细谈建筑生活及消防给水系统设计

摘要：建筑生活及消防给水系统是建筑工程中极为重要的设备系统,作为一名给排水设计人员应注意不同工程概况中生活及消防给水系统的选用和设计细节。本文就建筑生活及消防给水系统的设计这两方面作专题探讨,供同行参考。

关键词：建筑生活给水；消防给水；设计；

中图分类号：S276 文献标识码： A

1 建筑生活给水系统设计

1.1.多层建筑给水系统

目前，国内大多数城市的市政管网压力可以维持在2公斤以上，个别小城镇的出水压力甚至可以达到4公斤。因此，对于一般的多层建筑市政管网的压力已经足够了，但是由于市政管网的供水水量、水压波动较大，尤其在小城镇。为了克服这些缺点，多层给水系统的设计主要有以下几种类型。

（1）直接供水型 就是直接利用市政管网的压力，直接供水，一般适用于市政管网压力稍高的地区或水厂附近压力较高的范围内。对于规模较小的管网这种供水方案的经济性能很好，不需要任何其他设备或措施。

（2）水箱供水型 将市政管网的水引至屋顶水箱，然后靠水箱与用水器具的高差，重力供水，克服了水压水量的不稳定性。但是，由于水箱可能存在的二次污染，而且水箱体积较大，因此这种方式不提倡。

（3）水箱、管网联合型 平时水量水压足够时，直接由市政网供水，超压时，多余水进入屋顶水箱，当压力或水量不足时，水箱靠重力自动向用户供水。物理结构上就是正常的直接供水的主干管伸顶接入水箱，并由水箱设一出水管。该方案减小了水箱的体积，并使水不需要都进入水箱停留这一步骤，卫生可靠性增加。但是问题就是如果长时间的稳压供水（现在的市政管网可以办到的），水箱中的水的停留时间反而大大增加，更容易受污染。而且，所有使用水箱的系统中水箱都必须放在建筑的最高处，在某些场合会影响建筑的美观，甚至建筑的结构设计。

（4）气压罐供水 由于水箱的不安全因素，所以用密封可靠的气压罐代替，而且，气压罐不需要高位摆放，不影响建筑美观与结构承重，近几年很受欢迎。但是气压罐系统需要水泵和自动控制系统得配合，使得成本有所增加。不过，近年其市场价格已经让很多用户能够选择。气压罐系统的原理就是利用水泵将水加压送进建筑内部管网，当压力过大时，水进入气压罐，达到一定压力时，水泵停车或减速；当压力小于规定值时，气压罐向外输水并同时启动水泵或加速（变频水泵）。

1.1.高层建筑给水系统

如前所述，十层的民用建筑至少在30米，即使以24米的公用建筑计算，市政管网的压力肯定需要二次加压才能满足要求，不存在直接供水的可能。但是，根据建筑的高度、管道的承压能力、用水器具的压力要求，又可以分为以下几种方式。

（1） 分区减压系统 这种系统目前可以说是最受欢迎的，因为减压阀的价格已经降到3000元/件左右，相比而言，管材和安装工程量以及系统得维护难度等均大幅度下降，其经济效率大大提高。系统的组成方式为：、生活水池、水泵、主管道、直接入户管、减压阀、阀后入户管等。目前的高层或小高层采用这种方式的很多。系统原理：一般由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，并满足要求；但是对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。缺点就是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。

（2） 水泵并联加压系统 该系统同样对建筑的供水系统进行分区，但是不同的是，每个分区各设置一台水泵供水（一台备用）。其缺点很多，如设备费用剧增，占地面积大，主干管多，系统复杂。但是优点也十分独特：供水可靠性高，水泵功耗利用率高，不会发生能量浪费。

（3） 水泵串联加压系统 目前随着高层建筑技术的快速发展，超过100米的建筑已经不足为奇，甚至高到三四百米。这样就出现了几个问题：一水泵压力不够，或即使压力满足，流量相差很大；二即使流量压力都满足，管道不能承受如此高的压力，发生爆管。所以必须采用这种接力棒式的方式。系统结构：各分区分别设置水泵或调速泵与吸水箱或吸水池，然后按由下到上的顺序启动。优点：供水可靠，能耗少。缺点是：设备分散，水泵等设备多，需要专用设备层等。

2建筑消防给水系统

决定消防给水系统给水方式的因素是消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统的给水方式与消火栓给水系统基本相同，在此就不赘述。下面就简单叙述下消火栓给水系统的给水方式与选择。

高层建筑由于高度大，室外给水管网水压不能满足高压部分消防给水系统的水压要求，因此必须加压。加压供水的方式有水泵——高位水箱、变频调速水泵或气压罐给水。就临时高压给水系统而言，由于变频调速水泵和气压罐都不能满足火灾初期的消防贮水及其它诸多因素，因而通常采用水泵——高位水箱给水方式。

2.1不分区给水方式

当建筑高度不超过70m时，一般有一层地下层，可采用不分区的给水方式。即消火栓给水系统为一个分区，设置屋面水箱和一组消防水泵，消防水泵的扬程一般50～100mH[2]O。当栓口出水压力大于50mH[2]O 时，应设减压孔板或减压稳压消火栓。在室外设消防水泵接合器，体现“自救为主，外救为辅”。

2.2分区给水方式

（1）当建筑高度超过70m，小于130m 时，一般有1- 2 层地下层，可采用两个竖向分区的分区给水。以下两种给水方式比较适合。

1.减压给水方式。即设立屋面水箱和一组消防水泵，水泵的扬程一般100～170mH[2]O。此种给水方式水泵机组少，占地面积小，系统简单，节约造价。减压阀占地面积小，有利于设计和施工。尤其是高低两区交界的两层失火时，只需要启动一台水泵。不足之处是电耗较大，但是消防水泵不经常运转，还是比较经济的。另一个问题是，对通过减压阀的水流的水质要求较高。生活给水系统由于采用给水塑料管，水质较好，对减压阀减压给水很有利。消防给水管道一般采用镀锌钢管，往往因长时间不运行而受到锈蚀，产生铁锈等。一旦使用容易堵塞减压阀前的过滤器或减压阀，对灭火产生严重影响。考虑到这点，首先从设计上应优先采用耐腐蚀的管材、管件和阀门等，如热浸锌钢管和管件或衬塑钢管和管件及铜阀门或不锈钢阀门等。其次加强日常管理工作，保证较好的水质。

2.并联给水方式。即高区和低区分别设高位水箱和一组消防水泵。两个分区各自独立给水，对水质的要求没有减压阀高，安全性好；比减压给水方式耗电少：水泵集中设置在地下层，管理方便。为此低区多设一个分区水箱和一组水泵，增加了水箱和水泵的占地面积，与减压给水方式相比，造价有所增加。当高低两区交界的两层中任一层失火时，两组水泵都要启动，对供电系统的容量要求增大。如果采用多级双出口水泵，则可以减少一组水泵。因此根据实际情况，并联给水方式也是首选方案之一。以上两种给水方式在室内外都应设消防水泵接合器，消防时可以得到消防车的帮助。（2)当建筑高度超过130m，小于200m 时，为避免水泵扬程过高，压水管太长，高区供水应采用串联给水方式。这时高区（高度130m 到200m）供水从下一个分区（高度130m 以下）的高位水箱中抽水，压水管进入高区环网，高区水泵扬程100mH[2]O 左右。这种情况出现三个竖向分区。

由此各分区高位水箱和水泵占用建筑面积较大，在楼层设备层中要解决好振动和噪音问题。由于上面分区供水受下面分区给水的影响，安全性较差。因为设备分散带来管理的不便。这就要求提高设计质量，加强日常管理。由于下一个分区高位水箱（中间水箱）是最高分区的水源，其供水有两种方法：

1.在火灾延续时间内最高分区的消防水量全部存贮于下一个分区的高位水箱内，安全性好。但增加了水箱的容积，同时增加了结构的荷重，此法在实际应用中有一定困难。

2.在地下层设置水泵作为转输泵，从贮水池内抽水向上转输流量。发生火灾时，先开转输泵，再开最高分区的消防水泵，对水泵的控制要求较高。虽然安全性要差一些，但减少了结构的荷重，系统简单。转输水泵的压水管可以接至最高区水泵的吸水管上，转输流量进入中间水箱在火灾初期消防流量未达到全流量时，可能会出现从水箱中溢流一部分水量，一般情况下不采用。但是当中间水箱设置的高度能够以重力流保证本分区的消防水压时，转输流量可进入中间水箱。高位水箱的重力流给水安全性更好，系统更简单。

（3)当建筑高度超过200m，小于250m 时，有4 个竖向分区出现， I、II 分区可以采用并联给水方式，III、IV 分区可以采用减压给水方式。给水系统总体是串联给水方式。超过250m 时，应按《高规》规定，采取特殊的防火措施，由消防主管部门组织专题研究、论证。

3 总结

建筑给水系统设计应突出以人为本的原则，走全面、均衡、务实、安全的发展之路。未来的给水设计除了考虑建筑美观和实用的原则外，更应大胆尽量采用新节能材料、新型节能设备，完成人类在可持续发展中的责任，为人类在未来社会中环保这一永恒主题做出贡献。

参考文献：

[1] 高明远，岳秀萍．建筑给水排水工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 廖永雄．建筑消防给水系统之浅析[J]．魅力中国，2009(9).