一．引言
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)水平的不斷提高，高層建筑的高度和層數(shù)也在不斷地增加。進(jìn)入21世紀(jì)，高層建筑向著層數(shù)更多、設(shè)備更完善、功能更齊全、技術(shù)更先進(jìn)的方向發(fā)展。高層建筑已成為現(xiàn)代化大都市的一種標(biāo)志。高層建筑有別于低層建筑，具有層數(shù)多、高度大、振動(dòng)源多、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)施工材料及管理方面都提出了新的技術(shù)要求。必須采取新的技術(shù)措施，才能確保給水排水系統(tǒng)的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。
二．高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)
由于高層建筑具有層數(shù)多高度大、振動(dòng)源多、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)、施工、材料及管理方面都提出了較高的要求。與低層建筑給水排水工程相比，高層建筑給水排水工程具有以下特點(diǎn)。
1高層建筑給水熱水消防系統(tǒng)靜水壓力大，如果只采用一個(gè)區(qū)供水，不僅影響使用，而且管道及配件容易被破壞。因此，供水必須進(jìn)行合理的豎向分區(qū)，使靜水壓力降低，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
2高層建筑引發(fā)火災(zāi)的因素多，火勢(shì)蔓延速度快，火災(zāi)危險(xiǎn)大，而且撲救困難。因此，高層建筑消防系統(tǒng)的安全可靠性要比底層建筑的高。由于目前我國(guó)消防設(shè)備能力有限，撲救高層建筑火災(zāi)的難度較大，所以高層建筑的消防系統(tǒng)應(yīng)立足于自救。3高層建筑的排水量大，管道長(zhǎng)，管道中壓力波動(dòng)大。為了提高排水系統(tǒng)的排水能力，穩(wěn)定管道的壓力，保護(hù)水封不被破壞，高層建筑的排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置通氣管系統(tǒng)或采用新型單立管系統(tǒng)。另外，高層建筑的排水量管道應(yīng)采用機(jī)械強(qiáng)度較高的管道材料，并采用柔性接口。
4高層建筑的建筑標(biāo)準(zhǔn)高，給水排水設(shè)備使用人數(shù)多，水量大，一旦發(fā)生停水或排水管道堵塞事故，影響范圍大。因此，高層建筑必須采用有效的技術(shù)措施，保證供水安全可靠，排水通暢。瞬間的給水量和排
5高層建筑動(dòng)力設(shè)備多，管線長(zhǎng)，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。因此，高層建筑的給水排水必須考慮設(shè)備和管道的防振動(dòng)和噪音的技術(shù)措施。
三．高層建筑給水排水工程存在的問題
經(jīng)過上百年的發(fā)展，高層建筑的給水排水技術(shù)己日趨成熟，但也存在著許多亟待解決的問題，具體有以下幾個(gè)方面。
(l)節(jié)水、節(jié)能的給水排水設(shè)備及附件的開發(fā)與運(yùn)用。
(2)新型減壓、穩(wěn)壓設(shè)備的研制與應(yīng)用。
(3)安全可靠經(jīng)濟(jì)實(shí)用運(yùn)行管理方便的供水技術(shù)與方式的研究與推廣應(yīng)用。
(4)高層建筑消防技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)。
(5)提高排水系統(tǒng)過水能力，穩(wěn)定排水系統(tǒng)壓力的技術(shù)措施。
(6)低成本高效能的新型管道材料開發(fā)與應(yīng)用。
(7)熱效率高體積小的熱水加熱設(shè)備的研制與應(yīng)用。高速發(fā)展的建筑業(yè)，必將對(duì)建筑給水排水技術(shù)提出更高的要求，為了適應(yīng)和推動(dòng)高層建筑的發(fā)展，必須不斷改進(jìn)和提高高層建筑給水排水技術(shù)，使高層建筑給水排水技術(shù)達(dá)到一個(gè)新的水平。
四．高層建筑給水系統(tǒng)
1高層建筑給排水豎向分區(qū)的必要性和方法。由于高層建筑物總高度大，僅靠室外管網(wǎng)的供水壓力，通常無(wú)法滿足較高樓層用水點(diǎn)的水壓要求，工程中一般采用增壓設(shè)備輔助供水，以產(chǎn)生更大的水壓。如果給水系統(tǒng)不進(jìn)行豎向分區(qū)，則底層衛(wèi)生器具將承受較大的靜水壓力，從而帶來(lái)一系列問題:一是下層給水龍頭流量過大，水流呈噴濺狀，不僅造成浪費(fèi)，而且影響使用;二是上層給水龍頭流量過小，甚至出現(xiàn)負(fù)壓抽吸，造成回流污染;三是下層管網(wǎng)由于承受壓力巨大，關(guān)閥時(shí)易產(chǎn)生水錘，輕則產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，重則使管網(wǎng)遭受破壞;四是下層閥件易磨損，造成滲漏，增加維修工作量。倘使壓力超過管材和設(shè)備的額定工作壓力，還會(huì)造成管材和設(shè)備的損壞。實(shí)踐證明，對(duì)高層建筑實(shí)行分區(qū)供水，是解決上述問題的有效方法。高層建筑的給水管網(wǎng)必須豎向劃分成幾個(gè)區(qū)域。通常分區(qū)的原則如下：充分利用市政給水管網(wǎng)壓力，所以一般用初估法來(lái)計(jì)算低區(qū)層數(shù)；上區(qū)劃分根據(jù)靜水壓力。
2高層建筑給排水給水方式
①高位水箱給水方式。高位水箱供水方式包括水泵和水箱。該方式又可分并聯(lián)供水式、串聯(lián)供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。高位水箱的作用是存儲(chǔ)調(diào)節(jié)本區(qū)的用水量和穩(wěn)壓。水箱內(nèi)的水由設(shè)在泵房?jī)?nèi)的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優(yōu)點(diǎn):一是水箱內(nèi)可儲(chǔ)備一定水量，供水比較安全可靠;二是水壓穩(wěn)定;三是泵啟動(dòng)次數(shù)較少，效率較高;四是設(shè)備費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)較低。其主要缺點(diǎn):一是水箱的設(shè)置占用了一些建筑面積;二是增加了高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，基建投資相對(duì)上升;三是水質(zhì)較易受到污染;四是水箱進(jìn)水時(shí)，產(chǎn)生噪音和振動(dòng)。
②氣壓罐給水方式。氣壓罐的設(shè)備包括離心水泵和氣壓罐。其中氣壓罐為一鋼制密閉容器，供水時(shí)利用容器內(nèi)空氣的可壓縮性存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)水量，并將罐內(nèi)儲(chǔ)水壓送到一定的幾何高度，達(dá)到節(jié)能的目的;二是水泵機(jī)組采用軟啟動(dòng)和循序啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)塔供水。氣壓罐供水的主要優(yōu)點(diǎn):一是一般不需要水箱和水塔，荷載大大減小，尤其適用地震區(qū)的高層建筑;二是罐內(nèi)水質(zhì)不易受污染;三是基建投資較省;四是便于集中管理，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其主要缺點(diǎn):一是供水壓力不穩(wěn)，常出現(xiàn)周期性的波動(dòng);二是氣壓罐容積有限，儲(chǔ)水較少，因而水泵啟動(dòng)頻繁，且水泵在變壓狀態(tài)下工作，不僅效率低，而且增加了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，縮短了水泵的使用壽命;三是由于氣壓罐的有效容積較少，其儲(chǔ)水和調(diào)節(jié)水量的作用遠(yuǎn)不如高位水箱，因而供水可靠性較差。
③變頻泵無(wú)水箱給水方式。變頻調(diào)速水泵，是一種將單片機(jī)技術(shù)變頻技術(shù)和水泵機(jī)組相結(jié)合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水壓與流量可調(diào)的給水設(shè)備。由于變頻泵的水壓和流量可調(diào)，可取消高位水箱。該方式的主要優(yōu)點(diǎn):一是節(jié)能。在保持設(shè)定壓力的前提下，根據(jù)用水量的變化情況隨時(shí)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行，即可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，又能保證運(yùn)行的可靠性;三是調(diào)速全自動(dòng)化，使用方便;四是結(jié)構(gòu)緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調(diào)速水泵的缺點(diǎn):一是變頻器價(jià)格貴，整機(jī)費(fèi)用比其他給水設(shè)備昂貴;二是變頻器對(duì)工作環(huán)境條件(包括溫度濕度灰塵等)要求較高;三是變頻器易受外界電池干擾，影響機(jī)組正常運(yùn)行。
④減壓分區(qū)給水方式。減壓分區(qū)給水方式是利用減壓閥或各區(qū)的減壓水箱進(jìn)行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區(qū)分別設(shè)置水箱，由上區(qū)的水箱向下區(qū)的水箱供水，利用水箱減壓;或者上下區(qū)之間設(shè)置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區(qū)供水時(shí)，先通過干管上的減壓閥，然后進(jìn)入下一區(qū)的管網(wǎng)，依次向下區(qū)供水。特點(diǎn)是供水比較可靠，設(shè)備和管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)約投資，維修管理方便。采用減壓閥減壓方式，各區(qū)不再設(shè)置水箱，可提高建筑面積的利用率。但下區(qū)供水壓力損失較大，水泵能源消耗較大。設(shè)計(jì)時(shí)一般生活給水系統(tǒng)采用可調(diào)式減壓閥;消防系統(tǒng)采用比例式減壓閥。
結(jié)束語(yǔ)
高層建筑給排水設(shè)計(jì)是理論和實(shí)踐結(jié)合非常緊密的專業(yè)。理論上的東西只有拿到實(shí)踐上應(yīng)用才能確認(rèn)其效果，各地方應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用相應(yīng)的措施。隨著高層建筑管材和控制設(shè)備的完善和種類的多樣化，高層建筑的設(shè)計(jì)和施工趨于程序化。這對(duì)設(shè)計(jì)工作者提出更高的要求，必須要鉆研新材料的應(yīng)用和擅于改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以便創(chuàng)新和更適應(yīng)市場(chǎng)要求。
