建筑给水排水水力计算及优化

建筑给水排水水力计算及优化

摘要：在经济快速发展的今天，高层建筑的高度和层数也随着科学水平不断的提高而增加。目前，高层建筑正向着层数更多、功能更齐全、设备更完善、技术更先进的方向发展。那么，给水排水系统就是建筑工程的灵魂，为了让其变得更加鲜活，对给水排水设计的要求也越来越高。

关键词：高层建筑给水排水优化设计

随着建筑业的高速发展，以及研究者们的不懈努力，高层建筑对给水排水的技术要求也随之而越来越高。目前，我国已在高层建筑的给水排水领域上取得了非常可观的成绩，以后的发展过程中应该更加注重实用性、可行性、安全性以及其有机结合，为打造世界一流的工程提供可靠的技术支撑和质量保障。

一、建筑给排水中的水力计算要点

1.水力计算形式的分类

和多层建筑一样，高层建筑给水排水工程的水力计算总是围绕着流量，管径，水压，水头损失等几个水力要素进行的。按管道内的水压状况可分为有压流和无压流(重力流)。高层建筑给水系统均需要升压装置，故给水管道内的水流均属有压流；而排水系统一般是依靠重力自流，故排水管道内的水流属于重力流。

一般说来，给水管道内有压流的情况复杂一些，但任何给水管道的水力计算可以归纳为以下几类：

第一类是已知管材、管长、管件种类和数量、管中配水流量及要求的最低水压值，然后确定管道的管径。这类计算在工程设计阶段进行。

第二类是已知管材、管长、管件、管路中流量及管径，求管路所需水压，作为选择管网增压设备的依据。这类计算一般也在工程设计阶段进行。

第三类是己知管材、管长、管件、拟更换管路的管径、现在水压工况，需校核该工况下管中输配流量，或是在满足流量的前提下校核管路所需的水压值。这类计算多见于对原有工程进行改扩建时的校核。

2.给水管道水力计算

1、给水管道水力计算目的

建筑内部给水管网水力计算目的，在于确定给水管网各管段的管径，求得设计秒流量通过管段时造成的水头损失、复核室外给水管网的水压能否满足最不利处的配水点或消火栓所需的水压要求、选定加压装置所需扬程和高位水箱的设置高度。

2、给水管道设计流量

建筑给水管设计流量是确定管径和其相应压力损失的主要依据。此流量计算正确与否，直接关系到最不利配水点所需水量、水压的保证和基建设备的投资和运营费用。

一般认为，有两种设计流量，一种是用作城市或大型住宅小区室外给水管道设计流量的最大小时流量(Qh)；一种是用作室内给水管道设计流量的设计秒流量(qk)，设计秒流量又被称为最大瞬时用水量。

二、高层建筑给水排水工程系统优化思路

1业主利益为先导

一个工程项目，最终是为特定对象设计和服务的。作为建筑给水排水的设计人员，我们服务于甲方，服务于业主，我们有责任和义务为他们提供优良的服务。在进行总体设计构思之前，我们都必须与甲方及业主之间进行相应地沟通，对他们的要求和意图有一个明晰的了解，对建设规模、可持续发展等方面着手，从而充分地了解整个项目的概况。以便按照他们合理的愿望和要求来决定我们的取舍，在技术要求和服务上都尽量满足客户的需求。在开展一个项目的设计过程中，设身处地为甲方着想，认真地听取其要求和反馈意见是一个设计人员必须秉承的一个工作思想，时刻铭记将业主的利益放在首位，培养良好的工作意识和服务意识。

2兼顾社会效益

项目社会效益是以国家各项社会政策为基础，在项目实现后对国家和社会发展所作贡献和产生的影响。通常，对一个项目社会效益的评估主要包括其对社会环境、自然资源、自然与生态环境、社会经济影响指标，以及其与社会互相的适应性等领域。对于一个或一些建筑物而言，其社会效益就是能够带动一个区域的经济发展，主要体现在其对环保、资源配置与利用、对美化城市和凸显城市特色等方面的贡献。而对大多数建筑项目来说，节能设计是为能为社会提供更大的社会效益。

三、给水排水系统优化设计的特点

针对新的项目和问题，在完成设计的基础上，尽量做到目前技术水平条件下方案的最合理，即为优化设计。给水排水工程的最优化设计，就是运用系统分析原理和最优化技术设计出效率高、能耗低、费用少、可靠性适当的给排水系统。优化设计具有下列优点：①通过寻找满意的参数与结构，使整体效能最佳，达到提高系统的效率、降低成本的目的；②通过模拟系统过程，优化系统参数与结构，提高系统运行的可靠性和稳定性；③实现了系统的自动化运行及管理；④促进新的优良系统的形成，为优良工程设计提供有力的手段，同时降低对设计人员限制，

吸引更多的人才。

四、高层建筑给水排水设计优化

1常见的给水排水方式

1) 气压罐给水方式

气压罐给水的给水方式，在结构上通常依靠离心水泵和气压罐。气压罐起到了蓄能的作用，当系统水压大于容器内空气压力时，系统水就挤入罐体内存储起来。当系统水压力较小时，罐内的水则会在压力作用下被送到一定的垂直几何高度，补回系统，水泵机组的工作方式就是通过循环启动和软启动从而实现无塔供水。这种压力给水方式无需水箱与水塔等设备，能自动控制，罐内水不易受污染，方便统一管理，而且它的载荷小，适用地域广泛。但它具有的供水压力周期性波动，储水量有限，需频繁启动水泵等缺点。

2) 减压分区给水方式

减压分区给水是分区供水方式的一种，利用减压阀或各区的减压水箱的减压达到减压的目的设备在运行过程中，水泵将水直接送入顶层的水箱，各区分别设置水箱和减压阀，由上区的水箱向下区的水箱供水。此过程中，水箱间可自行减压或依靠减压阀达到减压目的。各区不再设置水箱，提高了建筑面积的利用率，而且减压阀设备和管道系统价格低，安装方便，使其供水可靠，节约了投资与维护成本。但下区供水压力小损失较大，水泵能源消耗较大。在实际的使用情况下可通过一些可调式的减压阀来调节。

3) 变频泵无水箱给水方式。

变频泵无水箱给水是将单片机、变频技术和水泵机组相结合的技术，通过改变供电频率来改变电机的转速，从而达到调节水压与流量的目的。变频调速供水的优点是电机运行速度的可调性，可以根据不同地区用水量不同来调整，这样既能减少设备的损耗，也更加节能环保；同时，设备的占地面积小，由于不设高位水箱，减少了建筑负荷，避免了二次污染。

由于变频泵的水压和流量可调,可取消高位水箱。该方式的主要优点:a.节能;b.在保持设定压力的前提下,根据用水量的变化情况随时调整电机的转速运行,既可延长设备使用寿命,又能保证运行的可靠性;c. 调速全自动化,使用方便; d. 结构紧凑,占地省,安装方便,便于集中管理等。变频调速水泵的缺点:a.变频器价格贵,整机费用比其他给水设备昂贵; b.变频器对工作环境条件(包括温度、湿度、灰尘等)要求较高;c.变频器易受外界电池干扰,影响机组正常运行。

结束语

作为建筑的重要保障系统，建筑给水排水系统担负着保障居民生产、生活用