1導讀 前面幾篇文章對變頻供水系統(tǒng)的節(jié)能性進行了分析，文章介紹的計算方式可用于對超高層各種給水系統(tǒng)的綜合效率系數(shù)進行計算，以及進行系統(tǒng)的節(jié)能性判斷，文章以外的部分計算內(nèi)容及結果不再詳述（文字量大），其結論對超高層建筑給水系統(tǒng)選擇及設計的指導意義如下： 1、工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)，當工頻泵提升至水箱的提升高度與其供水范圍基本一致時： A.當供水高度為50m時，其節(jié)能性優(yōu)于變頻供水系統(tǒng)。 B.當供水高度為100m時，其節(jié)能性略遜于合理配置下的全變頻給水設備分區(qū)供水，但差異很小，而變頻供水系統(tǒng)節(jié)能性不穩(wěn)定，其節(jié)能效果，因設計而異、因設備而異、因實際用水工況而異，且全變頻給水設備分區(qū)供水一次投資大、設備維護相對復雜，在其節(jié)能性不確定且節(jié)能比例可能很小的情況下，采用全變頻給水設備的投資回報年限可能很長。 C.當單水箱供水區(qū)域接近100m時，重力供水最下部分區(qū)采用合理配置下的全變頻給水設備供水，其整體供水節(jié)能性優(yōu)于單水箱全重力供水系統(tǒng)，但差于分區(qū)工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)。 2、工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)，當其提升高度與供水范圍基本相等時： A.當提升高度不小于100m時，提升高度增加，其綜合效率系數(shù)基本保持不變，即當工頻泵提升至100m時的效率系數(shù)與水泵提升至150m時的效率系數(shù)基本相等。 （以前文計算模型為例，2種方式綜合效率系數(shù)均約為0.33~0.34，差異基本可以忽略，究其原因，在于水泵提升高度越高，其供水至用戶的平均有效揚程越高，兩者成正比。） B.當提升高度小于100m，其效率系數(shù)隨提升高度的減小而逐步增加。 （以前文計算模型為例，當提升高度降低至50m時，其綜合效率系數(shù)約為0.38。） 3、供水范圍幾何中心 向供水區(qū)域均為標準層的樓層供水時，同一工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)，其供水范圍的幾何中心越高，其系統(tǒng)綜合效率系數(shù)越高，供水范圍幾何中心越靠近水箱，其節(jié)能性越高。 4、全變頻供水系統(tǒng) 當采用全變頻給水設備供水時，其分區(qū)高度越小，節(jié)能性越高，但存在一次投資增加及投資回收年限變長的問題，個人建議，對于超高層建筑，當采用全變頻供水系統(tǒng)時，一套全變頻供水設備，其供水區(qū)域總高差不宜大于60m。至于是否要進行更細致的設備分區(qū)，應綜合一次投資的增加量和節(jié)省的能耗量確定，當投資回收年限大于5年時，不宜進行更細致的設備分區(qū)。 5、綜合造價 工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)＜重力供水與加壓系統(tǒng)聯(lián)合供水系統(tǒng)＜全變頻給水設備分區(qū)供水系統(tǒng)。采用全變頻給水設備不分區(qū)供水時，綜合造價相對較低，但節(jié)能性差，不應采用。 （關于幾種供水方式的綜合造價比較，在中國知網(wǎng)上有多篇論文進行了闡述，本文不再贅述。但因為不同項目有差異，且設備造價有差異，具體比較應根據(jù)具體項目“定制”計算。） 6、系統(tǒng)形式選擇 從節(jié)能角度、簡化系統(tǒng)和節(jié)省投資的角度，宜優(yōu)先采用工頻泵-高位水箱重力供水系統(tǒng)，為避免轉輸系統(tǒng)壓力過大，個人建議工頻泵提升至水箱的最大高差不宜大于150m，當超過150m時，宜設中間轉輸水箱二次轉輸，宜在各避難層和屋面設置高位水箱，各分區(qū)均采用重力供水（頂部樓層局部加壓），以降低系統(tǒng)單位供水能耗，提高系統(tǒng)綜合效率系數(shù)，最大程度保證系統(tǒng)的節(jié)能性。 對于提升高度150m以內(nèi)避難層內(nèi)設置的重力供水水箱，應采用并聯(lián)轉輸?shù)姆绞椒直媒M直接轉輸至各水箱，保證各分區(qū)供水互不影響。不宜采用逐級轉輸?shù)姆绞剑鸺夀D輸，下級水箱進水的出流水頭無法利用，會降低系統(tǒng)的節(jié)能性，且上區(qū)供水受下區(qū)限制。 不應采用僅在最大轉輸高度處（例如150m處）設重力水箱往下部各分區(qū)減壓供水的方式，此給水方式綜合效率系數(shù)低，能耗大，節(jié)能性差。 2超高層給水系統(tǒng)形式梳理 根據(jù)個人手上現(xiàn)有超高層圖紙及資料，對各超高層項目給水系統(tǒng)形式進行匯總梳理，結果如下： 從上表可以看出，在實際工程項目中，超高層建筑存在如下幾種二次生活給水系統(tǒng)形式： 1）各分區(qū)均采用變頻給水設備加壓供水 ①泵組串聯(lián)疊壓供水 A.地下設備用房設置變頻供水設備，向低區(qū)管網(wǎng)供水，同時向高區(qū)接力泵組轉輸，轉輸水泵組（變頻供水）和低區(qū)供水泵組（變頻供水）合用，轉輸水管接自低區(qū)管網(wǎng)。（方案1） B.地下設備用房設置低區(qū)專用變頻供水設備，向低區(qū)管網(wǎng)供水，同時設置高區(qū)專用轉輸泵組（變頻供水）向高區(qū)接力泵組（無負壓給水設備）轉輸，轉輸水泵和低區(qū)供水泵組分開設置。（方案2） ②串聯(lián)中間水箱加壓供水（方案3） 系統(tǒng)均為加壓供水，對于上部分區(qū)，當?shù)叵率以O備用房內(nèi)設置的泵組無法滿足供水高度要求時，在地下設備用房內(nèi)設置高區(qū)專用轉輸水泵向避難層中間水箱轉輸，避難層設置加壓泵組向高區(qū)管網(wǎng)供水。 2）重力供水與加壓系統(tǒng)聯(lián)合供水（方案4） 此情況下，工頻轉輸泵提升高度一般大于50m，通常間隔不小于1個避難層，提升高度范圍內(nèi)，上部區(qū)域采用重力供水，下部采用位于下級的變頻給水設備供水，重力供水范圍和加壓供水范圍不同項目有不同，部分項目頂部避難層以上采用變頻給水設備供水。 3）重力為主供水系統(tǒng)（方案5） 一般情況下，超高層裙房當功能與上部不同時，裙房采用單獨的變頻泵組加壓供水，裙房以上，可采用設置中間水箱及屋面高位生活水箱重力供水，頂部分區(qū)最上部幾層采用加壓供水，中間水箱宜于每個避難層及屋面均設置，以最大程度的降低系統(tǒng)能耗。 注：按間隔一個避難層設置中間水箱和在避難層連續(xù)設置中間水箱，看似后者多設置了1倍的水箱，但由于后者水箱有效容積也折減了不少，實際增加占地面積及增加造價有限，但節(jié)能效果明顯，對給水系統(tǒng)利大于弊。其次，水箱數(shù)量增加，主要問題在于水箱內(nèi)的水質保證措施，宜對水質情況實行實時監(jiān)測，加強水箱清洗及維護管理，盡可能降低二次污染。 3規(guī)范要求-《建筑給水排水設計標準》 1、條文摘取 1.0.3當建筑物高度超過250m時，建筑給水排水系統(tǒng)設計除應符合本標準的規(guī)定外，尚應進行專題研究、論證。 3.4.2衛(wèi)生器具給水配件承受的最大工作壓力，不得大于0.6Mpa。 3.4.3當生活給水系統(tǒng)分區(qū)供水時，各分區(qū)的靜水壓力不宜大于0.45Mpa；當設集中熱水系統(tǒng)時，分區(qū)進水壓力不宜大于0.55Mpa。 3.4.4生活給水系統(tǒng)用水點處供水壓力不宜大于0.2Mpa，并滿足衛(wèi)生器具工作壓力的要求。 3.4.6建筑高度不超過100m的建筑的生活給水系統(tǒng)，宜采用垂直并聯(lián)供水和分區(qū)減壓的供水方式；建筑高度超過100m的建筑，宜采取垂直串聯(lián)供水方式。 3.5.10給水管網(wǎng)的的壓力高于本標準3.4.2條、3.4.3條規(guī)定的壓力時，應設置減壓閥，減壓閥的配置應符合下列規(guī)定： ①減壓閥的減壓比不宜大于3:1，并應避開氣蝕區(qū)； ②閥后配水件處的最大壓力應按減壓閥失效情況下進行校核，其壓力不應大于配水件的產(chǎn)品標準規(guī)定的公稱壓力的1.5倍；當減壓閥串聯(lián)使用時，應跟其中一個失效情況下計算閥后最高壓力。 3.8.5中間水箱 生活用水調節(jié)容積應按水箱供水部分和轉輸部分水量之和確定；供水水量的調節(jié)容積，不宜小于供水服務區(qū)域樓層最大時用水量的50%。轉輸水量的調節(jié)容積，應按提升水泵3min~5min的流量確定；當中間水箱無供水部分生活調節(jié)容積時，轉輸水量的調節(jié)容積宜按提升水泵5min~10min的流量確定。 2、解讀 1給水分區(qū)高度 1、個人觀點 1）在無集中熱水系統(tǒng)時，給水系統(tǒng)分區(qū)靜水壓力不宜大于0.45MPa，需要注意的是，根據(jù)本條條文說明及09版《建水規(guī)》原條文，此處靜水壓力是指用水點處的靜水壓力，分區(qū)供水控制靜水壓力的目的是防止損壞給水配件，和避免過高的供水壓力造成用水不必要的浪費。 2）因此，分區(qū)靜水壓力0.45MPa的要求針對的是戶內(nèi)（或衛(wèi)生間、廚房等用水房間、用水點處）給水配件或者用水點處靜壓，故當入戶支管上設置了支管減壓閥，或設置了樓層給水減壓閥，控制用水點給水壓力不大于0.2MPa，其給水配件或者用水點靜壓基本能滿足此條文的要求。（《建筑給水減壓閥應用技術規(guī)程》術語2.1.1：給水減壓閥既能減動壓又能減靜壓。） 3）對于支管減壓閥前或樓層給水減壓閥前的管段無需滿足0.45MPa的要求，因為此部分僅有給水管道，當采用符合要求的管材時，其承壓0.45MPa不存在任何問題，支管減壓閥前的管段不應受0.45MPa的限制�？烧{式減壓閥的最大減壓壓力，19版《建水標》并未給出，刪除了09版中最大減壓0.4MPa的要求，即當減壓壓力突破0.4MPa時并不違規(guī)。 4）當設置了樓層減壓閥或支管減壓閥時，閥后配水件處的最大壓力應按減壓閥失效情況下進行校核，給水配件最大承受壓力為0.6MPa，其試驗壓力為最大承受壓力的1.5倍，即為0.9MPa，故在考慮樓層給水減壓閥或支管減壓閥失效的情況下，給水分區(qū)用水點處最大允許出現(xiàn)的壓力為0.9MPa，個人認為此壓力值才是真正控制分區(qū)高度的關鍵所在。 5）分區(qū)高度計算 假設某給水分區(qū)采用恒壓變頻給水設備供水，給水設備位于分區(qū)下部，分區(qū)內(nèi)不設減壓閥組進行進一步分區(qū)，最不利樓層給水壓力（動壓）按0.15MPa計，供水至最不利樓層的水損為5m，則最不利樓層入口靜水壓力為0.20MPa，其最大豎向分區(qū)高度： H=0.9-0.2=0.70MPa，即70m 分區(qū)內(nèi)當用水點動壓超0.2MPa時設置樓層給水減壓閥或支管減壓閥，且應保證給水配件或用水點處靜水壓力不超0.45MPa。（此處忽略了樓層給水壓力和樓層最近用水點處的水損） 以上僅代表個人觀點，如果您覺得不對，那就是我錯了。[免杠聲明] 2、一般觀點 目前非常多的觀點認為分區(qū)靜水壓力0.45MPa，是針對整個給水分區(qū)，包括支管減壓閥前管段。此時，仍以恒壓供水為例，最不利樓層給水壓力（動壓）按0.15MPa計，供水至最不利樓層的水損為5m，則最不利樓層入口靜水壓力為0.20MPa，其最大豎向分區(qū)高度： H=0.45-0.2=0.25MPa，即25m 注： 1）介于衛(wèi)生潔具工作壓力普遍≥0.1MPa，為保證用水的舒適性，個人建議樓層給水壓力不宜小于0.15MPa。 2）分區(qū)高度問題，目前執(zhí)行不一，有些公司甚至用最大靜水壓力0.45MPa去減最不利樓層給水壓力（動壓0.15MPa），得到分區(qū)高度。 3）從規(guī)范條文說明來看，目前分區(qū)高度計算的多數(shù)觀點，并未完全和規(guī)范條文初衷一致，個人覺得存在過度理解的嫌疑。 2 其他 1、3.4.2條衛(wèi)生器具給水配件承受的最大工作壓力不得大于0.6Mpa。 解析： 本條是指在給水配件平時工況下的極限值，當減壓閥損壞時，應按試驗壓力0.9MPa復核。 2、3.4.6建筑高度不超過100m的建筑的生活給水系統(tǒng)，宜采用垂直并聯(lián)供水和分區(qū)減壓的供水方式；建筑高度超過100m的建筑，宜采取垂直串聯(lián)供水方式。 解析： 1）09版《建水規(guī)》3.3.6條文說明：“垂直串聯(lián)供水可設中間轉輸水箱，也可不設中間轉輸水箱，在變頻調速泵組供水的前提下，中間轉輸水箱已失去調節(jié)水量的功能，只剩下防止水壓回傳的功能，而此功能可用導流防止器替代。不設中間轉輸水箱，可以減少一個水箱污染環(huán)節(jié)和節(jié)省建筑面積。” 2）19版《建水標》取消了上述條文說明中有關中間水箱設置的說法，個人理解是：中間水箱雖然存在二次污染及占用建筑面積的問題，但工頻泵-高位水箱重力給水系統(tǒng)節(jié)省造價、簡化系統(tǒng)、降低系統(tǒng)能耗，仍有設置的必要，而且相對于變頻給水設備直接串聯(lián)的方式，其系統(tǒng)更為安全可靠、優(yōu)勢明顯，個人認為，宜優(yōu)先考慮工頻泵-高位水箱重力給水系統(tǒng)，但應采取措施降低水質污染。 3）生活水箱應設置消毒設施，宜設置在線水質監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對供水水質的實時監(jiān)測、智慧水務綜合信息遠程管理與數(shù)據(jù)分析。水箱分格，并按要求定期對水箱進行清洗，清洗消毒單位應具有相應資質。 4給水形式選擇 生活供水設備作為日常高頻率運行設備,其長期運行能耗應是設計方案的重要考慮內(nèi)容，在設備可靠性方面，由于重力給水機電設備數(shù)量少，潛在故障少，壓力穩(wěn)定，是一種比較可靠的給水方式，即使斷水斷電，水箱內(nèi)的存水仍可供應一段時間，設備維護較變頻給水系統(tǒng)簡單、方便，能耗更低，對后期物業(yè)管理成本的降低和建設綠色品牌具有重要意義。 1、對于超高層建筑給水系統(tǒng)，一般情況下，個人理解的給水系統(tǒng)形式選擇順序如下： 1）重力為主供水系統(tǒng)方案5 → 2）重力供水與加壓系統(tǒng)聯(lián)合供水方案4 → 3）串聯(lián)中間水箱加壓供水方案3 → 4）各分區(qū)均采用變頻給水設備加壓供水方案2→方案1 注： 1）當受條件限制時，如避難層或屋面面積受限，無法設置中間水箱或水箱有效容積無法保證時，可根據(jù)上述方案的特點靈活選取相應給水系統(tǒng)形式，選擇順序宜按上述方式。 2）當塔樓存在不同功能的用水單位時，應根據(jù)甲方或物管要求，采用合理的給水系統(tǒng)形式，通常情況下，當辦公樓內(nèi)設置酒店時，酒店給水需要采用單獨的給水系統(tǒng)，包括設置酒店專用的轉輸水箱、轉輸水泵、變頻給水設備等。 3）當設有集中熱水系統(tǒng)時，應充分考慮熱水系統(tǒng)設備設置位置及面積，冷水分區(qū)應保持與熱水系統(tǒng)一致，水箱及設備位置應便于接管及系統(tǒng)循環(huán)。 2、圖示 （注，當建筑設有裙房時，裙房一般采用獨立的變頻給水設備供水）
