高层建筑给水系统的几种方式 

　　　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。　

（1） 分区减压系统 这种系统目前可以说是的，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。系统的组成方式为：、生活水池、水泵、主管道、直接入户管、减压阀、阀后入户管等。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。系统原理：一般由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，并满足要求；但是对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。  

1 高层建筑给水方式的选择　　选择给水方式是高层建筑给水系统设计的关键，它直接关系到给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，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。　　　　高区部分可以采用的分区给水方式有：高位水箱给水方式；变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式。　　高位水箱给水方式可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式和高位水箱串联给水方式，或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压，而减压阀占地面积小，不影响水质，无噪声，国内减压阀产品质量逐渐提高，性能可靠，故采用减压阀减压方式的日渐增多。　　2 给水减压阀的应用　　随着我国建筑给排水科技的发展，近十余年来各种类型进口和国内自行研制的给水减压阀已在高层建筑乃至超高层建筑给水系统中得到广泛应用。实践表明：应用减压阀的给水减压保障系统与传统的中间水箱减压系统相比，有占用空间小、技术特性稳定、压力比调节灵活、使用寿命长、维护管理便捷等优点。但如何保障高层建筑减压阀给水系统的正常工作，使高层建筑用户获得良好的供用水环境，并确保楼宇内消防灭火设施（消火栓、喷洒）遇警显效的作用，离不开对减压阀给水系统科学有序的维护管理。下面结合实际工作经验，对高层建筑给水系统中减压阀的使用及维护管理谈一些体会。　　　　2．1 1用1备的减压阀组应定期轮换工作。大部分高层建筑生活给水减压保障系统，是以给水竖向分区设置的，一般设在每一给水分区总管上。考虑到众多用户的用水可靠安全性，设计时减压阀应两套并列安装（1用1备）。减压通路两侧都辅以闸阀或蝶阀，可启闭任一减压通道，为使并列的两套减压阀通道能正常工作，常规一个月轮流交换一次，搁置时间过长减压通道死水结垢，减压元件阀芯会卡住失效。

高层建筑生活给水系统给水方式的选择

摘要：通过高层建筑生活给水系统各种给水方式的比较，认为根据具体情况采用高位水箱减压给水方式或几种给水方式的结合在是比较合理的给水方式。 

选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。就目前我国城市给水状况而言，水压一般可满足建筑五～六层的生活用水要求，高区部分的供水应根据具体情况确定。《建筑给水排水设计规范》（GBJ15－88）（以下简称《规范》）第2.3.4条规定：“高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区zui低卫生器具配水点处的静水压，住宅、旅馆、宜为300～350KPa；办公楼宜为350～450KPa。”因此，根据《规范》规定的分区给水静水压，兼顾消防给水系统的给水方式，高层建筑生活给水系统高区部分应进行合理的竖向分区。　　高区部分可以采用的分区给水方式有：高位水箱给水方式；变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）第7.4.7条规定：“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……。”我国目前消防给水系统中临时高压制居多，一般高层建筑都设有高位消防水箱。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，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。变频调速水泵不能满足消防贮水量，存在小流量和零流量供水，同时变频控制股价格较高，在高层建筑中采用较少。气压罐给水方式的主要缺点是气压罐调节容积小，同样存在不能满足消防贮水的问题，一般作为消防给水系统中的经常性增压设备，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。由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。　　高位水箱给水方式可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式或高位水箱串联给水方式，或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压。减压水箱占用一定的建筑面积，并且增加了防止生活用水二次污染的困难，有噪音。减压阀造价虽然较高，但占地面积大大减小，不影响水质而且无噪声，国内减压阀产品质量提高，性能可靠，故采用减压阀减压方式的日渐增多。　　高位水箱给水方式在实际中可以按以下情况考虑。　　1、建筑高度50m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式。如果低区部分对供水安全要求较高，可以直接从屋顶水箱引下一根立管至低区管网，该立管上设电动阀门和减压阀，平时电动阀门关闭，在城市给水管网停止供水时打开电动阀门向低区供水。如图1所示。此方式供水安全可靠，充分利用了城市管网的水压，节省能源。这种方式普遍采用。　　2、建筑高度50～80m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水 屋顶水箱——减压阀给水方式（见图2）或高位水箱并联给水方式（见图3）。并联给水方式各分区为独立的给水系统，供水安全可靠，水泵集中布置，便了管理维护，运行动力费较省。但必须设水泵——水箱两套设备，增加了水泵和水箱占用的建筑面积，造价增大，这在大城市尤为显著。减压阀给水方式系统简单，设备费用少，占地面积小，管理维护方便。但是其供水安全性比并联给水较差，运行动力费用较高。目前我国各地供电情况逐步改善，电费比较适中，采用高位水箱分区减压给水方式具有较大优越性。这种情况病区部分有两个分区。此种方式应用较多。如由重庆建筑大学设计的重庆医科大学附属*医院外科大楼，总建筑面积 37756m2，地下有两层，地上有二十三层，建筑高度 89.1m。生活给水系统采用分区给水方式，四层及四层以下由城市管网直接供水，五层及五层以上由贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀减压给水，高区部分有两个分区。　　3、建筑高度在80～110m左右的高层建筑，高区部分*采用高位水箱分区减压给水方式，即贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式，如图4所示。也可以采用高位水箱并联给水方式。这种情况高区部分有三个分区。

常用的高层建筑给水方式  

（一）高位水箱供水方式   

      可分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式。  

1、高位水箱并列供水方式 

      在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。   

  优点：1）各区是独立系统，供水安全可靠； 

        2）水泵集中，管理维护方便；   

        3）运行动力费用经济。   

缺点：1）水泵数量多，高压管线长，设备费用增加；2）分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。  

2、高位水箱串联供水方式

    水泵分散设置在各区的楼层中，低区的水箱兼作上一区的水池。 

  优点：1）无高压水泵和高压管线；  

        2）运行动力费用经济。   

  缺点：1）水泵分散设置，占用较大面积，管理维护不便；2）防震、隔音要求高；3）供水可靠性差。   

3、减压水箱供水方式  

    整个高层建筑的用水量由底层水泵提升至屋顶总水箱，然后再送至各分区减压水箱。  

  优点：1）水泵数量少，设备费用低，维护管理简单；2）泵房面积小，减压水箱容积小。   

  缺点：1）水泵运行动力费用高；2）屋顶水箱容积大，对建筑结构不利；3）供水可靠性差。 

4、减压阀供水方式

  以减压阀代替减压水箱。 

  优点：减压阀不占面积；   

  缺点：水泵运行动力费用高。 _  

（二）气压水箱供水方式  

1、气压水箱并列供水方式

2、气压水箱减压阀供水方式 

  优点：不需高位水箱，不占建筑面积。   

  缺点：运行动力费用高；贮水量小，水泵启闭频繁。  

（三）无水箱供水方式  

    根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，调整出流量并使水泵具有较高工作效率。 

1、变速水泵并列供水方式

2、变速水泵减压阀供水方式 ^ 

  优点：不需高位水箱，不占建筑面积 

  缺点：1）设备费用较大；

            2）管理水平要求高（设备维修复杂）。

          建筑很高，分区数较多时，可根据实际情况混合采用各种供水方式。

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。　

（1） 分区减压系统 这种系统目前可以说是的，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。系统的组成方式为：、生活水池、水泵、主管道、直接入户管、减压阀、阀后入户管等。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。系统原理：一般由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，并满足要求；但是对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。

（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。但是优点也十分*：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不会发生能量浪费。

（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。系统结构：各分区分别设置水泵或调速泵与吸水箱或吸水池，然后按由下到上的顺序启动。优点：供水可靠，能耗少。缺点是：设备分散，水泵等设备多，需要设备层等。 

 

 

 

3.1.1  本规程规定的减压阀主要用于调整给水系统的供水压力，设置于用水设施的上游管道上，适用介质为清洁水，适用于介质温度不大于80℃的场合。

〖条文说明〗3.1.1  减压阀减压具有系统设计简单、避免水质二次污染、既能减动压又能减静压等诸多优点。由于减压阀可根据卫生器具给水配件的允许承压能力或用水点水压的不同要求，调整阀后压力，容易满足用户的水量、水压要求，尤其在高层建筑给水系统中应用，既可减少投资成本，又可节省维护费用。为此，减压阀被广泛采用。

　　其他减压措施有减压水箱减压、减压孔板减压和变频泵分区供水方式等。减压水箱减压，稳压精度较高，但容易产生水质的二次污染；减压孔板减压，出口压力随流量变化而变化，不能减静压，只能在固定流量时稳定减压；变频泵分区供水，超压可能性较小，但设备投资成本较大，运行和维护的费用较高。减压阀可与其他减压措施组合使用，可根据给水工程的具体要求，进行经济性比较，合理选用。

　　本规程所指减压阀的介质为清洁水，介质温度小于80℃，主要针对制定。对于气体、蒸汽和超高温水等介质不适用。

3.1.2  减压阀的设计流量应为设计秒流量，减压阀的设计出口压力，应保证减压分区或用户在zui不利点的用水设施在设计流量时的压力要求，且不应低于0.10MPa。

〖条文说明〗3.1.2  本规程所指设计出口压力为动压，应能满足阀后给水系统zui不利点用水器具在设计流量时的水压要求，是给水减压阀设计计算的重要内容。《建筑给水排水设计规范》GB 50015－2003（2009年版）表3.1.14中所列的生活给水系统、生活热水系统、管道直饮水系统卫生器具zui低工作压力除大便器延时自闭式冲洗阀为0.10～0.15MPa以外，其它卫生器具的zui低工作压力均小于0.10MPa。所以，本规程对减压阀的出口压力不应低于0.10MPa要求，留有适当余地。

3.1.3  减压阀的进口压力不宜大于1.5MPa。

〖条文说明〗3.1.3  进口压力是减压阀的减压比和减压差的主要决定参数，进口压力zui大为1.5MPa，是基于采用2级串联减压，并经气蚀校核，在非气蚀区时，后一级减压阀的出口压力可小于0.35MPa。当进口压力超过1.5MPa时，宜设置分区水箱，与其他标准对超高层建筑的分区相吻合。

3.1.4  减压阀的进口压力宜保持稳定，减压阀的阀前管道不宜兼作配水管。

〖条文说明〗3.1.4  进口压力稳定，出口压力才能稳定，尤其是比例式减压阀。阀前的管道兼作配水管，容易导致进口压力波动，影响减压阀的正常运行。本条规定与现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB 50015－2003（2009年版）第3.4.9条第3款的要求相*。

3.1.5  给水减压阀可分为以下类型：

　　1 按减压原理和结构型式分为：比例式减压阀、可调式减压阀；其中可调式减压阀又可分为直接作用式减压阀和先导式减压阀。

　　2 按适用介质温度分为：t≤45℃ —— 常温型减压阀（简称减压阀）；

　　　　　　　　　　　　　45℃＜t≤80℃ —— 热水型减压阀（设计时需注明）

〖条文说明〗3.1.5  经过二十多年的摸索与实践，我国目前不仅有比例式减压阀、直接作用式减压阀，还有先导式减压阀等多个系列、规格齐全的给水减压阀产品。

　　比例式减压阀为活塞式结构，利用活塞两端不同截面积形成的压力差实现减压。其特点是减压比例稳定、运行平稳、噪声低、体积小、重量轻。

　　直接作用式减压阀为弹簧膜片式（活塞式）结构的可调式减压阀，利用水力差动控制原理，通过隔膜或活塞感应出口压力，与调节弹簧的预设出口压力值相平衡，直接控制阀瓣开启高度，实现减压，其特点是阀后压力可调、运行平稳，适用于小口径（DN≤50）管道。

　　先导式可调减压阀由水力控制主阀、节流阀（设置于进口与主阀的控制腔之间）、减压先导阀（设置于主阀的控制腔与出口之间）等部件组成，利用水力控制原理，通过先导阀（直接作用式减压先导阀）感应出口压力，控制主阀瓣开度实现稳定减压，其特点是出口压力可调，出口压力受进口压力变化的影响程度较小。

    热水型减压阀与常温型减压阀的区别在于其密封部件采用耐温的密封材料。

3.1.6  给水减压阀主要设计参数应符合表3.1.6的规定。

比例式减压阀≤50螺纹（3：2）

2：1

（2.5：1）3：1≤10%P2—≥0.20≤0.1

≥0.20

≥50法兰≥0.23

≥0.25

可调式减压阀直接作用式≤50螺纹

≤3：1≤10%P2≥0.15

先导式≥50法兰

　　　注：1 消防的减压比可为B≤4：1。

　　　　　2  “（）” 内减压比数值为非常规产品，一般较少选用。

〖条文说明〗3.1.6  表中各项数据是依据现有国内减压阀产品的主要技术参数综合确定，是设计时可通用的设计参数，但各厂生产的减压阀产品的技术参数有一定差异，具体选用时，还应详细了解和考证生产厂家的产品及其实际技术参数。

其中：

　　① 减压阀的（无论可调式或比例式减压阀）减压比B，是为了避免减压阀气蚀而确定的参数，包含了减压差和出口压力两个气蚀控制因数。减压比不大于3：1，是参照国外气蚀图并经过减压阀气蚀计算得出的结论（详见图3.3.3），并留有较小的气蚀富裕度，是减压阀设计和气蚀控制的主要参数，应能严格遵守。本规程的减压阀气蚀控制参数未采用GB 50015-2003《建筑给水排水设计规范》（2009年修订版）第3.4.9条1款“阀前与阀后的zui大压差不宜大于0.4MPa，要求环境安静的场所不应大于0.3MPa”的表述方式，主要原因是减压差并非是气蚀和噪声控制的*参数。在消防给水系统的减压阀，由于其平时仅处于准工作状态，平时极少有水流通过，其气蚀和噪声不是首要考虑因素，所以本规程允许其减压比可以放宽到≤4：1，又可确保减压阀正常工作。

　　② 减压阀的zui小动态减压差ΔP，是确保减压阀在出口压力稳定区域内（流量特性偏差范围内）达到设计流量的主要决定参数。由于减压阀自身的阻力较大，尤其是比例式减压阀的zui大有效流通面积仅为同管道公称流通面积的1/3～1/2，而且减压比越大，流通面积越小，在进出口压力的减压差较小的情况下，满足设计流量时的出口压力降低较多，用户水压可能出现减小或无水现象，在设计时除应遵守表3.1.6的要求外，还应详细了解具体生产厂家产品的具体性能参数进行修正，尤其注意了解比例式减压阀的动态减压比与静态减压比的相对关系。可调式减压阀的实际流通面积在同公称尺寸管道的2/3～4/5，因而减压差可相对较小，但一般不小于0.15MPa，减压差小于0.15MPa时应与具体减压阀的生产厂家沟通，产品经流量压差试验且满足要求后，才能用于具体工程。对于减压差小于0.1MPa的，不宜采用减压阀方式减压。

　　③ 减压阀出口压力的动静压升ΔP2，与减压阀的阀瓣回座关闭时的摩擦力、回座关闭后的密封力和调压装置（如先导阀）的精度等因素大小有关，是减压阀出口压力精度的综合表现；各生产厂家的产品有较大差异，一般减压阀的动静压升在0.05～0.12MPa之间，本规程经综合分析后，将动静压升设计参数zui大值定为0.1MPa，比较通用。设计人员应充分了解和注意动静压升这一参数，与给水系统的静压超压和高峰用水时动压满足要求直接相关。

　　④ 减压阀的流量特性偏差ΔP2Q，在流量变化时，对减压阀出口压力影响程度的参数，与阀瓣调节过程中的摩擦力和调压装置的精度等有关，其zui大偏差值还与减压阀的结构形式和固有阻力有关，一般偏差不应大于0.03MPa，所以，3.1.2条将在减压阀出口压力的zui低设计值定为0.1MPa，是考虑该参数之后的结果，以满足zui不利点压力≥0.07MPa的要求。

　　⑤ 减压阀的压力特性偏差ΔP2Y，是考虑进口压力变化对出口压力（动压和静压）影响程度的参数，与减压阀的结构形式和调压装置的结构有关；对于比例式减压阀，由于进口压力变化直接导致出口压力成比例变化，本规程不作考虑。对于可调式减压阀，其调压装置采用进口压力平衡结构的，在进口压力变化时，压力特性变差较小；如调压装置未采用平衡结构的，压力特性偏差较大。本规程规定的压力特性偏差≤10%P2，是基于采用压力平衡结构调压装置的可调式减压阀，对于更好地满足实际工程使用要求较为有利。

3.1.7  减压阀在给水系统的设置方式分为下列几种：

　　　1 单阀减压；

　　　2 并联减压；

　　　3 串联减压。

3.1.8  给水减压阀与阀后减压分区的竖向位置关系可分成下列几种形式：

　　　1 上位进水，减压阀设置于减压分区的上层，向下供水；

    2 下位进水，减压阀设置于减压分区的底层，向上供水；

　　3 中位进水，减压阀设置在减压分区的中部，上、下供水。

〖条文说明〗3.1.8  上位进水，在高峰用水时，zui上层用户的供水压力保障率较高，为减压阀常规设置方法，但减压阀容易产生气蚀，只要气蚀校核过关，尽量选择上位进水方式。下位进水，zui上层用户的供水压力保证率相对较低，减压阀不容易产生气蚀，可设置于地下室、室外等宽敞场所，在设计时应注意出口压力需要一定的富裕度（0.06MPa），减压分区的垂向距离相应减小，出水管道相对加大。中位进水，一般较少采用，可在减压阀上位进水时气蚀校核不过关时选用。

 

     A-上位进水        B-下位进水        C-中位进水

图3.1.8 减压阀阀组与减压分区垂向位置关系示意图

1-给水减压阀组；2-排气阀真空破坏器组件；3-减压分区、

3.1.9  给水减压阀的型式和外形尺寸详见附录A。