超高层建筑给排水设计要点经典汇总概要Word文件下载.docx
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给排水专业设计内容包括:
给排水系统、热水系统、消火栓系统、自喷系统。
项目水源接自城市自来水管网,市政供水水压约为0.20MPa,从市政给水管网引一根DN300mm给水管网进入基地成环状管网供本建筑生活和消防用水。
银星大厦的给水系统形式为:
给水系统采用生活水池-水泵-水箱的联合供水方式,在地下室设生活水池一座和低区、中区生活加压泵各两台,在裙房顶设低区生活水箱一座,在16层避难层设中区水箱（转输水箱一座和供高区水箱的转输水泵两台,在屋顶设高区生活水箱一座。
给水系统的竖向分区如下:
30-31层由高区水箱经屋顶增压泵加压后供给;
23-29层由屋顶高区水箱直接供水;
14-22层由屋顶高区水箱经减压阀减压后供给;
6-13层由避难层的中区水箱供给;
3-5层由低区水箱经增加泵加压后供给;
地下二层-2层由自来水管网直接供给。
1.1本项目给水系统的设计有以下优点:
项目给水系统采用水池-水泵-水箱的联合供水方式,供水安全可靠性高,中低区水泵及转输水泵均采用工频泵,水泵启、停与水箱水位联动,因办公用水量较小,水泵启动次数低,加压设备在前期投入的费用及平时运行费用上相对于变频泵较低,经济性好。
给水系统竖向分为六个区,各分区的压力均小于0.45MPa,减压阀设置较少,各分区给水立管承压较小,管材的造价低,使用寿命长。
1.2本项目给水系统的设计中存在以下缺点:
（1各区给水均由水箱供给,没有有效的利用市政管网水压。
本项目设计时间较早为2002年,设计所依据的规范均为老版本,但近年来国家对建筑设计中的节水节能提出了更高的要求,在《建筑给水排水设计规范》（GB50015-20032009年版、《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012及《民用建筑绿色设计规范》中都明确规定“供水系统应充分利用市政供水压力”,所以有效的利用市政压力是现在建筑给排水设计和审图中非常注意的一个重要问题。
同时随着一些高新技术及设备在给水上的广泛运用,如无负压供水设备等的应用都很好的利用了市政水压。
（2采用高位生活水箱供水虽然供水安全可靠但是存在卫生隐患;
且为保证最不利点的卫生洁具的供水压力,在水箱间需设增压设施。
旧版《建筑给水排水设计规范》中规定只要采取消防用水不被他用的措施,消防水箱和生活水箱可以合用,但在《建筑给水排水设计规范》（GB50015-20032009这样如果建筑物给水系统如采用水池-水泵-水箱的联合供水方式,则屋顶需要设消防水箱和生活水箱两个水箱,增加了结构的荷载,占用了建筑物的空间,同时生活水箱必须保证水质的清洁、消毒和循环,但因为建筑物的用水量的不确定性及一些不可控的人为因素,生活水箱仍存在卫生隐患。
同时由于此系统中仅靠水箱与最高层卫生器具的位置高差不能满足卫生器具的给水压力,所以在裙房、避难层、屋顶的水箱间均增设了增压设备,增加了设备运行的费用。
（3给水系统的竖向分区太多,造成热水系统设备投资过大。
为保证各用水点的冷热水压力平衡,项目的热水系统分区与给水系统分区保持一致,热水系统采用了6套换热设备和循环水泵,投资过大,平时的运行管理费用也增大很多。
2.工程实例（2分析
2.1工程概况:
乾元金融大厦是以办公性质为主的超高层建筑。
项目地下2层为设备用房及银行库房,层高6.6m,地下1层为车库及银行库房,层高6.0m,底层至三十层均为大空间办公用房,一至三层层高5.1米,四层至三十层层高4.2m,三十一层为观光大厅,层高7.2m,本建筑总高度149.4m,建筑面积7.1万平方米,其中12层及22层为两个避难层,一至三层为裙房。
乾元大厦东边为阳光财富大厦,该楼是以办公性质为主的高层建筑,地下2层为设备用房,层高6.6m,地下1层为车库及员工餐厅,厨房,层高6.0m,底层至二十二层均为办公用房,一至三层层高5.1m,四层至二十二层层高均为4.2m,建筑总高度99.8m,建筑面积8.1万平方米。
本着节约投资成本及设备房占地面积的设计思路,乾元大厦、阳光财富大厦的给水系统设计为两座楼共用加压设备。
2.2水源:
水源接自市政自来水管网,水压0.45MPa.,室外分别引两根DN200mm给水管形成环状管网。
2.3生活给水用水量:
生活给水用水量详见表1
。
2.4给水加压系统方案的比较:
本工程给水加压系统有以下几种方案可供选择:
（1各级供水均采用水池-水泵-水箱的联合供水方式;
（2各级供水均选用水池（水箱-变频供水设备-各用水点的供水方式;
（3初级供水采用市政管网-无负压供水设备-各用水点的供水方式,二级供水采用转输水箱-变频供水设备-各用水点的供水方式。
各种供水方式分析比较:
第一种供水方案的优、缺点在上面已经阐述过了在这里不在赘述。
在乾元大厦及阳光财富大厦的给水系统设计中因为两座大厦共用地下室加压设备,所以如果采用此系统,在乾元大厦和阳光财富大厦两座楼的高位水箱中任一个达到最低水位时地下室工频泵都要启动,两个水箱都到达高水位时才能停泵,造成工频泵启动频繁,运行费用增大,所以不是合适的供水方案。
第二种供水方案是将市政管网的水引入地下室生活水箱后由变频供水设备加压后供给各用水点。
该方案的优点为:
地下室水池（水箱的容积保证供水范围内最高日用水量的20%,在市政管网暂时停水时仍能保证供水的可靠性;
变频供水设备可选用3-4台同类型、配备电机功率较小的且水泵效率较高的不锈钢水泵和一台小型立式隔膜气压罐,这样在用水量变化大时解决小流量供水时的节能问题。
缺点为:
a、不能有效的利用市政管网的水压,不符合当前节能的政策要求,地下室水池（水箱体积过大,增加投资费用和泵房面积。
b、高区给水干管承压较高,管材的造价高,使用寿命短。
第三种供水方式的优点为:
初级供水有效的利用了市政管网的水压,同时设备采用变频泵组,符合节能要求。
无负压供水设备的应用需要得到当地自来水公司的许可,且市政管网的管径需要足够大才能不影响其他用水用户,若采用罐式无负压则初级供水无贮存水量,供水安全性差。
分析乾元大厦.阳光财富大厦的市政管网情况,市政管网的压力为0.45MPa,市政主干管管径为DN300mm,从干管引两根DN200mm给水管在基地内形成环网,满足无负压供水的市政条件,且由于供水设备同时供应乾元大厦和阳光财富大厦,高峰期和低谷期的流量差不大,系统不存在低谷期流量过小问题。
为保证供水的安全可靠性,设计时初级供水可选择采用差量补偿箱式无负压供水设备,并合理增大水箱的体积,同时在设备选择时采用多泵并联的形式。
综上所述,乾元金融大厦.阳光财富大厦选用第三种供水方式。
2.5给水系统竖向分区的划分:
因乾元大厦的给水系统与阳光财富大厦共用加压设备,所以给水竖向分区要兼顾两个楼的给水系统,使之保持一致同时使各分区的压力均小于0.45MPa。
两个楼的层高及分区详见图
1所示。
2.6乾元大厦、阳光财富大厦给水系统分区及加压方案:
经方案比较和给水系统的分区计算,乾元大厦、阳光财富大厦给水系统分区及加压方案确定为:
采用并联与串联相结合的供水方式,给水系统共分为四个区。
（1一区:
地下二层至地上四层,由市政自来水直接供给。
（2二区:
地上五层至十三层,由地下二层生活水箱及本区箱式无负压供水设备联合供水。
（3三区:
十四层至二十二层,由地下二层生活水箱及本区箱式无负压供水设备联合供水。
（4四区:
二十三层至三十一层,采用二级变频泵串联接力供水,由三区的箱式无负压供水设备至避难层（22层中间转输生活水箱,再由设于本避难层的四区变频供水设备作为二级提升泵联合供水。
各区的箱式无负压的水箱体积均为供水范围内最高日用水量的12%。
3.结论
在超高层建筑的给排水设计中,给水系统分区及加压方案的合理选择需要根据工程的具体情况进行具体分析,同时在其它系统的设计中及管材运用上也尽量符合国家相关的节能标准,使超高层建筑设计逐步满足国家关于绿色建筑的设计标准。
超高层建中间转输水箱的计算
超高层建筑中间转输水箱包括消防转输水箱和生活转输水箱两部分。
消防的中间转输水箱在《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》（2003年中规定:
“采用水泵转输串联时,中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用,其储水容积按15~30min的消防设计水量经计算确定,并不宜小于60m3。
”假如超高层建筑消火栓用水量为40L/s,自动喷水用水量为30L/s,则中间转输水箱的容积=（40+30*10*60+（40+30*5*60=63000（L,其中10min水量为本区屋顶消防水箱的水量,5min为上区水泵吸水池的水量,如还有其他水消防系统则把有可能在火灾时同时启动的消防系统的水量叠加计算,作为中间转输水箱容积。
而对于生活给水系统,《建筑给水排水设计规范》（GB50015--20033.7.8条规定:
生活给水用中途转输水箱转输调节容积宜取5~10min转输水泵的流量。
作为生活给水系统的转输水箱,其作用有两个:
一为上区加压水泵的吸水井,此部分水量为上区水泵3~5min的出水量;
二为下去转输泵的调节容积,即为保证初级水泵每小时启动次数不大于6次的调节水量,此部分水量为转输水泵5~10min的出水量,如上区水泵的流量为8L/s,转输水泵的流量也为8L/s,则转输水箱容积=8*5*60+8*10*60=7200（L。
此为采用变频供水系统时的计算方法。
如系统为重力供水系统,则中间转输水箱作为上区水泵的吸水井外,还需有储存本区用水的调节容积,一般此部分调节容积按水箱重力供水服务区域最大时用水的50%计,两部分叠加计算为重力供水系统中间转输水箱的容积。
二、超高层建筑给排水设计--排水系统
超高层建筑给排水设计排水系统中势能的消除
由建筑高度引起的势能如何消除?
水流从300米多高处下落,对排水管系是否造成破坏,水流的冲击是否破坏较低层的水封?
要解决这些困扰问题需从排水管系中的水流状态分析入手。
排水立管中的水流是断续、非均匀的,带有空气,下落时是水气混合的两相不稳定流,流量时大时小,满流与非满流交替。
立管中水流的具体变化过程为附壁螺旋流→水膜流→等速水膜流→柱塞流,而对排水管系造成破坏的水流状态为柱塞流。
如立管中的水流状态为柱塞流而其中的气流又不足以破坏水塞时,水塞造成有压冲击流,在其运动的前端为大于大气压的正压,后端为小于大气压的负压,随着水塞得下落,管中的气压发生激烈变化,会形成正压喷溅或负压抽吸,对排水管系中卫生器具水封层的稳定产生严重影响,导致排水管道系统不能正常工作,
要保证排水管系安全可靠和经济合理,首先要保证排水立管中的水流不形成柱塞流,应维持在等速水膜流,这就需要进行严格水力计算,控制立管设计流量的负荷极限值为在等速水膜流状态下达到终限流速时的流量;
此外在排水立管中采取一些消能措施,减小水流的下降速度,避免由于水流的冲击对管系造成,试验表明在立管上隔一定的距离设置"
乙"
字弯可以减小约50%的流速,工程中一般自顶层起每隔6层设置一套消能装置;
另一保证排水管系安全的重要措施就是设置专用的通气立管与大气相通,从而释放排水管系中的正压以及补给空气减小负压,使管内的气压保持接近大气压力,保证立管内的空气流通,排除排水管道中的有害气体,保护卫生器具的水封,试验表明设置专用通气立管可使立管排水能力提高一倍。
以上措施可以保证在超高层建筑排水系统设计时由于建筑高度引起的排水势能得到有效消除,保证系统安全。
超高层给水及消防系统设计经典案例剖析
超高层给排水设计一直是建筑给排水设计的热点及重点,整合了一些资料,给大家详细的介绍一下超高层给水及消防系统的具体设计过程及难点分析,希望
对大家有所帮助!
案例背景介绍
案例一:
平安国际金融中心项目,总占地面积18,931.74m2,总建筑面积约458,292m2;
本项目由一栋甲级商务写字楼和综合性商业裙楼组成,甲级商务写字楼地上115层,主体建筑高度为598
米。
案例二:
华润中心二期是一个多功能的综合性项目,地上建筑分A、B、C三个区,A区为一栋40层超高层君悦酒店（总高度193m及3层裙房;
B区由四栋多层商业建筑组成,功能包括商业零售、餐饮、多厅电影院;
C区由三栋49层的超高层住宅（总高度162.6m
案例三:
卓越皇岗世纪中心深圳市目前为止最大的、最著名的城市综合体之一,由四栋超高层公共建筑组成。
1号楼为63层办公楼;
2号楼为54层高的集办公、酒店、服务式公寓为一体的大型综合楼;
3号楼为34层的商务公寓;
4号楼为37
层商务办公楼。
给水方案选型分析
四种供水方式的能耗比较:
平安金融中心生活给水系统
最高日用水量为:
裙房为864立方/天,办公为753立方/天,观光层为107
立方/天。
市政供水直接供水至地下三层生活水池及消防水池及地下一层商业的各用水点,裙房一~十层由地下三层变频供水设备加压供水,塔楼办公11~105层采用
常速泵组及高位水箱供水,塔顶商业及餐饮采用变频供水设备加压供水。
卓越皇岗世纪中心生活给水系统
针对卓越和皇岗2个业主及项目的特点,项目分别设置了生活、消防水池及泵房,便于产权的划分和物业管理;
生活给水均采用工频水泵+高位水箱重力供水,设计按最大小时流量选用工频供水泵组,水泵均在高效段运行,而且高位水箱供水安全、稳定、节水;
1、3、4号楼最高日用水量为2100m3/d,皇岗2号楼最高日用水量为
1344m3/d
华润二期生活给水系统
酒店、商业、住宅分别设置生活和消防给水,酒店最高日用水量为1557m3/d,商业最高日用水量为240m3/d,住宅最高日用水量:
806m3/d;
酒店生活给水均采用工频水泵+高位水箱重力供水,三栋超高层住宅因未设置避难层,故均采用分区变频加压供水,商业因均为小多层,单独设置变频加压
供水。
生活热水系统
君悦酒店生活热水采用半容积式换热器换热,同时利用在空调冷冻机房设置
的水源热泵全热回收系统进行生活热水预热,在换热站设置四个五立方的预热蓄热水罐。
热水系统分区同给水系统,各区的水加热器的进水均由同区的给水系统专管供应,以确保用水点处冷热水压力平衡,设置热水回水立管,保证干管和立管中
的热水循环,循环管道采用同程布置,并采用循环水泵机械循环。
公寓和酒店设计采用带热回收的制冷机组,为生活热水系统提供冷水预热,在换热站设置四个五立方的预热蓄热水罐预热冷水;
皇岗酒店生活热水设计小时耗热量为1212KW,卓越3号楼公寓用水定额为120升/人/日,设计小时耗热量为3431KW,设计小时热水用量为53.6m3/h。
生活热水采用板式换热器换热,同时利用在空调冷冻机房设置的水源热泵全热回收系统进行生活热水预热,每年可以节约运行费用约86万元。
因深圳低谷电价政策,卓越3号楼公寓采用间接加热电锅炉全蓄热系统,采用强制循环加热方式,即热媒水通过水泵的强制循环在换热器和电常压热水锅炉间循环
消防系统方案选型分析
平安金融中心消防设计水量
对于超高层建筑而言,消防安全必须立足自救,做到防患于未然,万无一失,采取的消防给水方式必须是最安全的,从目前趋势来说,采用常高压系统的项目日趋普遍。
平安金融中心因建筑平面设计局限,室内消火栓系统均为临时高压给水系统,分为十个区,在B3层、25层、49层、79层各设一组消火栓转输水泵,分别
供水至25层、49层、79层、95层消火栓转输水箱。
各转输水箱储存消防水量60m3
具体分区如下:
自动喷水系统裙房商业及地下室采用临时高压供水,因考虑分期建设,办公塔楼10~42层,50~103层自动喷水系统为常高压供水系统,分别由49层108m?
和110层的162m?
喷淋水池供水,其他楼层临时高压供水。
在B3层、10层、49
层、79层各设一组喷淋转输水泵,分别供水至10层喷淋转输水池、49层喷淋水箱、79层喷淋转输水箱、110层喷淋水池。
各转输水箱储存消防水量60m3。
喷淋系统分区如下
卓越皇岗世纪中心消火栓及自动喷水系统均采用临时高压系统
室内消火栓系统分为四个区:
1区地下三层~13层,2区14层~24层,3区25层~38层,4区39层~顶层;
1、2区消火栓系统分别设置消防增压泵,增压
泵设于地下三层水泵房内;
3、4区消火栓系统由地下三层消防水泵房转输水泵提升至25层的消防水箱,再由25层的消防水泵加压供水,自喷系统分区同室内
消火栓系统
华润中心二期消火栓及自动喷水系统均采用临时高压系统
室内消火栓系统酒店部分分为八个区:
一区至六区由地下三层酒店消防水泵加压供水,地下三层消防水池的储存水经该层酒店消防水泵房转输水泵提升至L25M的消防水箱,七区至八区由L25M的消防水泵加压供水;
系统分为六个区,一~三区由地下三层酒店消防水泵加压供水,四~六区由L25M的消防水泵加压供水,四~六区消防水量由地下三层消防转输水泵提升至L25M
的消防水箱。
超高层建筑给排水设计中雨水系统设计
由于降雨不可人为控制,雨水系统设计不安全对建筑尤其是超高层建筑的损害非常大,因此超高层建筑屋面雨水设计重现期的取值应慎重。
《建筑给水排水设计规范》4.9.5条规定,重要公共建筑屋面雨水排水设计重现期不宜小于10年;
4.9.9条规定,重要公共建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。
超高层监护不可能设置溢流口,建议屋面雨水的设计重现期取50年,同时按100年校核雨水系统的排水能力。
除了设计重现期的取值问题外,还有一个问题需要考虑。
由于建筑高度很高,目前常用的65型、87型雨水斗设计流态为重力流但需要考虑排水压力,因此在选用雨水系统管材时需要考虑由于建筑高度引起的静压力,建议雨水管材在普通钢管压力范围内选用普通钢管,承压比较高的部分采用无缝钢管。
超高层建筑屋面雨水排水采用纯重力流雨水系统是比较经济安全的,但重力流雨水斗的研制和标准图目前还在进行当中,没有成型的产品可供使用,目前还是按87型雨水斗系统设计。
此外室内雨水排入的第一个室外检查井选用消能井,以防止由于排除管压力过高引起喷溅事故。
超高层建筑雨水系统还有一个不容忽视的问题?
?
雨篷的雨水排水。
雨篷的面积虽然不大,其雨水设计重现期可按5年取值,但是雨篷所截留的上方侧墙的面积（面积取值折减一半远大于雨篷的面积,一般与远大于屋面的面积,因此雨篷的雨水排水量远比屋面的排水量大。
由于雨篷面积小,雨水斗多,立管也多,并且雨篷是建筑专业的门面,因此建筑专业对雨水斗、立管的设置有诸多限制,而雨篷下面是人员的出入口,安全性十分重要,因此在配合此部分的设计时要妥善处理,首先要做到安全可靠再考虑美观因素。
三、超高层建筑给排水设计--消防系统
防火卷帘水幕冷却系统的设置处理
根据《高规》5.4.4条要求“采用防火卷帘代替防火墙时,其防火卷帘应符合防火墙耐火极限的判定条件或在其两侧设闭式自动喷水灭火系统,其喷头间距不应小于2.00M.”从火灾延续时间与消火栓系统相同,而自动控制方式却与自动喷水灭火系统相同,接在任何系统都不能满足要求,参照条文说明,“为了确保其阻火的可靠性,必须在防火卷帘的两侧设自动喷水灭火系统保护,且为独立系统,火灾延续时间3h,……”须单独设置独立系统.设备间要增加一套水幕消防供水设备,及相应的一整套自动控制系统,且水池要增加三小时的消防水量,诸多弊端,宜选用满足耐火极限的双轨双层防火卷帘或夹层防火卷帘,既保证防火要求,又可节约投资。
天立广场消防设计案例分析
一、工程概述
天立广场位于武汉市汉口建设大道边,建设大道是汉口严格规划建设的
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