住宅楼生活给水分区的研究分析.doc
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绿色住宅生活给水系统探索与分析
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【摘要】随着《绿色建筑评价标准》GB/T50378–2014颁布实施,生活给水系统用水点供水压力被纳入评分项,单项最高分值8分,其重要性又一次被提及。
而自2010年《民用建筑节水设计标准》GB50555实施以来,给水分区以及支管减压阀设置问题,一直没有得到一个设计界完全认可的供水方式。
笔者认为,给水分区作为高层建筑给水系统最核心的内容之一,分区是否合理对民用建筑节水节能有着决定性的意义。
本文借助高层住宅给水分区的分析,就如何既满足节水标准,又切合实际使用,进行了阐述与讨论。
【关键词】给水分区;层数;供水;水压
[Abstract]WiththeGB/T50378-2014waspromulgated,thewatersupplypressureofthedomesticwatersupplysystemwereincludedasascoringitem,whichhasthehighestindividualscoreof8points,thewatersupplypressureisofimportantagain.Andsince2010,thestandardforwatersavingdesignincivilbuildingwasimplemented,theissuesofwatersupplydivisionandthesetupofmanifoldvalvehavenotgotasupplymoderecognizedbydesignindustry.Inmyopinion,watersupplydivisionisthecorecontentofhigh-risebuildingwatersupplysystem,italsoplaysavitalroleinwatersavingandenergysaving.Thispaperwilldiscusshowtomeetwaterconservationstandardsandpracticaluseinwatersupplydivisionofhigh-risebuilding.
[Keyword]watersupplydivision;Floors;watersupply;Waterpressure
近年来,国内对节能减排的呼声越来越高,绿色建筑的推进也已步入快车道,建筑能耗问题引起了相关设计人员的关注。
水泵增压的生活供水技术,以及配套设备器具对建筑能耗水耗的影响巨大,尤其国内已建和新增的大量建筑群体,总体能耗水耗就更加恐怖。
建筑内合理的给水分区,既满足居民用水需求,又最大程度地节约用水、降低能耗,继而对节能减排、及节约水资源等国家战略发展保驾护航。
1节水节能措施分析
建筑生活给水系统节水节能措施,主要分为五部分:
1)供水设备,其表现形式节能。
一般采用变频供水技术、优质高效率水泵等,合理降低能耗;2)管材、附件,其表现形式节水和节能。
节水:
选用优质管材及接口,杜绝日常渗漏,降低坏损维修概率;节能:
选用摩阻系数低的管材、附件,采用防振动支吊架,降低给水系统总水头损失;3)节水型器具,其表现形式节水。
选用符合国家标准的节水型器具,自闭、红外线感应、限流等控制方式;4)分户计量,其表现形式节水。
每户单独计量,合理使用水资源,合理付费;5)用水点水压,其表现形式节能和节水。
合理的系统分区,有效控制户内用水点的供水水压,在满足使用要求的前提下达到最低值。
上述前4个部分,一般设计中均有明确要求,而对于第5部分则重视程度相对不高。
随着绿色建筑开始实施,“用水点水压”这一控制项,将会逐步在实际工程中越来越受重视。
而合理的给水分区,是保证“用水点水压”满足规范要求,并降低能耗的重要基础。
给水分区的探索和优化,在建筑节水节能方面还有很大的潜力有待挖掘。
下面,笔者以高层住宅给水分区进行讨论、分析。
2自定义概念
为方便讨论,基于恒压变频供水系统,设定两个经过简化的自定义概念(理想状态)。
2.1静水压P静
静水压,指生活给水系统处于零流量时,各系统点的水压。
不考虑管道超压的情况出现,系统零流量时,主泵出口处的静水压就是系统的最大工作压力。
2.2动水压P动
除“静水压”之外的各种压力表述,如工作压力、水压、动水压、供水压力等,均属于动水压的概念。
动水压,指生活给水系统处于供水状态时,各系统点的水压(即此处“原静水压”减去“供水设备至此处的总水头损失”)。
数值上静水压等于动水压和前端管路总水头损失之和,故系统某点上动水压(P动)不可能大于静水压(P静)。
当给水系统处于最大设计流量时,最不利点的动水压达到最小值,故此时最不利点动水压P动应大于等于规范要求设计值Ps。
3高层住宅给水分区要点分析
3.1最不利点动水压
依据《建筑给水排水设计规范》GB50016–2003(2009版)第3.1.14条,一般选取卫生间内的混合阀淋浴器处,或者热水器处,两者取最不利点。
各个分区内最不利配水点的水压首先应满足水压需求,混合阀淋浴器,最低工作压力不小于0.05~0.10MPa,如图1所示。
考虑到水流还需经过热水器,故将最不利点动水压力设定为0.10MPa是合理的,且0.10MPa满足除自闭式冲洗阀件外的配水水嘴与阀件的要求。
图1卫生器具的水压和流量关系
3.2入户水表前设计压力
住宅最高层水井内,入户水表前设计压力:
1)可按动水压考虑,系统最大流量时,P动=0.15Mpa(其中含入户水表后管路水损,按5m计)。
通过几个代表性工程计算后的经验数据,入户水表前至户内最不利点水损,在最大设计流量下,一般不会超过5m。
但当住宅户内卫生间较多、入户管径较小时,需复核户内管路水损;2)或按静水压考虑,系统零流量时,P静=0.20~0.25MPa(系统最大设计流量时,最不利水表处至泵房供水设备出口之间的管路总水头损失,按管网规模宜控制在5~10m之间。
当超过10m时,应放大相应管道直径,降低管路总水头损失)。
设计过程中,可绘出供水模型:
1)按最大设计流量时最不利点水表前动水压P动=0.15MPa全程计算,计算结果可靠度高,但计算步骤繁琐,本方法推荐工程设计经验较少者使用,以便更加系统准确地掌握计算原理,打下良好的设计基础;2)按系统零流量时最不利点水表前静水压P静=0.20~0.25MPa估算,估算结果存在误差,但快捷方便,适合工程设计经验丰富者使用,可节约设计工期,在保证供水安全的前提下减少工作量。
表1所示,是目前生活给水管道中水的流动速度。
表2所示,是以符合管道水流速最大要求时,单位管道长度的最大沿程水头损失。
表1
表2
3.3给水分区最大层数
依据《建筑给水排水设计规范》GB50016-2003(2009版)第3.3.5-1条、《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010第4.1.3条,规定:
“各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa”。
按住宅层高3m计,分区最大层数:
[0.45-(0.20~0.25)]/0.03=8~7层。
(当最不利水表前静水压P静按0.20Mpa计时,分区层数不宜超过8层;当最不利水表前静水压P静按0.25Mpa计时,分区层数不宜超过7层)
依据《建筑给水排水设计规范》GB50016-2003(2009版)第3.3.4条规定“卫生器具给水配件承受的最大工作压力,不得大于0.6Mpa”。
按住宅层高3m计,分区最大层数:
[0.60-(0.20~0.25)]/0.03=13~11层。
(当最不利水表前静水压P静按0.20Mpa计时,分区层数不得超过13层;当最不利水表前静水压P静按0.25Mpa计时,分区层数不得超过11层)
结论:
住宅按3m层高计,分区层数宜控制在7至8层之内,且应等分分区(即各分区楼层相等);分区层数不得超过11至13层。
不应在支管上选用既减动压、又减静压的减压阀来增加分区楼层数量,应考虑减压阀失效的情况下,依然能满足规范要求。
3.4减压阀的设置
减压阀最小减压差:
P1–P2≥0.1MPa。
给水分区内设置入户支管减压阀时,按顶层最不利点水表前动水压0.15Mpa计,每个分区最上面4层可不设减压阀(从上往下第4层水表前动水压约0.24MPa),第5层(0.27Mpa)开始设置,阀后压力0.15Mpa(可调式减压阀,压差0.12MPa),第6层阀后压力0.18MPa,第7层及以下层,阀后压力0.18MPa。
注意此时减压阀后的压力都是动水压,即在最大设计流量出现的情况下。
如果现在系统变为零流量状态,减压阀前后的压力表读数均会升高到静水压值。
设计时必须考虑实际情况,因为日常用水过程中,大部分情况是一些非最大设计流量和一些零星流量(睡眠时间)用水,出现最大设计流量用水的情况很少,即使出现,持续时间也很短,居民用水情况如图2所示。
那么在非最大设计流量的情况下,未设置减压阀的入户支管就有可能出现超压情况。
而不按最大设计流量设置减压阀,会导致设置减压阀的层数增加,并且在出现最大设计流量时,顶部几层设减压阀的楼层会出现水压不足的情况。
笔者认为,用水器具可能超压0.20MPa的情况是无法从根本上杜绝的,因为考虑最大设计流量下和极端情况下,管路水损差距很大。
除非是增大水泵扬程,全部支管均设置可调式减压阀,这显然不合理。
相对于住户用水安全相比,给水分区上面几层未设减压阀的住户用水点稍微高过0.20MPa并不违反《民用建筑节水设计标准》第4.1.3条“分区内低层部分应设减压设施保证各用水点处供水压力不大于0.20Mpa”的规定。
节水,固然重要,但前提是不以牺牲住户用水安全为代价。
图2住宅小区日用水量变化图
3.5供水设备的设置
不同给水方式对能耗的影响十分显著。
通常有并联、串联、减压分区3种供水方式。
1)并联分区供水方式占用较多建筑使用面积,增加建筑投资;2)串联分区给水方式节能效果好,且对高压水泵的要求低,缺点是安全性低,设备过于分散,大幅提升建筑结构负荷;3)减压分区给水方式节能效果差,减压装置耗能过高。
目前工程实践证明,节能效果最好的是并联分区给水。
住宅给水系统原则上每个给水分区独立设置一套供水设备。
当两个给水分区流量较小,均小于20m3/h时,且合用一套设备总流量不超过30m3/h,宜两区共用一套供水设备;当一个给水分区的流量较大,大于90m3/h时,宜分成两套同型号设备并联供水。
供水设备的服务半径(按最不利点沿程管路长度计),不宜大于300m。
随着增压给水技术的发展,新型串、并联给水方式逐渐被应用,该给水方式是在用水低峰期高区和低区水泵串联工作,用水高峰期变为并联工作。
4小结
住宅生活给水合理的分区供水,能够有效降低能耗,符合现代建筑节水节能设计理念。
相关设计人员应在工程实践中,应对给水系统分区进行不断的完善、改进和创新,提高给水系统工作效率,确保用水安全的同时又真正的节水节能。
【参考文献】
[1]《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2014[S].北京:
中国建筑工业出版社,2015.
[2]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009版)[S].北京:
中国计划出版社,2010.
[3]《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010[S].北京:
中国建筑工业出版社,2010.
[4]给水排水设计手册编写组.给水排水设计手册(11)[J].北京:
中国建筑工业出版社,1986:
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