1导读 前面几篇文章对变频供水系统的节能性进行了分析，文章介绍的计算方式可用于对超高层各种给水系统的综合效率系数进行计算，以及进行系统的节能性判断，文章以外的部分计算内容及结果不再详述（文字量大），其结论对超高层建筑给水系统选择及设计的指导意义如下： 1、工频泵-高位水箱重力供水系统，当工频泵提升至水箱的提升高度与其供水范围基本一致时： A.当供水高度为50m时，其节能性优于变频供水系统。 B.当供水高度为100m时，其节能性略逊于合理配置下的全变频给水设备分区供水，但差异很小，而变频供水系统节能性不稳定，其节能效果，因设计而异、因设备而异、因实际用水工况而异，且全变频给水设备分区供水一次投资大、设备维护相对复杂，在其节能性不确定且节能比例可能很小的情况下，采用全变频给水设备的投资回报年限可能很长。 C.当单水箱供水区域接近100m时，重力供水最下部分区采用合理配置下的全变频给水设备供水，其整体供水节能性优于单水箱全重力供水系统，但差于分区工频泵-高位水箱重力供水系统。 2、工频泵-高位水箱重力供水系统，当其提升高度与供水范围基本相等时： A.当提升高度不小于100m时，提升高度增加，其综合效率系数基本保持不变，即当工频泵提升至100m时的效率系数与水泵提升至150m时的效率系数基本相等。 （以前文计算模型为例，2种方式综合效率系数均约为0.33~0.34，差异基本可以忽略，究其原因，在于水泵提升高度越高，其供水至用户的平均有效扬程越高，两者成正比。） B.当提升高度小于100m，其效率系数随提升高度的减小而逐步增加。 （以前文计算模型为例，当提升高度降低至50m时，其综合效率系数约为0.38。） 3、供水范围几何中心 向供水区域均为标准层的楼层供水时，同一工频泵-高位水箱重力供水系统，其供水范围的几何中心越高，其系统综合效率系数越高，供水范围几何中心越靠近水箱，其节能性越高。 4、全变频供水系统 当采用全变频给水设备供水时，其分区高度越小，节能性越高，但存在一次投资增加及投资回收年限变长的问题，个人建议，对于超高层建筑，当采用全变频供水系统时，一套全变频供水设备，其供水区域总高差不宜大于60m。至于是否要进行更细致的设备分区，应综合一次投资的增加量和节省的能耗量确定，当投资回收年限大于5年时，不宜进行更细致的设备分区。 5、综合造价 工频泵-高位水箱重力供水系统＜重力供水与加压系统联合供水系统＜全变频给水设备分区供水系统。采用全变频给水设备不分区供水时，综合造价相对较低，但节能性差，不应采用。 （关于几种供水方式的综合造价比较，在中国知网上有多篇论文进行了阐述，本文不再赘述。但因为不同项目有差异，且设备造价有差异，具体比较应根据具体项目“定制”计算。） 6、系统形式选择 从节能角度、简化系统和节省投资的角度，宜优先采用工频泵-高位水箱重力供水系统，为避免转输系统压力过大，个人建议工频泵提升至水箱的最大高差不宜大于150m，当超过150m时，宜设中间转输水箱二次转输，宜在各避难层和屋面设置高位水箱，各分区均采用重力供水（顶部楼层局部加压），以降低系统单位供水能耗，提高系统综合效率系数，最大程度保证系统的节能性。 对于提升高度150m以内避难层内设置的重力供水水箱，应采用并联转输的方式分泵组直接转输至各水箱，保证各分区供水互不影响。不宜采用逐级转输的方式，逐级转输，下级水箱进水的出流水头无法利用，会降低系统的节能性，且上区供水受下区限制。 不应采用仅在最大转输高度处（例如150m处）设重力水箱往下部各分区减压供水的方式，此给水方式综合效率系数低，能耗大，节能性差。 2超高层给水系统形式梳理 根据个人手上现有超高层图纸及资料，对各超高层项目给水系统形式进行汇总梳理，结果如下： 从上表可以看出，在实际工程项目中，超高层建筑存在如下几种二次生活给水系统形式： 1）各分区均采用变频给水设备加压供水 ①泵组串联叠压供水 A.地下设备用房设置变频供水设备，向低区管网供水，同时向高区接力泵组转输，转输水泵组（变频供水）和低区供水泵组（变频供水）合用，转输水管接自低区管网。（方案1） B.地下设备用房设置低区专用变频供水设备，向低区管网供水，同时设置高区专用转输泵组（变频供水）向高区接力泵组（无负压给水设备）转输，转输水泵和低区供水泵组分开设置。（方案2） ②串联中间水箱加压供水（方案3） 系统均为加压供水，对于上部分区，当地下室设备用房内设置的泵组无法满足供水高度要求时，在地下设备用房内设置高区专用转输水泵向避难层中间水箱转输，避难层设置加压泵组向高区管网供水。 2）重力供水与加压系统联合供水（方案4） 此情况下，工频转输泵提升高度一般大于50m，通常间隔不小于1个避难层，提升高度范围内，上部区域采用重力供水，下部采用位于下级的变频给水设备供水，重力供水范围和加压供水范围不同项目有不同，部分项目顶部避难层以上采用变频给水设备供水。 3）重力为主供水系统（方案5） 一般情况下，超高层裙房当功能与上部不同时，裙房采用单独的变频泵组加压供水，裙房以上，可采用设置中间水箱及屋面高位生活水箱重力供水，顶部分区最上部几层采用加压供水，中间水箱宜于每个避难层及屋面均设置，以最大程度的降低系统能耗。 注：按间隔一个避难层设置中间水箱和在避难层连续设置中间水箱，看似后者多设置了1倍的水箱，但由于后者水箱有效容积也折减了不少，实际增加占地面积及增加造价有限，但节能效果明显，对给水系统利大于弊。其次，水箱数量增加，主要问题在于水箱内的水质保证措施，宜对水质情况实行实时监测，加强水箱清洗及维护管理，尽可能降低二次污染。 3规范要求-《建筑给水排水设计标准》 1、条文摘取 1.0.3当建筑物高度超过250m时，建筑给水排水系统设计除应符合本标准的规定外，尚应进行专题研究、论证。 3.4.2卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6Mpa。 3.4.3当生活给水系统分区供水时，各分区的静水压力不宜大于0.45Mpa；当设集中热水系统时，分区进水压力不宜大于0.55Mpa。 3.4.4生活给水系统用水点处供水压力不宜大于0.2Mpa，并满足卫生器具工作压力的要求。 3.4.6建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直并联供水和分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采取垂直串联供水方式。 3.5.10给水管网的的压力高于本标准3.4.2条、3.4.3条规定的压力时，应设置减压阀，减压阀的配置应符合下列规定： ①减压阀的减压比不宜大于3:1，并应避开气蚀区； ②阀后配水件处的最大压力应按减压阀失效情况下进行校核，其压力不应大于配水件的产品标准规定的公称压力的1.5倍；当减压阀串联使用时，应跟其中一个失效情况下计算阀后最高压力。 3.8.5中间水箱 生活用水调节容积应按水箱供水部分和转输部分水量之和确定；供水水量的调节容积，不宜小于供水服务区域楼层最大时用水量的50%。转输水量的调节容积，应按提升水泵3min~5min的流量确定；当中间水箱无供水部分生活调节容积时，转输水量的调节容积宜按提升水泵5min~10min的流量确定。 2、解读 1给水分区高度 1、个人观点 1）在无集中热水系统时，给水系统分区静水压力不宜大于0.45MPa，需要注意的是，根据本条条文说明及09版《建水规》原条文，此处静水压力是指用水点处的静水压力，分区供水控制静水压力的目的是防止损坏给水配件，和避免过高的供水压力造成用水不必要的浪费。 2）因此，分区静水压力0.45MPa的要求针对的是户内（或卫生间、厨房等用水房间、用水点处）给水配件或者用水点处静压，故当入户支管上设置了支管减压阀，或设置了楼层给水减压阀，控制用水点给水压力不大于0.2MPa，其给水配件或者用水点静压基本能满足此条文的要求。（《建筑给水减压阀应用技术规程》术语2.1.1：给水减压阀既能减动压又能减静压。） 3）对于支管减压阀前或楼层给水减压阀前的管段无需满足0.45MPa的要求，因为此部分仅有给水管道，当采用符合要求的管材时，其承压0.45MPa不存在任何问题，支管减压阀前的管段不应受0.45MPa的限制。可调式减压阀的最大减压压力，19版《建水标》并未给出，删除了09版中最大减压0.4MPa的要求，即当减压压力突破0.4MPa时并不违规。 4）当设置了楼层减压阀或支管减压阀时，阀后配水件处的最大压力应按减压阀失效情况下进行校核，给水配件最大承受压力为0.6MPa，其试验压力为最大承受压力的1.5倍，即为0.9MPa，故在考虑楼层给水减压阀或支管减压阀失效的情况下，给水分区用水点处最大允许出现的压力为0.9MPa，个人认为此压力值才是真正控制分区高度的关键所在。 5）分区高度计算 假设某给水分区采用恒压变频给水设备供水，给水设备位于分区下部，分区内不设减压阀组进行进一步分区，最不利楼层给水压力（动压）按0.15MPa计，供水至最不利楼层的水损为5m，则最不利楼层入口静水压力为0.20MPa，其最大竖向分区高度： H=0.9-0.2=0.70MPa，即70m 分区内当用水点动压超0.2MPa时设置楼层给水减压阀或支管减压阀，且应保证给水配件或用水点处静水压力不超0.45MPa。（此处忽略了楼层给水压力和楼层最近用水点处的水损） 以上仅代表个人观点，如果您觉得不对，那就是我错了。[免杠声明] 2、一般观点 目前非常多的观点认为分区静水压力0.45MPa，是针对整个给水分区，包括支管减压阀前管段。此时，仍以恒压供水为例，最不利楼层给水压力（动压）按0.15MPa计，供水至最不利楼层的水损为5m，则最不利楼层入口静水压力为0.20MPa，其最大竖向分区高度： H=0.45-0.2=0.25MPa，即25m 注： 1）介于卫生洁具工作压力普遍≥0.1MPa，为保证用水的舒适性，个人建议楼层给水压力不宜小于0.15MPa。 2）分区高度问题，目前执行不一，有些公司甚至用最大静水压力0.45MPa去减最不利楼层给水压力（动压0.15MPa），得到分区高度。 3）从规范条文说明来看，目前分区高度计算的多数观点，并未完全和规范条文初衷一致，个人觉得存在过度理解的嫌疑。 2 其他 1、3.4.2条卫生器具给水配件承受的最大工作压力不得大于0.6Mpa。 解析： 本条是指在给水配件平时工况下的极限值，当减压阀损坏时，应按试验压力0.9MPa复核。 2、3.4.6建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直并联供水和分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采取垂直串联供水方式。 解析： 1）09版《建水规》3.3.6条文说明：“垂直串联供水可设中间转输水箱，也可不设中间转输水箱，在变频调速泵组供水的前提下，中间转输水箱已失去调节水量的功能，只剩下防止水压回传的功能，而此功能可用导流防止器替代。不设中间转输水箱，可以减少一个水箱污染环节和节省建筑面积。” 2）19版《建水标》取消了上述条文说明中有关中间水箱设置的说法，个人理解是：中间水箱虽然存在二次污染及占用建筑面积的问题，但工频泵-高位水箱重力给水系统节省造价、简化系统、降低系统能耗，仍有设置的必要，而且相对于变频给水设备直接串联的方式，其系统更为安全可靠、优势明显，个人认为，宜优先考虑工频泵-高位水箱重力给水系统，但应采取措施降低水质污染。 3）生活水箱应设置消毒设施，宜设置在线水质监测系统，实现对供水水质的实时监测、智慧水务综合信息远程管理与数据分析。水箱分格，并按要求定期对水箱进行清洗，清洗消毒单位应具有相应资质。 4给水形式选择 生活供水设备作为日常高频率运行设备,其长期运行能耗应是设计方案的重要考虑内容，在设备可靠性方面，由于重力给水机电设备数量少，潜在故障少，压力稳定，是一种比较可靠的给水方式，即使断水断电，水箱内的存水仍可供应一段时间，设备维护较变频给水系统简单、方便，能耗更低，对后期物业管理成本的降低和建设绿色品牌具有重要意义。 1、对于超高层建筑给水系统，一般情况下，个人理解的给水系统形式选择顺序如下： 1）重力为主供水系统方案5 → 2）重力供水与加压系统联合供水方案4 → 3）串联中间水箱加压供水方案3 → 4）各分区均采用变频给水设备加压供水方案2→方案1 注： 1）当受条件限制时，如避难层或屋面面积受限，无法设置中间水箱或水箱有效容积无法保证时，可根据上述方案的特点灵活选取相应给水系统形式，选择顺序宜按上述方式。 2）当塔楼存在不同功能的用水单位时，应根据甲方或物管要求，采用合理的给水系统形式，通常情况下，当办公楼内设置酒店时，酒店给水需要采用单独的给水系统，包括设置酒店专用的转输水箱、转输水泵、变频给水设备等。 3）当设有集中热水系统时，应充分考虑热水系统设备设置位置及面积，冷水分区应保持与热水系统一致，水箱及设备位置应便于接管及系统循环。 2、图示 （注，当建筑设有裙房时，裙房一般采用独立的变频给水设备供水）
