高層建筑不同供水方式的選擇和節能設計探析

摘 要：高層建筑物不同建筑高度在用水量方面的差異比較大。高層建筑的生活用水有著不同的供水方式，氣壓水罐供水方式缺點是氣壓水罐的調節容積較小，工頻水泵和高位水箱結合供水方式優點是流量及揚程都是基本恒定，缺點是會產生水箱清理和二次污染等問題，變頻調速水泵供水方式在節約整體建筑面積以及簡化系統等方面更有優勢，但是其節能效果有限。必須結合不同建筑物的用水特點和工程的實際狀況，以確定科學經濟合理的供水方式，對于高層住宅類建筑，宜選取10m以下使用市政管網直接供水的方式，其余可采用變頻調速水泵供水方式，針對高層辦公和酒店等非住宅性建筑，50m～100m高度宜采用工頻水泵和高位水箱結合的供水方式。

關鍵詞：高層建筑；供水方式；變頻調速水泵供水

當前伴隨著逐漸加快的城市化進程，以及國民經濟的快速發展，作為城市來說，因為人口的逐漸密集，所以出現了大量的高層建筑物，不同建筑高度在用水量方面的差異比較大，因此實際操作過程中，往往選取多種恰當的方式聯合供水[1]。這時候需要考慮到多方面的因素，如建筑物的具體用途、類型等等。另外，市政管網壓力狀況等因素也需要被納入其中予以考慮。因此對類型不一致的高層建筑物在用水方面的特點進行分析，讓多種供應方式的優勢得以充分發揮，實現節能、安全的目的，意義十分重大。

1 不同供水方式的優缺點對比

高層建筑的生活用水有著不同的供水方式，一般可以分為氣壓罐供水和工頻水泵與高位水箱結合供水以及變頻調速水泵供水等三種供水方式，有的情況下，結合使用。

1.1 氣壓水罐供水方式（方式一）

該方式就是運用氣壓水罐內部氣體的可壓縮性實現供水的目的。其主要的缺點是氣壓水罐的調節容積較小，一般是作為消防給水以及小流量用戶系統中經常性的增壓設備，而對于用水量很大的高層建筑給水來說，使用的情況很少。

1.2 工頻水泵和高位水箱結合供水方式（方式二）

其特點是水泵在向高位水箱供水的流量及揚程都是基本恒定，通常不會由于用水管網的流量波動而出現改變，且水泵的運行工況由于能夠固定在其特性曲線的一個高效點位，這時候水泵效率最高，最為節能，但是要設置水箱，就勢必會產生以后的水箱清理和二次污染等問題，影響用水質量。此外，由于屋頂的水箱體積和重量較大，在安裝設置時，往往需要一個獨立的水箱間，因為要考慮水箱的承重量，還需增加土建的投資額。

1.3 變頻調速水泵供水方式（方式三）

采用水泵變頻調速的供水方式除了需要設置一個地下水池，還需要購置一套變頻調速的機器設備，但是不再需要在屋頂上設置水箱。整個變頻調速設備是由一個水泵機組與變頻的控制柜構成。在通常情況下，水泵機組當中，僅僅只有一臺水泵變頻運行，其他水泵則處于工頻的狀態或者停機的狀態。為了保持在供水系統中擁有恒定的壓力，處在變頻的狀態下水泵則需要依據水流量的大小，來進行調節電機運轉的速度。同工頻水泵加高位水箱的供水方式相比，水泵變頻調速的供水方式免去了屋頂水箱，節約了建筑使用面積，并在預防與減少出現二次污染方面更加具有優勢[2]。不過變頻調速水泵的供水方式雖然方便簡單，并在目前的高層建筑供水當中普遍使用，但是它的節能效果在實踐當中，也有局限性。所以高度在50m以下的建筑物，采用變頻調速的水泵供水才會有節約能耗的可能性。而對于變頻系統來講，更為適合建筑高度相對比較低，或者在建筑物的低區供水中使用。

2 不同類型的高層建筑物供水方式的選取

高層建筑物的供水方式方案，一般是在水泵和水箱聯合供水與水泵變頻供水的兩種供水方式之間進行的選擇[3]。伴隨著人們的生活水平不斷地提高，供應用水的設備也在不斷地增多，在人們用水量增多的同時，對于水質與水壓的要求也隨之不斷地提高。因此，要選擇安全可靠與能耗較小的供水方式。

2.1 高層住宅類的建筑

水表都是由水務公司進行管理，如果大量的采用方式二進行供水，一定會造成水務公司管理成本的大量增加，必然會遭受到干預與阻止[4]，因此，對于高層住宅，大部分只能夠選擇不超過10m的使用市政管網的直接供水，10m以上采用方式三的供水方式進行供水。

2.2 對于高層辦公與酒店等非住宅類型建筑

樓頂水箱的管理可以由物業公司來完成的，對于一棟大樓而言，增加一個水箱，通常不會對于其物業管理工作引起太大的影響，所以建議選用如下供水方式：低于10m的采用市政管網的直接供水；在10至32m之間可以采用變頻調速的水泵進行供水；在32至50m之間優先選用工頻水泵加高位水箱減壓的供水方式；在50至100m之間的采用工頻水泵加高位水箱的供水方式進行供水。

3 住宅類型建筑物變頻調速式的水泵科學選型

在水泵選型方面，要充分考慮住宅類型建筑物的特點。因為其用水量大，用水量不均勻，而且用水時間變化系數超過了2.3；用水的時間非常長，一般在24小時；并且時間非常集中，一般都發生在用餐時間或者一些特定的時間段內，特別在早上，屬于用水的最高峰時間段，用水量最大而且相對集中，大約占到全天用水量的15%至20%[5]，而且用水的時間幾乎全集中在半個小時內。因此，對于住宅類的建筑，如果簡單的采用變頻水泵用一臺備一臺的方案，顯然非常的不合理，由于住宅類建筑用水的特點，變頻水泵基本不會在高效段運行，資源浪費會非常嚴重。

相關研究表明，伴隨著住宅用戶數量的增多，供水不均系數K值就會出現降低，在理論上講，K值越大，變頻水泵的數量愈多愈節約能源，但是水流量太小的水泵，它的效率就會降低，因此，對于在100至500用戶以及以內的建筑供水區域，選擇泵組的時候盡可能地選用3臺以及以內的變頻泵組；而對于500用戶以上供水的建筑區域，它供水的特點是：K值比較小，總流量比較大，單泵的流量可以控制在平均時流量70%左右，此時，泵組需要最少選用3至4臺，并且需要配備小型泵作為供應小流量的時候使用。而對于少于100用戶供水的區域，它供水的特點是K值很大，總流量卻很小，在供水的高度不高的時候，也可以根據建筑的具體情況選擇氣壓水罐的給水方式。

4 結束語

關于高層建筑供水方式的選擇，不但需要緊密結合建筑物的實際用水特點來確定比較經濟合理的建筑供水方式，而且在變頻水泵的選擇上，更應當根據建筑物的實際用水規律，來選擇搭配合理的水泵組，以求達到真正節約能源的目的。同時，需要進行反復的認真比較和科學地分析來進行方案合理的優化，從而選擇最好的供水方案，以提高建筑物供水的質量和效率。

參考文獻

[1]戎左峻.高層建筑供水模式的選擇與系統能耗分析[J].節能，2011，20（8）：84-85.

[2]王任，朱志峰.高層建筑給水系統的節能與優化[J].工程技術，2011，17（4）：128.

[3]德剛，李傳鋒，沈安文.變頻供水節能中幾個問題的探討[J].自動化博覽，2012，25（3）：29-30.

[4]劉振印.建筑給排水節能節水技術探討[J].給水排水，2010，33（1）：164.

[5]常金秋.建筑給水設計的節水問題[J].上海應用技術學院學報，2010，6（2）：120-123.

作者簡介：王文科（1980-），男，河南南召人，大專學歷，研究方向：建筑水電施工。