變頻器在智能建筑中無塔自動供水器的應用分析
變頻器在智能建筑中無塔自動供水器的應用分析
對于高層建筑，城市給水管網的水壓一般不能滿足高區部分生活用水的要求，絕大多數采用分區給水方式，即低區部分直按由城市給水管網供水，高區部分由水泵加壓供水。選擇給水方式是高層建筑無塔自動供水器設計的關鍵，它直接關系到無塔自動供水器的使用和工程造價。
就目前我國城市給水狀況而言，水壓一般可滿足建筑五～六層的生活用水要求，高區部分的供水應根據具體情況確定。《建筑給水排水設計規范》（GBJ15－88）（以下簡稱《規范》）第2.3.4條規定：“高層建筑無塔自動供水器的豎向分區，應根據使用要求、材料設備性能、維修管理、建筑物層數等條件，結合利用室外給水管網的水壓合理確定。分區最低衛生器具配水點處的靜水壓，住宅、旅館、醫院宜為300～350KPa；辦公樓宜為350～450KPa。”因此，根據《規范》規定的分區給水靜水壓，兼顧消防給水系統的給水方式，高層建筑無塔自動供水器高區部分應進行合理的豎向分區。
高區部分可以采用的分區給水方式有：高位水箱給水方式；變頻調速水泵給水方式或氣壓罐給水方式。《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045－95）第7.4.7條規定：“采用高壓給水系統時，可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統時，應設高位消防水箱……。”我國目前消防給水系統中臨時高壓制居多，一般高層建筑都設有高位消防水箱。在高位水箱有效容積增加不多的情況下，生活貯水與消防貯水同時貯存于一個水箱中，這既經濟又便于管理。高位水箱具有穩壓作用，使冷熱水系統水壓保持平衡，方便洗浴。變頻調速水泵不能滿足消防貯水量，存在小流量和零流量供水問題，同時變頻控制股價格較高，在高層建筑中采用較少。氣壓罐給水方式的主要缺點是氣壓罐調節容積小，同樣存在不能滿足消防貯水的問題，一般作為消防給水系統中的經常性增壓設備，對于高層建筑生活給水一般用于少數樓層水壓不足時的增壓。由于以上諸多原因，目前絕大多數高層建筑采用高位水箱給水方式，盡管高位水箱存在增加建筑荷載和防止生活用水受到二次污染的問題。
高位水箱給水方式可根據《規范》要求采用高位水箱減壓給水方式、高位水箱并聯給水方式或高位水箱串聯給水方式，或者根據具體情況采用幾種給水方式的結合。其中高位水箱減壓給水方式利用減壓水箱和減壓閥減壓。減壓水箱占用一定的建筑面積，并且增加了防止生活用水二次污染的困難，有噪音影響。減壓閥造價雖然較高，但占地面積大大減小，不影響水質而且無噪聲，國內減壓閥產品質量提高，性能可靠，故采用減壓閥減壓方式的日漸增多。
高位水箱給水方式在實際應用中可以按以下情況考慮
1、建筑高度50m左右的高層建筑，高區部分可采用貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥給水方式。如果低區部分對供水安全要求較高，可以直接從屋頂水箱引下一根立管至低區管網，該立管上設電動閥門和減壓閥，平時電動閥門關閉，在城市給水管網停止供水時打開電動閥門向低區供水。如圖1所示。此方式供水安全可靠，充分利用了城市管網的水壓，節省能源。這種方式普遍采用。
2、建筑高度50～80m左右的高層建筑，高區部分可采用貯水池——水屋頂水箱——減壓閥給水方式或高位水箱并聯給水方式。并聯給水方式各分區為獨立的給水系統，供水安全可靠，水泵集中布置，便了管理維護，運行動力費川省。但走必須設水泵——水箱兩套設備，增加了水泵和水箱占用的建筑面積，造價增大，這在大城市尤為顯著。減壓閥給水方式系統簡單，設備費用少，占地面積小，管理維護方便。但是其供水安全性比并聯給水較差，運行動力費用較高。目前我國各地供電情況逐步改善，電費比較適中，采用高位水箱分區減壓給水方式具有較大優越性。這種情況病區部分有兩個分區。此種方式應用較多。如由重慶建筑大學設計的重慶醫科大學附屬第一醫院外科大樓，總建筑面積37756㎡，地下有兩層，地上有二十三層，建筑高度89.1m。無塔自動供水器采用分區給水方式，四層及四層以下由城市管網直接供水，五層及五層以上由貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥減壓給水，高區部分有兩個分區。
3、建筑高度批80～110m左右的高層建筑，高區部分推薦采用高位水箱分區減壓給水方式，即貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥給水方式，如圖4所示。也可以采用高位水箱并聯給水方式。這種情況高區部分有三個分區。
4、建筑高度超過110m的高層建筑，最高分區水泵揚程將會很大，壓水管線很長，為避免這種情況應采用高位水箱串聯給水方式（不設中間水箱時采用中間接力水泵方式）。推薦采用高位水箱串聯給水與減壓給水相結合的方式。
高位水箱串聯給水方式的特點是各分區的水泵分散設置，各從下一分區的水箱抽水，下一分區的水箱除供本分區外同時是上一分區的水源，適用于超高層建筑。其優點是避免了設揚程高的水泵和水壓高的壓水管，壓水管也不會很長。其缺點是由于設備分散，管理維護不便；水泵設于樓層對防震、隔音要求高；上區供水受下區影響，安全性較差。串聯給水與減壓給水結合，由于設備（水泵、水箱）減少，節省造價，并有利于管理維護，也減小了震動和噪聲的影響，因而在超高層建筑中采用較多。以上四種情況也有例外。如重慶揚子江假日飯店，建筑高度79.65m，地下一層，地上二十三層，地下一層至二層由水泵——屋頂水箱聯合供水，二十一至二十三層由氣壓給水設備增壓供水。其低區最低配水點所受靜水壓達0.8MPa左右，這是由于該分區給水系統材料和設備承壓能力好并采取了相應防振隔音措施。
綜上所述，高層建筑無塔自動供水器給水方式的選擇應考慮多種因素。當建筑高度50m左右時，低區利用城市給水管網水壓直接供水，高區采用水泵——屋頂水箱聯合供水；當建筑高度50-80m時，高區采用高位水箱減壓閥給水方式；當建筑高度80-110m時，高區采用高位水箱分區減壓給水方式：當建筑高度超過110m時，高區采用高位水箱串聯給水與減壓給水相結合的方式。總之，應根據《規范》規定并結合當地的實際情況及工程的實際情況，確定經濟合理的給水方式。
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