不同用途高层建筑共用给水系统设计与技术经济分析.pdf

总 第 1 5 2期 2 0 1 4年第6 期 山 西 冶 金 S HANXI METAI URGY r n t a 1 l 5 2 No ． 6，2 01 4 i 生产实践 应用技术 不同用途高层建筑共用给水系统设计与技术经济分析 康怀瑶 ( 山西工程职业技术学院 ， 山西太原0 3 0 0 0 9 ) 摘要 ： 探讨 了高层公共建筑和住宅建筑给水 系统共用的相 关问题 ， 指 出通过合理 的设计和应用 ， 比邻的建筑 可以同时共用一套给水系统， 可以形成较低的初投资以及较低运行能源消耗量和能源费用。 关键词 ： 给水 系统高层建筑经济分析 中图分类号： " 1- V 8 2 1 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 2 — 1 1 5 2 ( 2 0 1 4) 0 6 — 0 0 8 9 — 0 2 高层公共建筑和住宅建筑已经成为当前建筑形 式的主要类型。当前有很多供水方式可以满足高层 建筑物内供水要求 ，其中分区供水方式由于供水可 靠性高是常采用的形式之一。高层公共建筑和住宅 建筑用水量的不均匀性 ， 使给水设计时， 采用不同的 计算方法，一般每栋建筑物都有各自的独立供水系 统【 1 ．2 ] 。由于国情特殊， 很多住宅建筑与公共建筑相 邻，有的物业产权属同一业主。如果两栋建筑比邻 时 ， 可 以根据建筑物 的性质 ， 共用一套给水系统 ， 不 仅可以减少建设投资， 节省设备占用建筑面积， 而且 节约运行成本 ， 减少能耗。 1 工程案例 本案例为某学校高层办公楼和住宅楼，两栋建 筑相邻。 高层住宅楼于 2 0 0 8 年竣工； 办公楼于 2 0 0 9 年竣工。 1 ． 1 高层住宅楼 地上 3 0层 、 地下 2层 ， 层高 3 i n ， 总建筑 面积 3 8 0 0 0 IT I ： ， 在地下 2 层设有 2 0 0 1 1 3 _ 的生活水池( 生活 水池以地下结构为池壁 ， 造价相对另建较低 ) 。 原设计 为 ：生活给水系统最大 日用水量设计为 2 5 2 i n ／ d ； 最 高时用水量设计为 2 4 ． 1 5 m 3 ／ h 。给水系统分为高 、 中、 低三个区， 第一层至第十层为低区， 第十一层至第二 十层为中区， 第二十一层至第三十层为高区 ， 各 区均 采用变频调速供水。 高区、 中区、 低区水泵参数见表 1 。 1 ． 2 办公楼 地上 1 3 层、 地下 1 层， 一层层高 4 ．5 i n ， 第二层 至第十三层层高 3 ．6 m， 总建筑面积 9 3 1 2 In ， 给水 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 1 0 — 1 4 作者简 介 ： 康 怀瑁( 1 9 8 4 一 ) ， 女 ， 硕士研 究生 ， 研 究方 向： 建 筑 给排水工程技术。E — ma i l ：j g x l w w@1 6 3 ． c o m 楼层区域l 规格和型号 l 单 位l 数量l 备注 高区水泵l Q = 6 ．6 7 L ／ s ； H = 1 2 7 m ； N = 1 5 k W l 台 l 2 I 一备一用 中区水泵I Q = 6 ．6 7 L ／ s ； H = 8 0 m ； N = l 1 k W l 台 I 2 I 一备一用 低区水 泵 l Q = 6 ． 6 7 L ／ s ； H = 6 0 m ； N = 7 ．5 k W I 台 I 2 l _ 一 备一用 注 ： 表 中 Q为流量 ； 日为扬程 ； Ⅳ为功率 系统最大日 用水量设计为 1 0 6 ．0 8 m 3／ d ；最高时用水 量设计 为 4 ． 1 4 m 。 给水系统采用下行上给式 ， 竖向 不分区 ，在第一层至第七层采用减压阀减压至 0 ． 2 5 MP a 。 水泵参数为 ： 流量 Q = 2 4 m 3 ／ h ； 扬程 H= 4 8 M； 功 率 N= 5 ． 5 k W。 2 优化设计措施 2 ． 1 原设计中需优化问题 两栋建筑采用水池 、 变频水泵联合供水方式 ， 保 证了供水的可靠性 ， 仍然存在两方面的不足： 一是没 有充分利用 自来水管网原有管压 ， 造成能量浪费 ； 二 是水池 占地面积大 、 工程量较大 、 施工复杂 、 投资需 一 定 的费用。 2 ． 2 优化设计方案 2 ． 2 ． 1 充分利用自 来水管网原有管压 施工前对住宅给水系统设计提 出建议 ：依据室 外管 网压力 ， 将第一层至第 四层设为低 区， 第五层至 第十七层设为中区 ， 第十八层至第三十层设为高区； 中区仍然采用变频水泵供水， 高区采用水箱供水、 水 泵联合给水， 水箱采用 2 2 m 不锈钢水箱 ， 设置水位 控制系统控制水泵运行。水泵参数变化见表 2 。 表 2 高、 中、 水泵参数 —酉 T—— ——— 高区水泵l Q = 1 0 ．5 m 3／ h ； H = 1 2 8 in ； ^ 1 5 k W f 台 i 2 f 一备一 用 } 中区水泵l Q = 1 0 ．5 m 3／ h ； H = 8 0 m ； N = 7 ． 5 k W l 台 l 2 l 一 备一用 l 注： 表中参数同表 1 。 山西冶 金 E - m a i l ： s x y j b i 13 @1 2 6 ． c o rn 第 3 7 卷 因将办公楼第一层至第四层设为低区，利用室 外管网压力， 将第五层至第十三层为高区， 同住宅楼 中区共用变频水泵供水， 所以取消原设计水泵。 2 ．2 ．2 实施共用给水系统 需考虑两楼 同时用水时，应满足中区水流量为 Q l O ．5 m 3／ h 的要求。 住宅楼与办公楼用水峰值正好 错开， 其时间差异见表 3 。 表 3 住宅楼 与办公楼 用水峰值表 经 考察 ， 在实 际工作 期间 ( 星期 一 至星期 五 ) 8 ：0 0以后住宅楼上班、 上学的住户超过 6 5 ％， 剩余住 户最大用水量估算约 3 ． 2 m ／ h 左右； 办公楼 8 ：0 0 — 9 ：0 0 是用水峰值， 最高时用水量设计为 4 ． 1 4 m 。／ h ， 设 计上满足同时用水要求。 住宅楼中区水管道系统最高5 6 m， 办公楼水管道 系统系统最高5 0 ． 1 m ， 水泵扬程均可满足水压要求。 经过近 5年的实际使用 、 监测 ， 中区水系统未 出 现用水量不足或水断流现象，说明系统运行状态良 好 ， 设计正确 。 3 初投资与运行费用分析 3 ． 1 系统设备成本 由于共用系统， 住宅楼水泵由六台降为四台， 变 频器降为一组；办公楼取消水泵，减少了设备初投 资， 两栋楼设备实际投资比原设计投资节约约 3 6 ％ 左右。 3 ．2 建 槭 本 1 ) 办公楼取消了水池( 水箱) ， 节约建设成本， 同 时节省了设备占用面积。 2 ) 住宅楼增加了水箱成本 2万元 ； 由办公楼 至 住宅楼水系统主管道一根 ， 由于长度不长 ， 增加费用 相对较少。 3 ．3 减少运行费用 高区采用水箱供水、水泵联合给水，水箱采用 2 2 m ，在最高和最低水位设有水泵 自动控制装置。 高区住户 8 0户， 每户平均按 3 ． 5 人计算， 平均用水 量 2 5 0 L ／ ( 人 d ) ， 一天用水量 6 5 m] 左右 ， 水泵一天 运行最多三次 ，一次运行约 2 h，理论 用 电量 9 0 k W h。 在四年多的运行期间， 通过不同季节监测， 高区 水泵一天实际运行次数远低于估算值，而且多在夜 间运行。具体见表 4 。 表 4 水泵一天运行次数 夏季运行次数 其他季节运行次数 时间， l1 理论运行 3 3 2 实际运行 2 3 2 O ． 5 ～ 1 中区采用变频调速供水，水泵运行依用水量确 定 ， 最大限度减少能耗。 低区采用市政管网压力， 充分利用现有资源， 对 于水系统而言未增加能耗。 3 ．4 减少维护保养及更换费用 实际使用过程 中， 不仅节省运行费用 ， 同时节省 了人力资源， 降低了管理费用。由于共用泵房， 系统 设备减少， 这可以减少维护费用； 机房无需专业人员 二十四小时值班， 只需不定期巡查， 维护工作量非常 少， 节省了人力资源。 从物业收集数据表明： 住宅楼每一住户随着季节 不同、 用水习惯不同其年平均用水量约为 8 4 m 左右。 低 区系统分析 ： 低区共 3 2户 ， 年 平均用水量约 为 2 6 8 8 m3 左右。 在原设计中， 水泵流量为 2 4 m 3 ] h ， 水泵功率 7 ． 5 k W， 水泵启动时间为 1 1 2 h ； 消耗电能 8 4 0 k W h。表 5 为低区系统年运行成本、 能耗节省 关系表 ， 可以看出采用共用水系统的运行费用 ， 年总 费用节省了 8 4 0 k W h 。 表 5 低区系统年运行成本、 能耗节省关系表 项 目 原设计系统 共 用系统 低区系统用水 量 ／ m 3 2 6 8 8 2 6 8 8 系统能耗 ／ ( k W h ) 8 4 0 O 节省能耗 ／ ( k w h ) O 8 4 0 高区系统采用水泵 、 水箱联合给水方式 ， 经过几 年摸索确定了水箱有效容积， 一般夜间水箱注水， 这 样就可以利用 “ 峰谷电价” ， 同样可 以计算得到共用 系统的运行费用节省量 。“ 削峰填谷 ” 对于电网的作 用： 不仅关系的国家整体电网的经济效益， 还包括相 关的社会效益， 其“ 节能” 作用还是较为明显的。 办公楼用水量未做统计 ，其低区对于本身系统 来讲是没有能耗的。 4 结语 在给水设计阶段，在保证给水可靠性的前提下， 设计者根据不同条件， 应充分考虑现有资源， 实现用 户运行成本大大降低。 在现阶段可以优先在同一业主 的建筑物之间采用给水共用系统。 ( 下转第 1 0 3页)