我国高层建筑给水系统的优化

摘 要：目前我国高层建筑设计水平有了一定的进步，但随着人们需求的增加，各种高层内部设计也趋于规范性的完善，特别是给水系统的规划设计方面。由于其具有楼层高、层数多等难度，所以它的规划和设计的要求远远超过其它建筑。本文以给水系统的合理方式选择入手，给出了适合我国现发展阶段的高层建筑给水系统的优化方案。

关键词：高层建筑；给水系统；优化

引言

近年来随着我国社会经济的不断发展，城市人口也逐渐趋于密集化，这就使得建筑土地水涨船高，所以高层建筑的大力发展变解决了一系列的问题。高层建筑在我们发展年限不长，但随着各种内部设计的完善，例如：给水、热水、排水、消防、暖通、电器等都离不开水。所以高层建筑的给水系统不仅是高层建筑的重要组成部分，也是高层建筑的设计和建设的重点。所以我们要特别地对高层建筑的给水系统进行有效的优化，在借鉴的基础之上发现以往的不足，进行加强和改正。

1 给水方式的优化

高层建筑给水形式可分为三大类型，至今许多设计工作者都认为他们各有不同，各有优点。每个建筑物的使用功能不同，所以业主所需要的供水方式也就需要按目标需求进行选择。近年来，多数学者建议在设计时采用层次分析法。它能合理的将分析和定量相互结合，给设计人员的经验分部量化，在目标过程中，即使结构复杂数据缺少，也能行之有效的进行系统分析。第一，要根据目标问题所涉及的各个因素，用有效控制措施执行中间所有环节，还可以用框架图的形式构件关系。第二，要对框架内的量数值进行矩阵判断，并且要求专家和相关分析人员反复对数据确认。第三，在解决层次相应的上一层次的某个单一因素时候要多数值进行单层次的排序工作，而且他们的计算市值一定要具有一致性，通俗的说，数值一定要相等。最有要强调的是层次分析法可以将主观和客观的判断作为定性结合的一种科学方法，便于业主和设计者双方意见的综合，从而得到最满意的供水方式。

2 给水系统的优化

高层建筑物给水系统的分区和加压是规划技术的主要难题，因为高层建筑的层数多高度大，所以垂直方向去划分供水区一确定设计化解，是比较困难的。这与给水系统的运行、使用、维修、管理和能喊等等方面都有不可分割的因素。从设计的经济角度看，同一建筑物的内部是存在加压和分区的不同的。不管采用高位水箱、气压罐和变频泵这三种供水方式的那一个，都需要考虑到管道的压力和投资费用。事实证明给水系统的可靠性如果可以有效保证，在土建和管理方面的投入也会相应减少。

目前我国高层建筑的供水形式大多采用的是高位水箱供水。按照方式可分为：并列、串联、减压水箱及减压阀等四种供水方式。在工程实践中采用较多的是并列减压水箱供水方式。高层建筑给水系统的投资有土建、设备、管道等管理费用。其中又以泵房形式种类较多。它包括地上、底下和半地下三种，泵房的投资形式不一样涉及的材料也都不同，无固定规律可遵循。在泵房中生活用只占了很小一部分，大多都是消防用泵和自动喷淋系统用泵。在建筑设计上，泵房有的时候再设计中式已经固定的，大多情况时为了节省开支，多个建筑物共用一个泵房。这样土建造价和生活用泵之间的费用比虽然缩减，但是在相互数量之间就不很明显了。对于水泵而言，虽然建筑消防用泵的等级和功能交稿，但是想要要求确实固定的，投资时只要考虑到生活用水部分即可。管道的投入只包括输水管和配水管两个部分。所以整个优分区的给水系统配水管网的投资影响不是很大，是要考虑水泵和水箱的输水管和每个分区的配水管配比投资即可。

在实际应用中，要建立有效的数学模型，进行优化的计算。首先要确定建筑物的高度和供水管网的建筑高度。这样对用水量和底部几层、室外几层的用水量就能相对确定。其次，是确定最优的分区，它的投资基本可以确定，可以不考虑的投资风险费用之内。然后是对管道投资、输水管造价、水平配水干管的造价（包括管长和管径两个方面）、水箱投资、水泵投资、管理费用和资金回笼周期等项目的数值计算确定，这样在实物建筑过程中，就能从系统的观点出发，优化的思想为指导，建造出满足压力和供水等最优分区的供水要求。在这个供水分区下给水系统的投资可以说是最少的。他能把经济型和供水的可靠度有效的相互结合，使得工程的建筑方法能最优实现，达到节约自己的有限使用功能。。

3 市政干预下给水网的优化

在市政的力量干预过程中建筑给水网管事采用城市管网的压力把谁送到各个用水网点的管网形式。在一般层数不多的民用多层和高层建筑通常是底部采用这样的方式，它主要特点就是可以借助政府的立项不需要加压措施。但是由于高层建筑的管段不多而且流量不是很大。在通常的建筑物给水管网设计中，主要是采用某一段进行水利计算研究，并且依据此数据来却低估广网配管的综合情况，这种方法通常是在水力充足时使用，但有的时候管材会造成一定程度上的浪费。所以在对市政压力下的建筑管网进行优化设计的时候，一定要以实际管长为变量进行最小投资值的计算和优选。

实际优化过程中的建筑管网长短不一，如果某一段有两种或者两种以上的管径需要调整时候，人工的安全装和材料费都需要做费用考虑。工程的目的是保质保量同时注重的还有经济效益的第一，所以单纯的非线性规划师不能满足全局最优的，它需要选用备用管径，这样对于未知量的出现有规避的优越性。还有，在对于大型的建筑管网还可以通过非线性规划模式去进行计算优化。

4 高位水箱供水方式下的给水管网优化

在使用水泵提升高位水箱储水和调节流量时，可以根据管网的水力特征分为两个部分，即：加压输水管网系统与高位水箱配水管网系统。他们两个之间存在相互联系性的同时也存在相互独立性。在管网的优化中要以确保用户所需的水压和水量、水质为第一要求保证。一定要避免二次的水污染。这些问题都是可以通过技术的优化进行解决的。可以合理的对水箱的摆放位置和容积之间关系相互平衡；也可以保证水量和水压之间对水泵 和管径的选择关系；还可以对费用有效的控制到最小，这些都是高位水箱供水方式的给水管网的优化可以做到的。

4.1 对加压输水管网系统的设计优化 在用水量和水泵的出水量可知的情况下，则可以利用水的眼里提升至水箱，用流速和管长为约束条件，在费用最下的情况下确定水泵的扬程从而使优化系统在不考虑水箱范围内的水量一致性和容积的确定。

4.2 对高位水箱配水管网的设计优化 管网和管径的设计优化时在已经完成的官道上布置的，在满足了用水和水压的前提下合理的选择管径值，所以在建模的时候可以通过树状管网和环状管网两个方式进行优化设计，事实证明该方法确实可以起到节省费用提高能源使用效率的作用。

参考文献

［1］郎嘉辉.建筑给水排水工程［J］.重庆大学出版社,2003.