，第二种方案能更好的满足办公楼的需求，虽然一次性投资可能偏大一些，但设计运行稳定，管理维护方便，能很好的满足各类群体的需要。

(地下二层到三层为市政直供低区，四到十二层为高区。供水方式为下行上给)

2．排水系统

地上部分分两区，一至三层为低区，二层三层以上为高区,地下一二层水流入集水坑，通过潜污泵提升至室外集水坑.采用污废水合流排放。同时本设计采用双立管排水系统，利用排水立管与另一根立管之间进行气流交换，避免形成气堵，影响排水的通畅。污水经化粪池处理后排向市政污水管网。

3.雨水系统

考虑到美观，本设计采用雨水内排水系统,屋面采用87型雨水斗。

4、消防给水：

由《高层民用建筑设计防火规范》表3.0.1知，该建筑为一类高层公共建筑，建筑高度为66.2m，高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。室外消防用水量为20L/s，室内消火栓用水量为30 L/s，每根竖管的最小流量是15 L/s，每只水枪的最小流量是5 L/s。消火栓的栓口直径为65mm，水枪喷嘴口径为19mm，水带长度25m，充实水柱取12m，最不利情况同一立管上同时出水三股水柱，消防立管管径为DN100。火灾延续时间为3h。本建筑物火灾危险等级为中危险级Ⅰ级，自动喷水灭火给水系统采用湿式自动喷水灭火系统（简称：喷淋系统），设计喷水强度为6L/（min#183;m²）。经核算采用临时高压消防给水系统，本设计采用消防水泵和屋顶水箱联合供水，消防水池设于地下室。室外消消防立管设置在楼梯间、管道井内，消火栓应该尽量靠近立管。室外给水管道布置成环状，设两根进水管，分别从两条市政给水管道引入，设置呈环状管网增加系统的安全性。

5.热水系统

考虑建筑的节能性质，决定采用太阳能加热系统。该建筑属于办公楼，热水使用量不大，且使用时段相对分散，适合使用局部热水供应系统。系统采用机械强制半循环闭式系统，加热设备集中设置在屋顶层，由顶层恒温水箱向下供水。恒温水箱出水温度为60℃，由室内配饰管网输送到各用水点。冷水计算温度为10℃。太阳能热水系统在冬季以及阴雨天气热效率较低，考虑增设空气源热泵辅助加热，保证恒温水箱的出水温度。