曹天祥
天津易天诚建筑工程设计有限公司，天津 300220
0前言 高层建筑层数多、高度大，能耗高[1]，合理确定给水竖向分区是高层建筑整个给水系统设计中首要的和基本的环节,竖向分区合理与否,将直接关系着给水系统的运行、使用、维修、管理、投资和节能的情况及效果。因此通过对高层建筑不同分区方案进行比对分析，并结合经济性及可操作性对比后，提出对高层建筑分区的一些见解，以期抛砖引玉，希望对日后高层建筑给水分区设计带来启发。
1 问题的提出 传统设计中在确定给水竖向分区时一般根据规范规定的压力值或卫生器具的最大承受压力作为高层建筑给水竖向分区的准则。但实践证明这些都不是给水分区的最优确定方法。笔者认为：最优分区是指:在使给水系统在运行可靠性和使用效果有保证的前提下,能使给水管道及泵房等有关设施的投资、土建投资和实际运行费用之和最小[2]。所以本研究以此思想为依据,对于某一幢建筑从系统的观点考虑,在满足用户用水要求下，综合考虑管道等设备的投资、实际运行费用和土建投资等因素。
2实际工程分区数分析
下面通过一项工程实例分析如何同时考虑节能与造价两方面问题而合理确定分区数量，进而得出“最优分区”。设计院在设计时需要遵守以某建筑为例：某住宅建筑工程地上十一层，地下一层，一梯四户，地下一层为车库及设备用房，首层及二层为住宅及物业用房，三层至十一层为住宅，当建筑位于市政给水压力不足区域时，首层、二层利用市政直接供水，三层至十一层住宅采用加压供水，加压区总人数为154人，地下一层层高5.4m，首层、二层层高4.5m，三层及以上每层层高2.8m，建筑总高度34.2m，建筑给水分区有不同的分区方式，对建筑给水系统总造价有很大的影响，现将不同的分区方式列于表2-1，进行比较分析，以期得到最优分区结果。
表2-1 高层建筑供水分区方案比较
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从上表可以看出，随着分区个数的增多，给水水泵的总效率值是呈下降趋势，笔者认为：在实际工程设计当中，在制定分区方案时，每个给水分区适当增加一到两层分区层数，在实际运行当中反而是节能的，而且由点及面，本次研究的是一幢建筑，当实际工程设计中，建筑小区的规模往往是十几栋或几十栋建筑，建筑面积也动辄几十万平方米，这时给水分区每个分区增加一两层带来的节能效果是很可观的。此外从另外一个角度来看，建筑的节能从设备投资的角度上考虑，在设备的总造价中，水泵的造价对给水系统的总造价具有很大的决定作用，如果每个分区增加一至二层，总的分区个数会相应减少，相应泵组的投资也会降低。
3多恒压变频方案的提出
笔者认为如果在每个分区中合理增加一两层的同时，合理采用 “多恒压变频水泵”方案会对整个给水系统的节能带来更大的提升。
图3-1定压变频水泵的水泵曲线[3]
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图3-1为常用的定压变频水泵的水泵曲线，由图中水泵的水泵曲线来看，当水泵的工况在小流量的工况条件下，当小流量供水时，水泵的水泵曲线也相应改变，系统给水流量减小时，效率也下降,轴功率也下降,并且流量减小的越多,水泵的效率越低.如果水泵负荷率小于30%,电机、变频器的效率也大大降低,从可以看出,水泵输送单位流体消耗的总功率将大大增加。负荷率小于变频水泵流量的20%时,变频水泵总的效率只有10%-14.4%,因此是非常不节能的。而建筑供水一天有18-19个小时都在低负荷下运行,同时即便是在用水高峰,在系统跟踪水量变化的过程中,只要变频泵的流量小于20%时,效率也同样的低。如果通过对水泵组合形式的优化组合，采用多恒压变频水泵，使变频水泵可以处于多种不同的工况，更加符合实际工况的要求，真正做到节能的目的。
4结语 建筑供水方案的选择，分区数目的确定对建筑给水系统的造价影响具有很大的意义，在工程设计中，给水分区方案的制定往往是给排水设计中关键的问题，相关设计规范的规定压力范围内，对每个分区内适当增加一两层，尽量接近“最优分区”，在实际工程中综合考虑水泵效率等相关因素下，反而是节能的，并且因建筑小区的体量往往是很大的，因每个分区都增加一至两层，总分区数是会减少的，分区减少带来的设备用房，水泵台数的减少，水泵效率的提高，是平常在设计时容易忽略的问题。同时，多恒压变频水泵概念的提出，对设计师在日后生活供水方案的选择上提出了一种的选择方向。