住宅小区给水方式优化研究

摘要：随着建筑给水技术和居住小区给水技术的不断发展，可供选择的供水方式也日趋多样化：高位水箱供水、气压罐供水以及变频调速供水等。在这些供水方式中，由于装置和设施因其工作机理不同，特点各异，优点和不足共存。因此，供水方式的选择是一个值得研究的问题，如何优化住宅小区的给水方式也是现今的热点。

关键词：住宅小区；给水；方式；能耗分析；优化；指标；

中图分类号：[F287.8] 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

随着住房商品化的发展，居住小区建设方兴未艾。由于城市地理环境条件，住宅小区大多数分布在城市的边沿地。城市供水系统的水压难以满足管网末端水压要求，缺水现象时有发生，有的城市在夏季用水高峰期间甚至二、三层楼的用水都发生困难。因而，对小区采取单独升压供水，自成一供水体系，已十分普遍。供水系统的能耗主要是电耗，因此，其节能问题主要是节电问题。而且，住宅小区的供水具有一定特色：室外给水管网水压常低于建筑内部给水管网所需水压，而且建筑物内部用水量又很不均匀。如何保证住宅小区的水压和水量，确保供水稳定性且节能，并依据用水状况，合理选择小区供水方式，避免方式方案上造成的能源浪费，是一个值得探讨的问题。

2.住宅小区生活给水方式能耗分析

2.1住宅小区用水特点

住宅小区以居住功能为主，用水以生活用水为主。根据人们的生活习惯，水量变化符合一定的规律。即：早晨、中午、晚上各达到高峰点。例如某住宅小区有600户住户，居住人口2000人，日用水量约550m3，由人们的生活习惯及工作性质所决定，一天内生活用水呈现一定的规律，白天三个生活用水高峰和夜间的一个洗刷淋浴及生活用水高峰。水力计算的设计秒流量远大于日用水量的平均秒流量，如何选择系统的给水方式以保证用水量及水压是值得探讨的问题。

2.2供水方式的选择

住宅小区的室外管网压力常常不能保证建筑物上层的用水，为了补偿这个能差，可以有多种给水方式供选择：

（1）设置水泵的供水方式

据统计，国内水泵类电耗约占全国总用电量的20％，电能的浪费现象相当普遍。为了节能，变速水泵应运而生。水泵在运行中，转速不变即在额定转速下运行，称为恒速运行。如果运行中，转速是随机调整变化的，称为变速运行。这两种方法都是人们常用的给水方式。本文将对比这两种给水方式的节能情况。

（2）气压罐供水方式

气压罐给水是利用密闭压力罐内的压缩空气，将罐中的水送到管网中各配水点升压装置，它的工作原理是依靠气压罐内的空气的压力变化使罐内的水量对管路给予补充，使用它在住宅小区会导致淋浴器的出水压力及流量极不稳定，不能满足人们的热水供应要求。另外，一旦遇到较大的用水量，气压罐出水口的压力变小，气压罐的出水流量突然增大，罐内积存的铁锈和泥沙等沉积物大量涌出，使用户极为反感，这一点已经在生活实际中发生过。因此，建议在住宅小区不使用气压罐，从而避免住宅小区管路系统不稳定的水压。

（3）设置水泵和水箱的联合给水方式

当室外给水管网中压力低于或周期性低于建筑物内部给水管网所需压力，而且建筑物用水量又很不均匀时，宜采用设置水泵和水箱的联合给水方式。水泵运行控制可通过设置在水箱中的浮球式或液压式水位继电器控制。采用水位继电器，水泵的运行是在水箱的低水位时开始的，在高水位时停泵，可以使水泵在高效率下工作。即：水泵的每次启闭使水箱有效容积充满和放空一次，水箱的调控作用相当于一个恒压变流量的变频水泵的作用。水泵和水箱的联合给水方式技术合理、供水可靠，水泵运行在最有效、最合理的状态，其长期运行是经济的。

2.3不同供水方式能耗比较

对小区的供水方式有：水泵直接供水；水泵－屋顶水箱供水，水泵－水塔供水和气压罐供水方式。不同的供水方式，其供水能耗方面有较大的差异。

2.3.1.水泵和水箱联合供水与水泵直供方式的比较

住宅小区内，均为楼房建筑，直供方式的水体流动方向在住宅楼每个单元的配水立管内是“由下往上流动”，供给单元内的各户；而屋顶水箱方式则是“由上往下流动”。这一用水流动方向的差异，对供水系统中最不利用水点所需扬程的确定有不小的影响。只要管网布局合理，最不利用水点一般处在楼房的顶层。图1为住宅楼用水时的水头损失分布图，曲线Ⅰ为用水流从下往上水头损失曲线，曲线Ⅱ为水流从上往下的水头损失曲线。从图中可知：对于最不利用水点的顶层，两种水流方向，其水头损失的差异为Δ∑h＝∑h1-∑h2；且由下往上流的水头损失大于由上往下流的水头损失。因此，对于同一小区供水来说，最不利用水点所需扬程在直供方式下比屋顶水箱方式下要增加扬程Δ∑h。显然，直供方式要多耗电能。此外，屋顶水箱方式的水泵在运行中工况基本稳定，不受用水流量变动的影响，保持在高效区内恒速运行，是比较理想的住宅小区供水方式。

图1 住宅楼用水时的水头损失分布图

2.3.2.水泵－水塔供水方式与水泵－屋顶水箱方式的比较

水泵－水塔供水方式是水泵将水沿输水管送入水塔，然后再由水塔主管配水管接户管送到用水户。这种方式在水泵运行方面与屋顶水箱方式相同；但在用水流向上相反，是“由下往上”的。因而它比屋顶水箱方式要多耗电能。常可看到，当采用水泵－水塔供水方式时，用户给水方式为下行上给式。

2.3.3.水泵－气压罐方式与水泵－水塔方式的比较

气压罐供水，其实质和水塔方式相似。所不同的是供水压力借助于罐内压缩空气来维持，起始压力高，因而水泵平均扬程比水塔方式高，耗电量大；罐体调节容量小，水泵启闭频繁。

3.结语

给水排水系统作为现代建筑的一个重要组成部分，从它的节能来看，主要是减少水泵的能耗。但在给水方式的方案比较和优化选择上，工程实践中所采用的方法一般是技术经济比较法。但工程造价最低并不一定意味着该给水方案最优，因此在进行生活给水方案的优化选择时，不仅要从所采用给水方式的技术和经济方面来考虑，同时还要满足一些不确定因素的要求：例如社会、环境效益，对系统的安全可靠性或维护管理等方面的特别要求，建筑造型的需要，开发商的要求等。

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