對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行合理的豎向分區(qū),是高層建筑給水設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真解決的重要問(wèn)題, 也是高層建筑給水系統(tǒng)區(qū)別于低層建筑給水系統(tǒng)的主要特征。
給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)是指建筑物內(nèi)的給水管網(wǎng)和供水設(shè)備根據(jù)建筑物的用途、層數(shù)、材料設(shè)備性能,維修管理、節(jié)約供水能耗及室外管網(wǎng)壓力等因素,在豎直方向?qū)⒏邔咏ㄖ譃槿舾晒┧畢^(qū),各分區(qū)的給水系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)所服務(wù)區(qū)域供水。
當(dāng)建筑物很高,給水系統(tǒng)未進(jìn)行豎向分區(qū),則底層衛(wèi)生器具必將承受較大的壓力,帶來(lái)一系列問(wèn)題,主要表現(xiàn)為:
① 龍頭開(kāi)啟時(shí)呈射流噴濺,影響使用,浪費(fèi)水量。
② 開(kāi)關(guān)水嘴、閥門(mén)時(shí)易形成水錘,產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),引起管道松動(dòng)漏水,甚至損壞。
③ 水嘴、閥門(mén)等給水配件容易損壞,縮短使用期限,增加了維護(hù)工作量。
④ 建筑下部各層出流量大,導(dǎo)致頂部樓層水壓不足、出流量過(guò)小,甚至出現(xiàn)負(fù)壓抽吸, 造成回流污染。
⑤ 不利于節(jié)能。理論上講,分區(qū)供水比不分區(qū)供水要節(jié)能。
假定某一高層建筑總高為h,總用水量為Q,豎向分成n區(qū),各區(qū)高度相同h/n,用水量相同Q/n,水的密度為r,總的給水能耗為E,每個(gè)分區(qū)能耗分別為E1,E2,……,En 則總給水能耗:
E =E1+ E2 + …… + En
=r(Q/n)(h/n) + r(Q/n)(2h/n) + …… + r(Q/n)(nh/n)
=r(Q/n)(h/n)(1 + 2 + …+ n)
=rQh (n+1)/2n
當(dāng) n—> ∞ 時(shí),E = rQh/2。
上述能耗計(jì)算表明:隨著高層建筑分區(qū)數(shù)的增加,給水總能耗逐漸下降,最大下降值接近不分區(qū)能耗值的50%。
綜上所述,高層建筑給水系統(tǒng)必須進(jìn)行合理的豎向分區(qū),使水壓保持在一定的范圍。 但若分區(qū)壓力值過(guò)低,勢(shì)必增加分區(qū)數(shù),并增加相應(yīng)的管道、設(shè)備投資和維護(hù)管理工作量。 因此,分區(qū)壓力值應(yīng)根據(jù)供水安全、材料設(shè)備性能、維護(hù)管理?xiàng)l件,結(jié)合建筑功能、髙度綜合確定,并充分利用市政水壓以節(jié)省能耗。
高層建筑給水分區(qū)靜壓值究竟多少為宜,目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定。英聯(lián)邦國(guó)家常以15 ~20層作為分區(qū)依據(jù),而國(guó)內(nèi)高層建筑根據(jù)建設(shè)年代不同,分區(qū)壓力差異很大, 如:上海舊有的幾座高層建筑(國(guó)際飯店、和平飯店、上海大廈等)從上到下只有1個(gè)給水 系統(tǒng)(即1個(gè)分區(qū)),設(shè)置屋頂水箱,最低衛(wèi)生器具處的靜水壓力達(dá)0.7 ~ 0.8 MPa;建于 1989年的重慶揚(yáng)子江假日飯店共23層,21層以下均由屋頂水箱供水,最低配水點(diǎn)所受靜 水壓達(dá)0.8 MPa左右。實(shí)踐證明,上述建筑給水系統(tǒng)使用情況良好。而建于1968年的廣 州賓館,分區(qū)水壓是依據(jù)當(dāng)時(shí)市場(chǎng)供應(yīng)的管材附件,預(yù)先安裝并進(jìn)行滲漏試驗(yàn)確定的,其 分區(qū)最大水壓不超過(guò)0.27 MPa。我國(guó)現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50015,以下簡(jiǎn)稱“《建水規(guī)》”)規(guī)定:分區(qū)供水不僅是為了防止損壞給水配件,同時(shí)可避免過(guò)高供水壓力造成不必要的浪費(fèi),故衛(wèi)生器 具給水配件承受的最大工作壓力不得大于0.60 MPa;豎向各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處 的靜水壓不宜大于0.45 MPa,特殊情況下不宜大于0.55 MPa。對(duì)靜水壓大于0.35 MPa的 入戶管(或配水橫管),宜設(shè)減壓或調(diào)壓措施。
在分區(qū)中要避免過(guò)大的水壓,同時(shí)還應(yīng)保證各分區(qū)給水系統(tǒng)中最不利配水點(diǎn)的出流 要求,一般不宜小于0.1 MPa。
此外,高層建筑豎向分區(qū)的最大水壓并不是衛(wèi)生器具正常使用的合適水壓,常用衛(wèi)生器具正常使用的合適水壓宜為0.2 ~0. 35 MPa。為節(jié)省能源和投資,在進(jìn)行給水分區(qū)時(shí)要考慮充分利用城鎮(zhèn)管網(wǎng)水壓,高層建筑的裙房以及附屬建筑(如洗衣房、廚房、鍋爐房等) 由城鎮(zhèn)管網(wǎng)直接供水對(duì)高層建筑供水節(jié)能有重要意義。