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摘要：本文從目前超高層的常用四種基本供水形式，依據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》ＧＢ５００１５－２０１９（以下稱(chēng)：建水標(biāo)）第３．８．５條表述的理解角度進(jìn)行了計(jì)算分析與探討，對(duì)比此前《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范ＧＢ５００１５－２００９》相應(yīng)部分要求，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于超高層供水系統(tǒng)的中間水箱做了較為評(píng)細(xì)的規(guī)定，彌補(bǔ)了此前的規(guī)范空白，因此此部分計(jì)算探討對(duì)于新的超高層項(xiàng)目給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算提供非常重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；變頻供水；重力供水；二次污染

１前目

隨著如今社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用地緊缺，尤其是在一些大中型城市表現(xiàn)的更為凸出，高層建筑、超高層建筑數(shù)量是越來(lái)越多，各地地標(biāo)性超高層建筑的髙度也在被不斷的刷新人們的視線。據(jù)有關(guān)報(bào)道，截至２０２０年，全球高層建筑數(shù)量達(dá)１７３３座，據(jù)ＣＴＢＵＨ預(yù)測(cè)，２０２１年，全球高層建筑數(shù)量約達(dá)１８５８－１８８３座，其中２０２０年，中國(guó)依然占據(jù)了超過(guò)半數(shù)的高層建筑，２００ｍ以上高樓竣工數(shù)量達(dá)５６座，占比約達(dá)５３％，位居全球第一，其中國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)建好且有較高知名度超高層建筑有位于上海的環(huán)球金融中心大廈、金茂大廈，還有廣州的廣州塔，北京的中信大廈，上海東方明珠等。結(jié)合已有的超高層建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)超髙層建筑的供水系統(tǒng)從以下幾方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析９

２目前常用供水系統(tǒng)形式與計(jì)算分析

超高層建筑功能分類(lèi)比較多，有以住宅為主的超高層，其建筑高度也一般比較低一些，通常高度在１５０ｍ以下居多，功能單一供水系統(tǒng)形式也相對(duì)簡(jiǎn)單。而對(duì)于其他功能復(fù)雜的公共建筑，不僅功能復(fù)雜，供水系統(tǒng)形式也復(fù)雜，建筑高度也比較高，例如廣西華潤(rùn)大廈高度達(dá)４０３ｍ，貴陽(yáng)國(guó)際金融中心Ｔ１髙度達(dá)４０１ｍ，武漢恒隆廣場(chǎng)高度達(dá)３３９ｍ，橫琴?lài)?guó)際金融中心高度達(dá)３３８ｍ，湘江財(cái)富金融中心高度達(dá)３２７ｍ、深圳灣創(chuàng)新科技中心Ｔ１髙度達(dá)３１１ｍ。這些超高層供水系統(tǒng)更為復(fù)雜。因此選擇適合的供水系統(tǒng)，對(duì)于供水安全性，經(jīng)濟(jì)性，是否節(jié)能有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)然通常超高層建筑的節(jié)能節(jié)水的重點(diǎn)也是在高區(qū)供水方案的選一擇上，一般來(lái)說(shuō)只要供水方案合理就能達(dá)到節(jié)水節(jié)能的效果。胃ｇ在《建水標(biāo)》中要求：建筑高度超過(guò)ｌ〇〇ｍ的建筑，宜采用垂直串聯(lián)供水方式。因此在實(shí)際工程中，超高層建筑供水高區(qū)串聯(lián)供水方形式可分為：變頻加壓供水方式、重力供水方式以及泵箱混合式供水方式。其中變頻供水方式在建筑高度不大，對(duì)水質(zhì)要求比較高的超髙層應(yīng)用較多，例如超髙層住宅，酒店等。對(duì)于用水量相對(duì)小，用水時(shí)間長(zhǎng)，用７ｊＣ設(shè)備使用情況不集中，對(duì)水質(zhì)要求不高，有一定節(jié)能要求的公共建筑（例如：辦公樓）應(yīng)用較多。依據(jù)《建水標(biāo)》第３．８＿５條表述，并作為計(jì)算依據(jù)，我們基本可分為以下四種組合供水形式：第一種：由一級(jí)泵（即從低位Ｃ水池吸水的泵，下同）、中間水箱、二級(jí)供水泵（變頻泵組）組成（具體詳見(jiàn)圖１）所示。依據(jù)《建水標(biāo)》第３．８．５條，即有：一級(jí)泵１的供水流量高區(qū)最高日最大時(shí)用水量（＆高），二級(jí)泵２流量應(yīng)為高區(qū)的設(shè)計(jì)秒流量（込＊），此時(shí)中間水箱有效容積Ｆ中＞〇＿５（込髙）〇第二種：由一級(jí)泵、中間水箱、二級(jí)供水泵（變頻泵組）組成（具體詳見(jiàn)圖２）所示。此種供水形式，中間水箱同時(shí)兼顧高一區(qū)（或者中區(qū)）的重力供水，因此依據(jù)《建水標(biāo)》第３．８．５條，即有：一級(jí)泵１的供水流量＆＝整個(gè)中區(qū)加高區(qū)（或者高一區(qū)和髙二區(qū)）最高日最大時(shí)用水量（ａ高），二級(jí)泵２流量應(yīng)為高區(qū)的設(shè)計(jì)秒流量（仏高），此時(shí)中間水箱有效容積應(yīng)為：Ｋ中＞０＿５（０ｈ高）〇第三種：由一級(jí)泵、中間水箱、二級(jí)供水泵（工頻泵組）、高區(qū)高位水箱組成（具體詳見(jiàn)圖３）所示。此種供水形式，中間水箱作為高區(qū)調(diào)節(jié)水箱，因此依據(jù)《建水標(biāo)》第３．８．５條，即有：一級(jí)泵１的供水流量＆＝整個(gè)高區(qū)最高日最大時(shí)用水量（込高），二級(jí)栗２流量應(yīng)為高區(qū)的最高日最大時(shí)用水量此時(shí)數(shù)值上等于ａ＊），此時(shí)中間水箱有效容積應(yīng)為：Ｆ中為（５￣１０ｍｉｎ）２ｈ＃２，高區(qū)高位水箱有效容積應(yīng)為：＆＞〇．５０ｈ髙２ａ第四種：由一級(jí)泵、中間水箱、二級(jí)供水泵（工頻泵組）、高區(qū)高位水箱組成（具體詳見(jiàn)圖４）所示。此種供水形式，中間水箱同時(shí)兼顧高一區(qū)（或者中區(qū)）的重力供水，同時(shí)作為高二區(qū)（或者高區(qū)）調(diào)節(jié)水箱，因此依據(jù)《建水標(biāo)》第３．８．５條，即有：一級(jí)泵１的供水流量＆＝整個(gè)中區(qū)加高區(qū)（或者高一區(qū)加高二區(qū)）最高日最大時(shí)用水量（０ｈＫ），二級(jí)泵２流量應(yīng)為高二區(qū)（或者高區(qū)）的最高日最大時(shí)用水量（込髙２），此時(shí)中間水箱有效容積應(yīng)為：廠中＞（３￣５ｍｉｎ）０１１高２＋〇．５０１１髙１（此處為高一區(qū)或者中區(qū)的最高日最大時(shí)用水量），高二區(qū)（或者高區(qū)）高位水箱有效容積應(yīng)為：廠高為〇－５０ｈ高２〇上述四類(lèi)供水形式計(jì)算，對(duì)于項(xiàng)目中要求水箱容積最小，或者經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)要求嚴(yán)格時(shí)候可以作為參考依據(jù)，當(dāng)然中間水箱可以取值比上述大一些，以策安全，不過(guò)這樣做不僅會(huì)增加了土建荷載及經(jīng)濟(jì)成本以及泵房面積等指標(biāo)，而且水箱容積過(guò)大，經(jīng)常會(huì)造成水源的二次污染，因此設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體情況酌情增加考慮。

３供水設(shè)備的選擇和系統(tǒng)承壓?jiǎn)栴}的考慮

目前，在常見(jiàn)建筑給水系統(tǒng)中水池加變頻調(diào)速栗組供水方式是目前主要采用的供水方式，它解決了低位水池、７ｊＣ泵、屋頂聯(lián)合供水存在的二次污染的弊端。但是在超高層供水系統(tǒng)中，考慮到目前國(guó)內(nèi)變頻泵泵組最大供水能力、輸水管道承壓能力以及節(jié)能供水要求，設(shè)置中間水箱也是超高層建筑基本形式，尤其是對(duì)于高度大于１３０ｍ的建筑，設(shè)置中間水箱顯得非常必要，在實(shí)際超髙層建筑供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高度不太大時(shí)候，一般采用前述圖１及圖２供水形式，當(dāng)建筑高度較大（大于１８０ｍ）時(shí)候可以采用前述圖３及圖４供水形式，至于其他供水形式，例如：減壓陶分區(qū)供水等，其實(shí)本質(zhì)上都是上述四種供水形式的疊加或局部改進(jìn)，其計(jì)算實(shí)質(zhì)并無(wú)太大變化。設(shè)計(jì)中，一級(jí)栗通常為工頻泵組，二級(jí)泵組（如有三級(jí)泵組）可以采用變頻泵組或者工頻泵組加水箱的形式，減少每個(gè)分區(qū)系統(tǒng)工作壓力，以此來(lái)保證供水設(shè)備及管網(wǎng)的安全使用，減輕用水潔具承壓，使得用水點(diǎn)壓力處于舒適區(qū)、節(jié)水區(qū)，同時(shí)減少不必要的水資源浪費(fèi)。此外，實(shí)際工程建設(shè)中還可以通過(guò)使用符合國(guó)家現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的管材、管件，管材與管件采用同一材質(zhì)，以降低不同材質(zhì)之間的腐蝕，減少連接處的漏水的幾率，還可以通過(guò)選用管材與管件連接同徑的管件，以減少管道的局部水頭損失等方式同樣可以起到減小承壓，節(jié)能節(jié)水的效果。

４中間水箱和給排水管井的布置原則

前文提到的中間水箱一般設(shè)置在第二個(gè)避難層（建筑高度高度超過(guò)２００ｍ，需要在更高的避難層增設(shè)），其位置和布置需要結(jié)合建筑體內(nèi)避難層的平面布置來(lái)確定，具體設(shè)置要求與低位貯水池及給水栗房相同，設(shè)計(jì)師完全可以參考相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，此處不再贅述。Ｘ才于給排水管井的布置，要注意的是要考慮不同業(yè)態(tài)的管井分開(kāi)布置，這樣有利于后期的運(yùn)營(yíng)和管理維護(hù)。同時(shí)考慮各種相關(guān)檢測(cè)時(shí)的排水問(wèn)題，在布置給排水管井時(shí)建議預(yù)留有地漏的位置，還需要考慮到避免與其他的機(jī)電管線的交叉，出現(xiàn)施工困難或者凈高不足的情況。

５結(jié)語(yǔ)

在地產(chǎn)存量時(shí)代的今天，作為新時(shí)代設(shè)計(jì)師，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮不同項(xiàng)目實(shí)際情況及客戶(hù)使用要求、適應(yīng)不同項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)精細(xì)化節(jié)約化的計(jì)算分析選擇最為合理的方案，同時(shí)要積極響應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)品、特別是節(jié)能節(jié)水型設(shè)備的推廣應(yīng)用，為我們整個(gè)行業(yè)綠色節(jié)約發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

作者:劉蓉蓉 楊富斌 單位:基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司太原分公司，