高层建筑给水系统分析

高层建筑给水系统分析（精选12篇）

高层建筑给水系统分析 篇1

1 概述。

在消防给排水设计中, 高层建筑一般指十层及十层以上的居住建筑或建筑高度超过24m的公共建筑。多层建筑是相对高层建筑而言, 但是实际上一般的建筑给水设计中多层建筑由于种种原因的限制, 譬如电梯设置, 大多数为6层以下, 故本文讨论的多层指6层以下或低于20米的建筑。以下就分别介绍一下多层建筑和高层建筑的常见的给水系统方式。

2 多层给水系统。

目前, 国内大多数城市的市政管网压力可以维持在2公斤以上, 个别小城镇的出水压力甚至可以达到4公斤。因此, 多层给水系统的设计主要有以下几种类型。2.1直接供水型。就是直接利用市政管网的压力, 直接供水, 一般适用于市政管网压。2.2水箱供水型。将市政管网的水引至屋顶水箱, 然后靠水箱与用水器具的高差, 重力供水, 克服了水压水量的不稳定性。但是, 由于水箱可能存在的二次污染, 而且, 水箱体积较大, 因此这种方式不提倡。2.3水箱、管网联合型。平时水量水压足够时, 直接由市政网供水, 超压时, 多余水进入屋顶水箱, 当压力或水量不足时, 水箱靠重力自动向用户供水。该方案减小了水箱的体积, 并使水不需要都进入水箱停留这一步骤, 卫生可靠性增加。2.4气压罐供水。由于水箱的不安全因素, 所以用密封可靠的气压罐代替, 而且, 气压罐不需要高位摆放, 不影响建筑美观与结构承重, 近几年很受欢迎。2.5二次加压型。对于小规模的用户, 如单幢建筑, 气压罐系统可以应付。但是, 目前住宅向小区化的方向发展, 主要表现为多层建筑的集群布置, 集中稳压。以气压罐的容积能力不能满足要求, 所以出现了水泵集中加压为主, 气压罐稳压 (消除系统水锤) 为辅的方式。管道材料以低压钢管和低压PPR塑料管为主。

3 高层建筑给水系统。

如前所述, 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。3.1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。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。缺点就是减压区的水头损失大, 水泵功耗较大。3.2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。3.3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。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。

4 分析。

在比较以上的几种方式, 我们可以看到多层建筑与高层建筑的供水是不同的两种系统, 虽然目的是一样的。但在多层给水中, 市政管网的压力已经满足要求, 追求的是稳定性, 而高层不同, 高层给水则是为了能够将水送到用户用水处, 其次才是稳定性。

5 结论。

目前, 建筑业正处于一个飞速发展的时期, 所以高层与多层的建筑数量也大幅度增加。高层主要以商用写字楼为主, 多层主要以小区集群的形式发展。并且出现了直饮水系统, 对给水系统的发展提出了新的要求, 尤其是管网系统。个人认为多层在一般情况下尽可能选择二次加压系统, 高层宜采用分区减压供水系统, 超高层宜采用水泵串联供水———能源的节约是十分可观的。

高层建筑给水系统分析 篇2

1消防给水系统的分类与分区

项目采用超限高层建筑中广泛采用的中间水箱转输的水泵串联临时高压供水系统，分1、2二个区。1区分低区和高区，1区供地下室至26层，其中低区供地下室至15层，高区供16~26层，低区和高区采用减压阀进行减压分区。1区消防水泵和2区转输水泵设于地下室一层水泵房内，从消防水池吸水。2区供27~49层，2区消防水泵和中间转输水箱设于31层泵房内，转输水箱同时起着2区消防水泵的吸水池和1区消防给水屋顶水箱的作用,其储水有效容积按15~30min消防设计水量经计算确定,并不宜小于60m3。2区高位水箱设于48层，水箱有效容积为18m3。

高层建筑的消防给水系统设计 篇3

摘要:高层建筑投资规模大,建筑使用功能复杂,使得对设计的要求越来越高,特别是防火安全的设计。本文指出安全可靠是最重要的,但要在保证安全的同时达到经济合理,尽量节省投资,使得维修管理方便,我们还要在设计当中认真考虑,细心比较,这样才能把工程做得更完善。

关键词:建筑设计消防 给水 高层民用建筑

中图分类号:TU35文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0056-01

高层建筑在发生火灾时,比单层、多层建筑火灾危险性更大,容易造成重大损失和伤亡事故,因此,作为重要灭火设施的消防给水系统,应得到越来越多的重视。

1室外消火栓数量的确定

室外消火栓是室外消防用水取水口,理应按室外管网来考虑。可以想象得到,室外管网供水流量一旦确定,即使设置再多的室外消火栓,其室外消火栓所能取到的水量的总和也就是室外管供水总量。当设计把室消防用水储存在室内消防水池时,室外管网一般就按室外消防用水量来确定,因此室外消火栓的数量应按室外消防用水量经计算来确定,但是《高规》第7.4.5.3规定,水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点,距室外消火栓或消防水池的距离宜为15m~40m”。从这个规定可以看出,水泵接合器的15m-40m范围内在一般情况下要设置室外消火栓。因此,在工程设计中,在布置水泵接合器时,要考虑其相对集中以利于与经计算的室外消火栓数量对应,一旦设计中有较多的室内消防系统需要较多水尖接合器,且分散布置时则需要适当增设“额外”的室外消火栓。

2水泵接合器数量的确定

水泵接合器的主要用途是当室内消防水泵发生故障或遇大火室内消防用水不足时,供消防车从室外消火栓取水,通过水泵接合器将水送到室内消防给水管网,供灭火使用。按一类高层建筑设计,室外消防用水量为301/s。但其室内大水滴喷淋系统设计用水量为1331/s,室内水幕喷淋系统设计用水量为1671/s,室内消火栓系统设计用水量为301/s,这些用水量按火灾延续时间计算均储存在地下水池中。按规范7.4.5—1规定,水泵接合器的数量应分别设10个,12个和2个。12个水泵接合器要12辆消防车从12个室外消火栓中取水供给,而室外的供水条件上远远达不到这个要求的,即使考虑到由消防车远距离运水,那也不可保证大水滴淋系统和水幕喷淋系统的正常工作。因这两个系统要正常工作时的用水量很大,不可能在短时间内有那么多消防车远距离运水来达到同时供水,如时间过长,那这两个系统也失去了作用,最后时间一长就靠消火栓来灭火,因此应对一些灭火系统适当减少水泵接合器的数量,可以分别设3-5个就足够了;而对消火栓系统应重点保证,故水泵接合器的数量按室内消防用水量计算的同时应考虑室外供水能力综合确定,达到既节省投资的目的,同时又保证消防的安全可靠性。

3消防水池容积的确定

消防水池是储存消防灭火用水的构筑物,容积的确定关系着灭火的安全性。《高规》7.3.3对水池的容积作了规定:“当室外给水管网能保证室外消防用水量时,消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求;当室外给水管网不能保证室外消防用水时,消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。一些地方针对这两条规定,却有不同的设计方法。

既要保证消防安全,又要降低工程造价及管理方便,首先要加强自来水公司的责任度,保证城市环状供水的安全可靠性,然后适当加大高层建的进水管,使得进水管在保证高层建筑的室外消防用水量的同时能够在发生火灾时补充消防水池的水量。这样经计算可以适当减少消防水池的容积,达到经济合理。同时建议邻近高层建筑共用消防水池,对这一点希望有关市政部门能够牵头,对共用水池进行合理地管理,这也需要有关部门进行合理公正的规划控制。

4消防给水系统的形式

对高层建筑消火栓给水系统形式的选择,首先我们应保证系统的安全可靠性,其次我们应尽量选用经济合理的供水形式。

按服务范围分:独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统笔者建议尽量采用区域集中的消防给水系统就如上述所讲:邻近高层建筑共用消防水池,但这往往得不到推广。主要原因是各开发商不能协调好,这就要求有关门能够牵头,共同解决管理及费用的问题,使几方面都能够接受。

按高度来分:分区给水和不分区给水。当消火栓栓口的静水压力不大于0.80MPa时,采用不分区给水形式,当消火栓栓口的静水压力大于0.80MPa时,采用分区给水形式。分区供水方式又包括:并联分区供水方式;串联分区供水方式;减压阀分区供水方式。

关联分区供水方式:各个分区互不干扰,自成体系,对系统更加安全可靠,但造价高,维护管理较困难。

串联分共供水方式:各区水泵压力相近或相同,不需高压泵,高压管;但水泵分散,管理困难,同样造价高。

减压阀供水方式:系统简单,造价低,管理方便,笔者建议尽量采用此种供水方式。此种方式可以保证经济、安全的要求,维护管理方便,但对减压阀的要求较高,应采用可调式减压阀,设定阀后压力并保持恒定。只要一套水泵,一套水泵接合器,一座水箱,一套电控设备,造价大大降低。

5 总结

从上述的分析我们可以知道:安全可靠是最重要的,但要在保证安全的同时达到经济合理,尽量节省投资,使得维修管理方便,我们还要在设计当中认真考虑,细心比较,这样才能把工程做得更完善。

参考文献:

[1] 邱学哲.浅谈上海的高层建筑[J].有色冶金设计与研究,2004.

[2] 陈洪文,曾伟.高层建筑的防火安全管理[J].安全,1995.

[3] 唐水来,鞠海燕.浅谈高层建筑筏基设计方法[J].西部探矿工程,2005.

[4] 陈洪文,曾伟.高层建筑的防火安全管理[J].安全,1995.

建筑消防给水系统设计分析 篇4

关键词：建筑,消防给水,设计分析

建筑消防设计中, 一般建筑高度超过消防车有效的灭火高度, 超过7层的单元式住宅, 超过6层的塔式住宅、通廊式住宅、底层设有商业服务网点的单元式住宅, 应设置室内消防给水设施。主要靠室内消防给水设备扑救火灾的消防给水系统称为多层建筑消防给水系统。

1 消防给水工程

1.1 工程概况

某广场分为 (A、B、C、D) 四个区消防工程, A区首层为停车场, 二层至三层为商铺, 四层至九层为酒店式公寓;B.C区首层为停车场, 二层至三层为商铺;D区A区首层为停车场, 二层至三层为超市, 四层至十八层为住宅。

消火栓系统:十分钟消防用水由商住楼天面消防水箱供给, 消防水箱25m3, 箱底标高60.80m。消防水池有效容积388m3。消防用水由首层泵房消火栓供给, 水泵扬程为100m, 按商住楼 (大于50m) 室内设计流量为40L;灭火器装置:每层均配置手提式磷酸铵盐灭火器, 灭火器充装量为3kg, 灭火等级为中危险等级, 最大保护面积为75m2/A。最大保护距离为15m/ (A类) 。

1.2 消防给水工程

用水量设计:室外消火栓给水系统用水量30L/S;室内消火栓给水系统用水量:40L/S;火灾延续时间为2h。

消火栓给水系统管材与接口形式:DNK100采用镀锌钢管, 螺纹连接;DN≥100采用镀锌钢管, 沟槽式连接件 (卡箍) 连接, 法兰连接或焊接连接。

消防管道试验压力为1.0MPa。

2 室外消防给水系统

2.1 消防给水

为确保消防给水安全, 多层建筑室外消防管网的进水管不宜少于两条, 并宜从两条市政给水管道引入, 当其中一条进水管发生故障时, 其余进水管应仍能保证全部用水量。进水管管径按式:

式中:

D为进水管管径 (mm) ;

Q为生活、生产与消防用水总量 (L/s) ;

v为进水管水流速度, 不宜大于2.5m/s, 独立自动喷水灭火系统, 进水管水流速度不宜大于5.0m/s;

n为进水管数量。

2.2 管网布置

自动喷水灭火系统管网, 由直接安装喷头的配水管、配水支管、配水干管以及总控制阀、向上 (或向下) 的垂直立管组成。

立管与配水管之间的连接方式有四种:即中央中心型给水, 侧边中心型给水, 中央末端型给水和侧边末端型给水。

3 室内消火栓给水系统

3.1 水枪的充实水柱长度

火场常用的充实水注长度一般为10m~15m。《建筑防火规范》规定水枪的充实水柱长度首先应通过水力计算确定, 同时建筑高度不超过100m的多层建筑, 水枪的充实水柱长度不应小于10m;建筑高度超过100m的民用建筑和多层工业建筑, 水枪的充实水柱长度不应小于13m。

3.2 室内消火栓的布置

3.2.1 布置原则

间距应保证同层相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时达到被保护范围内任何部位;设置在明显易于取用的位置;栓口离地面高度宜为1.10m;消防电梯前室, 严禁伪装消火栓;多层建筑的屋顶还应设一个装有压力显示器的检查用的试验栓。

3.2.2 布置间距

消火栓保护半径按式:

式中:

R为消火栓保护半径 (m) ;

Ld为水龙带实际长度 (m) 一般为配备水龙带长度的90%;

LS为水枪充实水柱在平面上的投影长度 (m) 。消火栓采用单排布置时, 其间距按式 (见图1) 。

式中:A、B、C、为为室内消火栓;

S为消火栓间距 (m) ;

b为消火栓最大保护宽度 (m) 。

3.3 室内消防给水管网的布置

室内系统给水管网应布置成独立的环状管网系统, 必须保证给水干管和每条消防竖管都能双向供水;室内环状管网的进水管不应少于两条, 并宜从建筑物的不同方向引入;消防竖管不宜少于两条, 其布置应能保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位;室内消防给水管道应采用阀门分成若干独立段;当建筑物内同时设有室内消火栓给水系统与自动喷水灭火系统时, 室内消火栓给水管网与自动喷水管网分开设置。

3.4 室内消火栓系统的设计计算

3.4.1 消防用水量

多层建筑的消防用水量与建筑高度、燃烧面积、空间大小、蔓延速度、可燃物资、人员情况、经济损失等密切相关。多层建筑室内消火栓用水量应根据同时使用水枪数量和充实水柱长度计算确定。室内、外消火栓给水系统的用水量, 不应小于规范规定值。

3.4.2 水力计算

理想状况的水枪射流长度为:

式中:Hq为理想状态水枪射流长度 (m) ;

v为水枪喷嘴水流速度 (m/s) ;

g为重力加速度 (m/s2) 。

水枪喷嘴处的压力与充实水柱高度的关系为:

式中:

Hq为同上式;

∂f为可查表;

Hm为水枪充实水柱高度。

水枪喷射流量:

式中:

qxh为水枪射流量 (L/s) ;

B为水枪特性系数;

Hq为水枪喷口造成某充实水柱所需压力 (MPa) 。

水龙带水头损失:

式中:

hd为水龙带水头损失 (MPa) ;

Az为水龙带的阻力系数;

Ld为水龙带长度 (m) 。

消火栓栓口所需水压:

式中:

Hxh为消火栓栓口所需水压 (MP a) ;Hq, dh同前。

确定消防给水管网的管径:选定建筑物的最高与最远的两个或多个消火栓为计算最不利点, 以此确定计算管路, 并按照消防规定的室内消防用水量进行流量分配。

消防给水管网的水头损失:

式中:

h为管道沿程水头损失 (MPa) ;

i为水力坡度;

L为管段长度 (m) 。管道局部水头损失宜采用当量长度法计算, 也可按沿程水头损失的10%计。

消防水泵扬程计算:

式中:

Hb为消火栓扬程 (MPa) ;

Hq为最不利点消防水枪喷嘴所需压力 (MPa) ;

ha为管网的水头损失 (MPa) ;

hz为消防水池的最低消防水面或水泵吸水管轴心与最不利点消火栓的高差 (m) 。

3.4.3 增压与稳压设施的选用

发生火灾的10min内由屋顶消防水箱供水, 但很难保证高区最不利点消防设备的水压要求。当不能满足要求时, 应采用气压给水设备或稳压泵等局部加压设施补充水压。

3.4.4 消火栓系统减压 (包括消防干管减压和消防支管减压)

由于高低层消火栓所受水压不同, 实际出水量相差较大。为便于消防队员使用消火栓和防止消防储水在短时间内耗尽, 《建筑设计防火规范》规定:室内消火栓栓口处的静水压力应不大于0.50MPa, 如超过1.0MPa, 应进行分区或干管减压, 按竖向将消火栓系统分成若干个给水系统。消防干管一般采用减压水箱或减压阀减压。

由于高低层消火栓所承受水压不同, 实际出水量相差很大, 当上部的消火栓栓口水压满足消防灭火要求时, 则下部的消火栓压力过剩, 消防支管减压的目的在于消除消火栓的剩余水压。当消火栓栓口出水压力大于0.50MPa时, 可在消火栓栓口处加设不绣钢减压孔板或采用减压稳压消火栓减压, 使消火栓的实际出水量接近设计出水量。

减压稳压式消火栓是一种能自动调节, 使栓后压力保持稳定的消火栓。

4 结语

消防给水系统为保证安全可靠采用水箱—水泵—增压泵—气压罐联合加压供水系统, 增压泵和气压罐均放在水箱间。对于有技术保证的城市或单位, 也可省去水箱而将增压泵和气压罐放在地下室供水泵房设置。另外, 消防给水系统的设计必须和电器专业密切配合才能达到合理的控制效果。对于多层建筑消防给水的设计, 既要严格执行有关规范, 又要从实际出发。

参考文献

[1]陈碧祥.多层商住楼消防给水设计[J].住宅科技, 2005 (12) .

[2]陈明.浅谈商住楼存在的消防隐患及防治对策[J].科技情报开发与经济, 2005 (4) .

[3]陈粤湘.谈商住楼的消防给水设计[J].广东建材, 2006 (4) .

高层建筑给水系统分析 篇5

《建筑设计防火规范》(GBJ 16一87)规定:在进行城镇、居住区、企事业单位规划和建设设计时，必须同时设计消防给水系统，

但对于耐火等级为一、二级且体积不超过3000m^3的戊类厂房或居住区人数不超过500人且建筑物不超过二层的居住小区，可不设消防给水，

因为上述两种情况的消防用水量不大，通常消防队第一出动力量就能控制和扑灭火灾。当设置消防给水系统有困难时，为了减少投资，可不设消防给水系统，其火场的消防用水由参战消防部队解决。

室外消防给水系统是建筑小区建设中必不可少的组成部分，应和小区建设同步进行，以避免留下消防用水不足的隐患。

从火灾统计看，在扑救失利的火灾中，80%以上是由于火场供水不足造成的，可见消防给水直接关系着灭火的成败。

建筑生活给水系统相关问题探讨 篇6

【关键词】现代建筑；生活给水系统；主要方式；设计注意事；减压阀的应用

我国城市现代建筑的高层化倾向越来越明显了，其建筑给水系统是保障建筑使用功能的重要组成环节。与其它系统有所不同的是，给水系统并非是运行于预先设定环境当中的，需要和环境影响、用水需求相结合，即要满足建筑使用者不断变化的用水点、用水量等相应变量需求，不仅要求满足使用者用水量水压要求，还需使供水系统的水压、水量具备较高灵敏度，这无论对满足使用需求，还是节约水资源的无谓浪费均是很有帮助的。

1、现代建筑给水系统特点分析

随着建筑设计的不断发展，现代建筑给水系统通常由如下部分组成：引水管、升压储水设备、水表节点、给水设备和给水管网等。其中的引水管和水表节点设计安装要满足建筑的使用需求，而升压储水设备则是城市越来越多高层建筑不可或缺的给水设施。

当前，我国大部分城市的给水管网采用的是低压制，城市给水管网不能满足高层建筑较高楼层的供水水压需求，只能通过升压设备把水源提升至适当压力；此外，基于建筑水压保证、供水安全、消防水源和水源流量调节等方面的需求考虑，高层建筑通常应设置功能各不相同的贮水池这一重要设备。

现代建筑的用水设备和卫生器具数量不断增加，用水量越来越大，若管网布置呈枝状，万一发生断水故障影响范围就会很大。因此，从供水的可靠性来说，高层建筑的给水管网布置通常应呈环状，竖直干管敷设于专用管道竖井内，而水平干管则布置于专用技术层或管道层内。

现代建筑的给水系统用水点多，管路长，首先确保供水的可靠性与节约性，当然，供水系统的水质保护和减震消声问题也必须引起足够的认识。总之，现代建筑给水系统的形式更复杂，供水设备的类别与数量也更多，所以建筑给水系统的设计、施工技术水平应予不断提升。

2、现代建筑给水系统主要方式类别

2.1直接给水形式

由于在直接给水形式中，建筑生活用水由室外的给水管网直接供给，所以形式最简单，给水方式更经济，充分地利用了市政管网压力，有效节约了能源消耗。缺点则是：由于建筑给水系统内部没有贮备水量，一旦市政管网停水则建筑内中用水立即中断。可见直接给水形式适用于市政管网水压、水量均能持续满足建筑用水需求，且建筑内部对给水没有特殊要求的情况。

2.2设置水箱、水泵的联合给水形式

这种给水形式的优点体现在：水泵可及时地为水箱提供水源，使水箱容积处于相对较小的合理水平，加上水箱可发挥调节作用，万一水泵的出水量不够稳定，也能确保供水系统为建筑使用者提供持续、稳定、安全的生活用水。该形式的缺点则体现在：系统过于复杂，管理相对麻烦；投资相对较大，则水箱给水容易发生二次污染，对水质产生不良影响。该给水形式更适用于市政给水管网的压力经常低于建筑给不管网需求水压的情况。

2.3气压给水形式

这种给水形式的优点是：给水系统处于封闭状态，水质轻易不会受到污染，具有一定的贮水能力；且水箱可设置于建筑的任一部位而无需设置高位水箱。缺点则是：该给水形式的水压波动相对较大，水泵平均能耗过高、效率较低，给水的安全性相对较差且占用空间。其适用于市政管网压力无法满足建筑给水管网所需水压，建筑内部用水不很均匀，且设置高位水箱不合适的情况。

2.4利用变频调速泵供水的给水形式

其优点在于：各区域给水管网自成系统，不会相互干扰，给水安全性较高；不同区域的升压设备可集中设置，方便日后的维修管理。且该形式不需要水箱，可节省空间。缺点则体现在：上区给水泵的扬程较大，总压水线长，给水设备的费用较高，且维修较为复杂。因此更适用于高层建筑给水系统。

3、现代建筑给水系统在设计中需注意的几个问题

3.1消防、生活用水的水箱需分开

生活用水事关建筑使用者身体健康问题，对于水质要求是十分严格的，需每天对其予以更新，若消防、生活水箱合建的话，过大的贮水量必然增加循环周期，也就无法满足生活用水需求标准，就有可能造成水资源的浪费，因此消防、生活用水水箱应当分开。

3.2供水压力不足的问题

针对建筑供水系统而言，压力是不容忽视、十分重要的问题。若不压不足，就必然会对建筑使用者用水造成影响。通常情况下，若要解决供水系统压力问题，需从两个环节着手：一是增加供水系统的压力，二是减少供水管网中的阻力。但是采用减少供水管道阻力方式进行增压，常常无法取得明显效果，因此只能通过提升供水压力来增压，这一般有三个常用的实施方案：

一是采用气压给水设备。利用气压来对给水设备进行增压，主要设备为气压罐，上水时，随着水的注入，气压罐内水量上升，空气压强逐渐加大，当达到预定数值时，水泵停止供水；建筑使用者需要水时，气压罐内的压力使水输送到使用者那里，同时，随着气压罐内水量减少，空气压力相应降低，当达到预定最小值时，水泵再次开启，这样循环往复就保证了水的供应。但此方式过多地占用建筑空间，形成空间浪费。

二是增设增压泵予以解决，这种方法解决供水压力基本没问题，但也存在一定的弊端，如增压泵工作时会产生较大的噪音，会给建筑使用者的工作生活造成一定影响力，需要采取有效措施解决。通常的加压泵噪声控制，应从声源与传播途径两方面予以控制。首先，应选择转速低、噪声低的水泵，在源头上控制其噪声处于尽可能较低范围内。其次，应将泵房设置于建筑外部，若不如此，即便采取隔振措施，水泵噪声依然可能对建筑使用者产生影响。再次，对水泵机组要采取隔振控制措施。如，水泵应采取橡胶隔振、阻尼弹簧减振，或是采用有针对性的隔振基础。对于进出水管和水泵相接处，应使用弹性托架、支架等，以保证通过减振降噪措施实现控制目标。

结语

现代建筑越来越人性化，对给水系统的要求随之不断提高。因此，应对现代建筑供水系统如何科学合理地进行设计、施工，才能确保建筑供水系统运用安全、正常、高效。

参考文献

[1]陈特，王北艳.《谈住宅建筑生活给水排水系统设计》[J].山西建筑，2012（15）

高层建筑给水系统分析 篇7

1 工程概况

工程地处安徽省合肥市, 位于百草街、文曲、皖水路和创新大道之间, 建筑给水系统设计建筑面积91543.8 m2。地下建筑3层主要为厨房、车库及设备用房;1~24层为餐厅、培训中心、宿舍及科研实验室;整栋建筑用水作业面广且需求较大。建筑高度99 m;建筑分类为一类;耐火等级为一级。

2 给水系统理念和规范

给水系统设计要遵从系统性概念, 把握各共生要素之间的逻辑关系, 遵从目的性、整体性、协调性、适应性和综合性等原则。给水系统节水优化设计是一项系统性工作, 需要遵循科学的设计方案。确定了给水系统优化设计要求, 明确可以采取的措施及主要问题, 针对目标寻找综合优化方案, 寻求方案最优值, 进行评价和决策, 达到理想的节水效能。

世界各国对给水系统节水均有一定的研究, 并制订了相应的规范。英国于上世纪90年代即执行BREEAM评价体系, 由BRE评判建筑绿色等级。我国于2006年执行《绿色建筑评价标准》, 将节水作为“四节一环保”的核心指标。制定了《民用建筑节水设计标准》GB 50555-2010、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB 50400-2006等技术规范。要求节水器具需满足《节水型生活用水器具》CJT164-2014、《坐便器用水效率限定值及用水效率等级》 (GB25502-2010) 、《淋浴器用水效率限定值及用水效率等级》 (GB28378-2012) 等标准的要求。

3 高层建筑节水关键技术分析

3.1 用水器具的节水技术

所有器具应满足《节水型生活用水器具》CJ-164及《节水型产品技术条件与管理通则》GB18870的要求, 提升用水器具节水能力是最直接改善建筑节水效能的方式, 应用节水型器具为本项目节水最关键的技术。

水龙头在办公生活区域均为最常见用水器具, 对其启闭和用水进行控制, 继而实现节水的节水型龙头效果显著。此类措施主要从三个方面着手, 即限制流水量、杜绝滴漏情况和缩短防水时间, 目前应用较为成熟的有陶瓷阀芯水龙头、感应式水龙头、充气水龙头及一些新型节水龙头。

便器节水是在其确保卫生、功能及既有能力前提下, 做到一次冲水量低于6 L。该技术对便器和配件的精密度、硬度、耐磨性和光滑度均有较高的要求, 通过结构的改良和冲洗力度的强化, 实现节水设计效果。目前节水便器主要有两档式、超节水型和直排节水型等。

3.2 雨水利用和中水回用技术

雨水较好的水质经少量工艺处理, 其用途广泛, 在冲厕、绿化和景观等场所效能显著。根据水质情况、收集位置和用途不同, 雨水利用主要有直接利用技术、综合利用技术和间接利用技术。屋面雨水利用对材料的选择非常关键, 其不仅影响回收水质条件, 且对屋面的防水、防腐要求较高。雨水收集和利用系统最主要为雨水初期弃流设备和调蓄使用装置。雨水间接利用目前主要有分散渗透技术与集中渗透技术, 需要根据利用特点以实际条件考虑, 选择最为合适的方案。雨水综合利用技术则为结合前两种技术方案的优势, 针对雨水水质和流量, 统筹安排, 是目前较为先进的节水技术。

中水回用技术主要是针对建筑排出的原水, 首先进行预处理, 然后进行普通的生物处理, 再进行一定的物化处理, 经后处理回到使用系统。随着生物科技高速发展, 接触氧化法与曝气生物滤池法技术稳定高效, 使得中水回用技术广泛应用且达到了较强的节水效能。

4 项目给水系统节水优化措施分析

4.1 项目给水系统分析

本项目给水系统优化核心在于生活给水系统。本工程地下二层至三层为市政供水;四层至五层, 六层至九层由生活变频提升泵供水;十层至二十四层由水泵提升至屋面水箱后下行供水。

4.2 节水优化措施

本项目给水系统以节能节水为目标, 采用合理的给水系统方案, 综合利用各种水资源, 设置完善的供水、排水系统。此部分优化措施需要融入深化改良理念, 在提升技术水平同时节约工艺成本, 生产加工安装全过程严格监管控制质量, 严格执行节水规范要求。

本项目生活用水水源接自市政自来水, 各用水定额采用《民用建筑节水设计标准》要求, 在优化设计之前全面分析了各项用水量, 确保客观条件满足要求。 (1) 采用高灵敏度水表计量 (水表安装率100%) , 按科室、绿化用水、车库冲洗用水、空调补水等设水表计量。 (2) 采取多项管网防漏损措施及节水器具。设置分区供水设备或减压阀, 使各分区最低用水器具配水点的静水压力不大于0.45 MPa, 对供水水压超出0.2 MPa的楼层采用减压阀限流措施。采用性能高的阀门、零泄漏阀门。在冲洗排水阀、通气阀等阀前增设软密封闭阀。 (3) 雨水渗透能力按其汇水面上重现期10年的日雨水设计径流总量设计。室外场地采用绿地雨水就地下渗、聚乙烯穿孔渗透管及渗透式雨水井和雨水口、透水铺装渗透等增加雨水渗透的措施, 降低地表径流, 地面综合径流系数0.70。

生活给水、热水、消防给水等管选用耐腐蚀、耐久性好的管材, 对具体要求进行了参数化规范。给水调节水池、水箱、消防水池或水箱设溢流信号管和溢流报警装置, 给水系统的给水调节水池或水箱清洗时排出的废水、溢流水排至雨水调节池回收利用。所有器具满足《节水型生活用水器具》及《节水型产品技术条件与管理通则》的要求。公共场所的卫生间洗手盆采用感应式并配陶瓷片等密封性能良好耐用的加气水嘴, 公共浴室的淋浴器采用带恒温控制与温度显示功能的可自动调节水温的节水型淋浴器。

5 结语

建筑给水系统节水既节约了建筑效能又保护了环境, 具有重要意义。本项目以系统设计的理念指引给水系统设计过程, 科学融合多项措施, 切实结合项目实际和需要。综合应用水龙头、便器及其他器具节水措施做到节流;通过雨水和中水回用技术做到整个项目用水的开源。

参考文献

[1]张旭.建筑小区节水关键技术及给水系统优化研究[D].济南:山东建筑大学, 2013.

[2]刘彩霞.超高层建筑生活给水系统优化与节能技术[D].成都:西华大学, 2014.

高层建筑给水系统分析 篇8

关键词：超高层建筑,消防给水系统,特点

现代建筑技术的突飞猛进使人类的活动空间不断拓展, 城市建筑向高处延伸也成为社会发展的必然趋势, 超高层建筑也将越来越多。我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 (2005版) 详细规定了超高层建筑的高度范围, 但对于超高层建筑的防火设计却没有相应的规范, 关于超高层建筑消防系统的研究也相对较少[1]随着GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》 (以下简称“消给规”) 在2014年10月1号的实施, 以及将于2015年5月1号实施的GB50016-2014《建筑设计防火规范》, 我们对超高层建筑设计的指导条文越来越丰富, 将为我们继续深入研究提供理论依据。

1 超高层建筑消防系统的特点

1.1 部分超高层建筑消防系统经验总结

本节将举例两个国内现有超高层建筑的消防系统特点, 如下:

(1) 广州塔:建筑高度600米, 采用消防水泵临时高压供水和重力供水方式, 612立方 (低位) 和540立方 (高位) 消防储水池, 用于贮存消火栓、喷淋、大型空间智能灭火装置用水。

(2) 广州电力调度大楼:建筑高度145米, 采用临时高压串联供水方式, 约500立方消防储水池, 用于贮存消火栓、喷淋灭火系统用水。

1.2 超高层建筑消防系统特点分析

(1) 消防给水超压问题。超高层建筑消防系统最显著的特点就是消防给水压力大, 设计不慎便会引起超压。由于建筑楼层较高, 灭火过程中压力不稳定, 尤其是消防水泵启动的一瞬间及其后的灭火初期, 消防给水超压更加显著[2]。故《消给规》对压力作出了基本规定“5.1.6消防水泵性能应满足消防给水系统所需流量和压力的要求;流量扬程性能曲线应无驼峰、无拐点的光滑曲线, 零流量时的压力不应超过设计压力的140%, 且不宜小于设计额定压力的120%;”[3]同时, “6.2.1.3系统最高压力大于2.40MPa时, 消防给水系统应分区供水。”[3], 当消防泵零流量时的压力小于等于2.4MPa, 那么可推出设计压力不得大于2.4MPa/140%=1.71MPa。在这里我估算到底大约多大静高, 便需要进行接力供水。假设消火栓口压力为0.35MPa, 水头损失为0.10MPa, 地下室层高为10米, 那么我们可以粗略算出只要建筑高度超过了116米 (1.71-0.35-0.1-0.1=1.16) 便需要进行接力供水, 通过分区结合减压稳压装置防止消火栓给水系统超压。

(2) 消防用水量大。根据《高层民用建筑设计防火规范》 (以下简称“高规”, 因GB50016-2014《建筑设计防火规范》还没正式实施, 本文还是继续以GB50045-95 (2001年版) 作为参考依据) 中的相关规定, 室内消防系统用水量主要取决于消火栓系统。不同高度建筑的消防用水量均不同。高规将高层建筑室内外消防用水量分为三个部分: (1) 普通住宅:H<50m, 25L/s;H≥50m, 35L/s。 (2) 医院等公共建筑和高级住宅:H<50m, 40L/s;H≥50m, 50L/s。 (3) 高级旅馆等重要建筑:H<50m, 60L/s;H≥50m, 70L/s。当建筑高度超过100m时, 室内外消火栓的用水量都需要大幅度提高。目前国内所采用的大功率消防车是利用高强度水带来协助室内消防管网供水, 一半数城市消防车最高供水高度在50m附近, 采用大功率消防车时可达80m, 对于80m以上的建筑楼层消防车就很难按压力和流量要求供水, 所以当消防水池内水用尽后, 消防车很难保护高度超过80米部分的楼层。当然近年, 也有一些消防车能供超过100米的范围, 甚至能供至600米的高度, 但毕竟还是少数。因此, 超高层建筑室外消火栓的主要作用是用于提供扑救80m以下高度的火灾的用水量。同时可见, 与一般建筑相比, 超高层建筑的消防用水量较大。

2 超高层消防建筑系统的应用实例分析

根据上文提及的消防系统特点和国内消防实例, 本文结合实际工程, 在满足超高层建筑消防系统设计要求的前提下, 着重分析超高层建筑消防系统的多种供水方案, 探讨不同高度建筑消防给水系统的设计重点。

2.1 案例介绍

某建筑工程高度为145.8m, 总建筑面积10.9万m2, 地下有2层, 地上有37层。本建筑属于一类超高层建筑。地下一层有配电设备, 地下二层有消防水泵和消防水池。地上十三层和二十四层均为避难层, 避难层内有水泵房、空调机房和风机房, 建筑顶部设置有停机坪。鉴于该建筑楼层多、功能复杂, 消防系统的设计原则应当是自救为先, 因此, 消防系统中的供水设计就成为重中之重。该工程消防系统主体包括自动喷水系统、室外消防系统、室内消防系统和气体灭火系统等, 根据“高规”中的相关规定, 确定采用的室内、室外消防用水量分别为540m3、324m3。

2.1.1 消防系统设计要点

对于该超高层建筑来说, 建筑高度已远远大于消防车所能达到的80m的最大高度, 因此, 消防系统设计应当遵循“自救为先”的原则, 提高建筑自身的消防能力, 并采取综合消防措施保障建筑安全。消防给水系统的设计要点为: (1) 消火栓栓口压力一般需要大于等于0.35MPa。并采取分区给水设计, 消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa, 但当大于0.70MPa时应设置减压装置; (2) 消防给水系统的压力应当小于等于2.5MPa; (3) 如前述估算, 静高约116米便需要进行接力供水。

2.1.2 消防给水方式设计

(1) 减压分区给水系统。减压分区即减压阀减压分区, 是根据减压阀的系统压力限值将消防给水系统分为若干分区, 各分区由地下二层的消防泵组统一供水, 中、低区通过减压阀减压后再供水。与并联分区供水设计相比, 减压分区供水设计在中、低区分别增设了一组减压阀并相应减少一组消防泵, 可降低各分区供水压力, 但是减压阀的可靠性成为了消防给水系统安全稳定的关键所在, 一旦发生故障, 将严重影响整个消防系统的稳定运行, 因此, 其可靠性并不高。且这种供水方式极容易违反了《消给规》的5.1.6和6.2.1的规定造成超压, 故不推荐采用这种供水方式。

(2) 串联分区重力给水系统。串联分区给水设计需要结合避难层的设置串联加压各区水泵, 以此来满足各分区的消防供水需求。低区消防用水由避难层的消防转输箱供给, 中、高区则由避难层内的串联消火栓和消防水箱供给。虽然此种方案的前期投入较大, 但系统稳定性较高, 可考虑使用。甚至如果结构专业允许, 可把540m3的消防水池放置于最顶层, 顶部10层采用临时高压给水系统供水, 其下采用重力常高压系统供水。结构专业还可以利用该消防水池作为阻尼器用。这种供水方式更为安全、一举两得。遇到极端情况, 如电缆井着火, 水泵无法启动供水时, 整栋楼大部分区域依然能够正常供水。故推荐此供水方式。

3 结语

面对我国超高层建筑规模不断扩大的发展趋势, 分析总结超高层建筑消防给水系统的特点并总结应用经验, 对于提高我国超高层建筑的消防技术水平具有重要价值。

参考文献

[1]黎培莉.高层建筑消火栓及自动灭火系统设施验收与维护管理[J].中华民居 (下旬刊) , 2013, 04∶352-353.

[2]王磊.浅议重力供水消防系统在超高层建筑中的应用[J].化学工程与装备, 2013, 07∶179-181.

高层建筑给水系统分析 篇9

1 民用建筑消防系统存在的问题

在民用建筑中, 进行火灾补救的方式主要是“内攻为主, 强攻近战”的方式, 这样的方式可以很好地保证消防现场的给水水压, 为消防员的人身安全提供一定的保障。

例如, 以某建筑火灾现场为例, 对其消防给水系统的设计, 仅考虑到室内和室外的消火栓系统, 根据火灾的延续时间对消防的用水量进行设计, 这就不能保证在救火过程中, 长时间的进行连续性供水, 导致在补救火灾的过程中, 常常采用消防接合器进行室外供水。

一些高层民用建筑中, 其消防给水系统的室内消火栓最大供水量为40L/s, 通常, 每支水枪的水流量要大于5L/s, 这使的最多只能同时使用8 支水枪, 而最长的供应时间仅为3h、用水量最大为240m3。这种供水方式的主要缺陷在于只适用于火灾初期的补救中, 而其最多同时使用8 支水枪, 因为往往火灾现场比较混乱, 使得难以控制在同一时间开启、同一时间关闭的水枪数量。如果消火栓在同一时间开启的数量过多, 就会使得网内的压力降低, 一旦压力不足, 就会导致较高区域不出水现象发生[1]。这种情况一旦发生, 不仅不能达到救火目的, 还会使得消防员的人身安全受到威胁。

2 民用建筑室内消防给水系统的的设置

2.1 消防水池设计

一般情况下, 民用建筑室内消防给水所采用的方式为直接供水方式, 其相仿给水系统可以采用同一个消防水池。通常这种水池被设置在建筑的最底层, 如果不考虑对其进行续水的情况下, 水容量应当可以满足在火灾发生时, 所有消防用品同时开启的用水量。例如:室内和室外消火栓、水幕、自动喷水设备以及泡沫系统等。在考虑对其续水的情况下, 对容量进行设计时, 可以按照火灾持续的时间对续水量进行设计。在对其的补水设计中, 所采用的设备应当具备全自动化, 并且补水设备能够提供充足的供水量。

另外, 对一些设置有多个消防水池的情况, 还要对其分别设置补水口[2], 还可通过在房顶增设供水箱, 进行设置旁通管连接消防管。这样就可以既保证蓄水池的蓄水量, 又在一定程度保证消防水在同时开启时的压力要求。

2.2 消防水泵系统设计

当民用建筑中, 室内消防给水系统采用的是直接给水的方式时, 消防水泵的工作方式主要有以下三种:

第一, 为室内消防系统和喷水系统设置机组分别为高、中、低当的水泵方式;

第二, 为自动灭火喷水系统以及室内消防系统分别设置一组水泵的方式;

第三, 室内消防系统和自动喷水系统共同使用一组水泵的方式。

在这三种方式中, 最为常见的是第一种方式, 因为他可以按照室内的消防系统的高、中、低档, 分别对自动喷水系统的高、中、低档设置水泵组。并且考虑了小于1.0MPa的净水压力和小于1.2MPa的管道工作压力的需要。按照实际的要求, 对水泵组进行选择, 使得这种方式存在着最高的稳定性和安全性。

在对水泵组进行设置的过程中, 无论采用哪种消防水泵都需要按照设置规范进行一运一备或者是两运一备的方式。在利用管道直接为消防用水系统供水时, 要保证消防水泵系统中备用泵的工作量大于水泵组的工作量。此外, 对于消防水泵组的吸水管设置应该在两条以上, 并保证任何消防水泵的吸水管都可以通过消防设置的所有用水量[3]。而且消防水泵组内的吸水管都要安装可供控制的阀门, 以备在应急使用的过程中能够合理使用。需要注意的是每个吸水管之间要利用管道进行相互连接。对于吸水管的吸水口应设置在消防水池的底部, 而且这一吸水口还要具备将消防水池里的水吸干净的能力, 这是保障在应急状况下用水量充足的条件之一。

3 结束语

在民用建筑中, 消防工程中最为重要的便是给水系统, 它是达成消防目标的关键环节。对民用建筑中消防系统进行设计时, 主要要遵循的原则是“预防为主, 防消结合”。另外, 在对其进行设计时, 还要注重系统的安全性和可靠性, 以确保配套设施系统的功能完善, 如烟感报警及手动报警系统、喷淋系统、防排烟系统等联动控制, 这些方面的内容直接关系到在居民的人身财产安全, 同时关系到国家的财产安全, 因此其占据着十分重要的地位。

摘要：对于民用建筑室内的消防给水系统的设置, 一定要按照安全性和可靠性的原则进行, 并且要选择经济合理的供水形势。在一般的消防给水形势上, 一般采用串联的方式进行给水。因为对竖向的立管有所减少, 因此其可靠性得到的提升。

关键词：民用建筑,室内消防给水系统,设置技术

参考文献

[1]郑建英.民用建筑室内消防给水系统的设置技术[J].中国高新技术企业, 2010, (34) :162-164.

[2]王伟.高层民用建筑应急干式消防给水系统设计[J].消防科学与技术, 2012, (05) :517-519.

高层建筑给水系统分析 篇10

1 变频调速的基本原理

由离心泵原理, 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。对于用水经常变化的场合, 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。

在生活给水系统中采用变频泵调速控制, 具有节能, 供水压力可调等突出优点, 在国内外获得了愈来愈广泛的应用。我们知道, 三相交流电动机的转速与频率、极数及转差率之间的关系如下:

其中:n-每分钟的转速;f-交流电的频率;s-转差率;p-磁极对数。

在三相电动机中对转速的调节有多种方法, 如通过调整交流电的频率、电动机的极数以及转差率来实现。以往人们通过对电机的极数变化来调整电机的转速, 很少采用频率调节, 但随着电力电子技术、微电子技术的发展, 变频控制技术的不断成熟, 人们发现通过调整电源的频率调速要比通过调整电机的极数与转差率调速方便得多, 效果也好得多。所以现在, 一般我们对三相交流电动机进行转速调整都通过调节三相交流电的频率来实现, 其应用范围越来越广, 以下是其在智能建筑中的一些应用。

2 变频器在恒压自动供水系统中的应用

在智能建筑日益增多的今天, 供水问题成为业主比较关心的问题, 所以变频恒压自动供水便提上了日程。以前在一般建筑的建设中往往需要建设一个二次加压供水泵房并采用变频器实现恒压自动供水。一般情况下, 为保证建筑的供水正常, 在设计时往往设计成“一用两备”三台水泵。由一台变频器 (附加PID调节器、单片机、PLC等器件构成控制系统) 拖动三台水泵循环运转。与空调水泵控制不同, 恒压供水自动控制系统通过压力传感器采集管网中的压力并将其转换成模拟信号进行变频控制。这样变频恒压水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置, 为局部加压供水开辟了新的途径。另外由于水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系, 所以水泵调速运行的节能效果非常明显, 平均耗电量较通常供水方式节省40%。与可编程控制器结合使用, 可实现循环变频, 电机软启动, 具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能, 工作稳定可靠, 大大延长设备的使用寿命。下面以辽宁省某市办公楼供水系统为例介绍其原理。

办公楼恒压供水采用三台水泵, 其中1#泵为主泵, 2#、3#泵为备用泵。首先, 1#泵由变频器供电工作, 水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变, 以保持管网压力的稳定。用水量大时, 变频器输出频率升高;用水量小时, 频率降低。当频率上升到50Hz (即水泵全速运转时) 仍不能满足供水需要时, 则PLC自动将1#泵切换到工频运行, 1#泵由电网供电全速运行, 2#泵由变频器供电投入运行, 如果2#泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求, 则PLC自动将2#泵切换到工频运行, 3#泵由变频器供电投入运行, 依此规律逐个投入运行;当1#～2#泵都处于工频全速运行方式, 3#处于变频运行工作方式时, 如果此时用水量减小, 变频器输出频率下降, 当频率到达一定的下限时, 供水量仍大于用水量, 则系统自动将3#泵停止运行。同样, 3#泵停机后, 如果此时供水量还大于用水量, 则系统自动将2#泵停止运行, 依此类推。如果此时用水量又大于供水量, 则系统自动将2#泵由变频器供电运行, 所有水泵电机从停止到满载工作及从满载工作到停止都由变频器来控制, 实现带载软启动, 避免启动冲击电流和启动给水泵电机带来机械冲击, 保证管网压力稳定, 满足大厦的正常供水。

3 恒压变频供水泵的节能分析

恒压变频供水设备的节能主要依赖于变频泵。现将变频和调节阀门这两种方式调节流量时的泵的轴功率加以比较。图1中, 如果关小阀门使流量由QA减小到QB, 则泵工作在工况点C, 泵的轴功率为:

通过变频调节流量到QB, 则泵工作在工况点B, 此时泵的轴功率为:

两种情况下泵的轴功率之差为:

由于B、C两点的效率相差不大, 则

这便是变频调速的节能数值, 它跟图1中阴影部分的面积成正比。

既然水泵变频有这么大的优越性, 哪么是不是变频就可以节能。变频就是从0～400Hz随意变呢。答案是否定的变频也有一定的范围, 也有一定的影响因素。但同时应该引起注意的是, 影响变频调速节能效果的因素很多, 如果盲目选用, 很可能事与愿违。

4 影响变频调速范围的因素

水泵调速一般是减速问题。当采用变频调速时, 原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生较大的变化, 另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素, 都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以实现节能的目的。因此, 变频调速不可能无限制调速。一般认为, 变频调速不宜低于额定转速50%, 最好处于75%～100%, 并应结合实际经计算确定。

4.1 水泵工艺特点对调速范围的影响

理论上, 水泵调速高效区为通过工频高效区左右端点的两条相似工况抛物线的中间区域OA1A2 (如图2所示) 。实际上, 当水泵转速过小时, 泵的效率将急剧下降, 受此影响, 水泵调速高效区萎缩为PA1A2图2中Ho B为管路特性曲线, 则CB段成为调速运行的高效区间。为简化计算, 认为C点位于曲线OA1上, 因此, C点和A1点的效率在理论上是相等的。C点就成为最小转速时水泵性能曲线高效区的左端点。

因此, 最小转速可这样求得:

由于C点和A1点工况相似, 根据比例律有 (QC/Q1) 2=HC/H1;

C点在曲线H=Ho+S·Q2上有:

其中, HC、QC为未知数, 解方程得:

根据比例律有:nmin=no×[H0/ (H1-S·Q12) ]1/2。

4.2 定速泵对调速范围的影响

实践中, 供水系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵, 不可能将所有水泵全部调速, 所以一般采用调速泵、定速泵混合供水。在这样的系统中, 应注意确保调速泵与定速泵都能在高效段运行, 并实现系统最优。此时, 定速泵就对与之并列运行的调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况:

(1) 同型号水泵一调一定并列运行时, 虽然调度灵活, 但由于无法兼顾调速泵与定速泵的高效工作段, 因此, 此种情况下调速运行的范围是很小的。

(2) 不同型号水泵一调一定并列运行时, 若能达到调速泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相等。则可实现最大范围的调速运行。但此时调速泵与定速泵绝对不允许互换后并列运行。

4.3 机效率对调速范围的影响

在工况相似的情况下, 一般有N∝n3, 因此随着转速的下降, 轴功率会急剧下降, 但若电机输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频, 都会使电机效率下降过快, 最终都影响到整个水泵机组的效率。

5 结束语

通过以上分析, 我们知道变频器在智能建筑中的应用非常广泛, 也非常有效。这也是笔者在实际工作过程中使用变频器在智能建筑电气自动控制系统中实现节能或控制的具体体会。变频器在智能建筑中的应用还远远不止这些, 其他系统如空调、通风、都有广泛的应用。可以相信, 它的应用将随着电子技术的发展与变频器的不断更新会越来越广泛, 将会给国家和个人带来巨大的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]姜乃昌.及水泵站 (第四版) 北京:中国建筑工业出版社, 2005.

高层建筑给水系统分析 篇11

关键词：住宅群 消火栓 给水

0 引言

近几年来，小高层住宅群设计风靡全国，顺德地区也渐渐出现了例如信合花苑、雍景豪苑、嘉信城市花园等热销的小高层住宅楼。最初小高层住宅群只是几万m2，现在十几、几十万m2小高层建筑群也是司空见惯。所谓小高层住宅这里指总高十一二层的住宅，此类住宅往往采用一梯四户的模式，一层架空用于绿化、管道转换或设零星的商业网点。档次稍低的，也有架空用做车库，绝大多数则另设地下车库。

1 小高层住宅群的设计特点

小高层住宅群消火栓给水系统设计套用现行《高层民用建筑设计规范》（GB50045-95），往往按如下设计方式：一、消火栓系统单独设置，设临时加压泵房，每个消防栓箱启动泵按钮信号均要接至消火栓泵房，由着火信号自动启动消火栓泵。二、必须设不小于6m3（有的地方消防部门要求为12m3）的消防水箱。当建筑不利点消火栓静水压力低于0.07Mpa时，要设消火栓稳压泵。三、为保证消防水不被动用，单独设消防水池或采用液位限制。

按上述设计，消火栓与生活给水系统各自独立，室外管位紧张，设计困难；另外投资大，影响房地产开发商的开发利润；屋顶设消防水箱，尤其不设稳压泵房的消防水箱间，严重影响建筑立面。更主要的是，最终使用效果适得其反，有必要认真分析。

2 小高层住宅群消火栓、生活给水系统宜合并

小高层住宅群一般为普通住宅，小于等于50m，室内消防栓用水量应为10l/s。如果首层有商业网点按二类商住楼考虑则应为20l/s，若有汽车库按I、II类停车库考虑亦采用20l/s。即使按20 l/s，生活用水量按350L/（人·d）计算，对于8万m2左右的小高层住宅群，消火栓供水量与生活水供水量基本持平，面积再大则生活供水量大于消防用水。显然，生活水与消防水共用管，对于面积越大的小高层住宅群，就水量而言只会更有利于消防。

生活给水供水水压与消火栓供水水压差，经计算为0.12—0.18Mpa左右，完全可以共用设备。如采用变频供水，生活供水减频，消防恢复原频，可克服生活供水采用消火栓水压耗能略高的毛病。

对于小高层住宅群而言，室外给水工程量比较可观，生活给水与消火栓给水系统分开的结果导致室外管道工程量几乎增加一倍；对于有地下小汽车库，总图紧张的小区，有时竟很难找到管道位置。更应引起有注意的是，某些地方消防检查统计表明，单独设置消火栓给水系统竟有1/3不合格，“消防突击检查时运行合格率较低”的原因，恰恰是由于生活给水与消防给水分开的缘故。生活给水系统的增加投入可可以增加售房卖点或住户对物业管理的满意程度，因此生活给水问题普遍受到重视，生活给水泵因常开，开发商甚至愿意选购进口不锈钢泵，物业管理也有完善、规范化的制度。消火栓给水系统则不然，很多只是应付例行公事的消防检查，得不到应有的重视，最终单设消火栓给水系统反倒不安全。

现行消防规范还规定，消防水不能动用。消火栓系统死水一潭，还不允许少量动用，比如绿化灌溉用水。保证半个月或一个月，消防系统换水一次，以防止消防水质的恶化，但最根本的措施还在于消火栓给水与生活给水系统合并。

3 变频或气压给水系统应视为常高压给水系统，可不设屋顶水箱

何谓常高压给水系统，《高规》尚无明确定义。本人个人理解，对于水消防系统而言，无论是准工作状态或消防时，都能保证消防水量与消防水压的要求，即可认为是常高压给水系统。

担心变频或气压给水不能保持常高压的原因，无非是担心电源切换时间以及设备机械故障。实际上生活、消防合用的变频或气压给水系统，为了加强其消防功能，在供电电源设计上下足了功夫，为保证生活给水功能，提高楼宇的档次，开发商也愿意花大价钱购置高级发电机。根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-92）6.1.5.1机组应始终处于准备启动状态，当正常供电中断时，机组应立即启动，并在15s内能投入正常带负荷运行。

对于小高层建筑群而言，即使15s的消火栓供水量，也就是300L，保守点按30s，即稳压罐水容积到600L，也足以保证消火栓系统的安全。

至于设备故障，生活给水泵及消火栓给水泵互相备用，大大增加了设备的安全性。何况山上的水池及管道输送也不是绝对没有故障的可能。随着科技的发展，设备的可靠性还会进一步提高。

设屋顶消防水箱对于大型高层建筑问题不大，但对于小高层住宅群则有异议。如果一次着火区设一个显然做不到万无一失。《高规》未有着火次数的规定，《建规》则规定≤2.5万人为1次，≤5万人为2次。按如今一般人均面积，2.5万人反推算，住宅面积至少也在50万m2以上；按较高的容积率，住宅占地面积也要28万m2，其半径在200m以上。即使屋顶消防水箱在中心位置，管道阻力也相当可观。若每一座小高层都加消防水箱，这种方式即过于原始，造价也高。相反，可靠的生活、消火栓给水合并变频给水系统，则无此弊病。

房地产行业进入市场机制以来，对房屋美观、实用提出更高的要求，出现许多新型建筑，对传统消防方案，提出这样或那样的意见。制定适宜的消防规范举足轻重，能否在保证安全的前提下采取更节省的方案，期望有关消防设计规范不断完善。

4 结论

高层建筑给水系统探析 篇12

关键词：高层建筑,给水系统,原理

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。

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。

参考文献

[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.