魏永军

摘要：随着《绿色建筑评价标准》GB/T 50378 – 2014 颁布实施，生活给水系统用水点供水压力被纳入评分项，单项最高分值8分，其重要性又一次被提及。而自2010年《民用建筑节水设计标准》GB 50555 实施以来，给水分区以及支管减压阀设置问题，一直没有得到一个设计界完全认可的供水方式。笔者认为，给水分区作为高层建筑给水系统最核心的内容之一，分区是否合理对民用建筑节水节能有着决定性的意义。本文借助高层住宅给水分区的分析，就如何既满足节水标准，又切合实际使用，进行了阐述与讨论。

关键词：给水分区；层数；供水；水压

近年来，国内对节能减排的呼声越来越高，绿色建筑的推进也已步入快车道，建筑能耗问题引起了相关设计人员的关注。水泵增压的生活供水技术，以及配套设备器具对建筑能耗水耗的影响巨大，尤其国内已建和新增的大量建筑群体，总体能耗水耗就更加恐怖。建筑内合理的给水分区，既满足居民用水需求，又最大程度地节约用水、降低能耗，继而对节能减排、及节约水资源等国家战略发展保驾护航。

1节水节能措施分析

建筑生活给水系统节水节能措施，主要分为五部分：1）供水设备，其表现形式节能。一般采用变频供水技术、优质高效率水泵等，合理降低能耗；2）管材、附件，其表现形式节水和节能。节水：选用优质管材及接口，杜绝日常渗漏，降低坏损维修概率；节能：选用摩阻系数低的管材、附件，采用防振动支吊架，降低给水系统总水头损失；3）节水型器具，其表现形式节水。选用符合国家标准的节水型器具，自闭、红外线感应、限流等控制方式；4）分户计量，其表现形式节水。每户单独计量，合理使用水资源，合理付费；5）用水点水压，其表现形式节能和节水。合理的系统分区，有效控制户内用水点的供水水压，在满足使用要求的前提下达到最低值。

上述前4个部分，一般设计中均有明确要求，而对于第5部分则重视程度相对不高。随着绿色建筑开始实施，“用水点水压”这一控制项，将会逐步在实际工程中越来越受重视。而合理的给水分区，是保证“用水点水压”满足规范要求，并降低能耗的重要基础。给水分区的探索和优化，在建筑节水节能方面还有很大的潜力有待挖掘。下面，笔者以高层住宅给水分区进行讨论、分析。

2 自定义概念

为方便讨论，基于恒压变频供水系统，设定两个经过简化的自定义概念（理想状态）。

2.1 静水压P静

静水压，指生活给水系统处于零流量时，各系统点的水压。不考虑管道超压的情况出现，系统零流量时，主泵出口处的静水压就是系统的最大工作压力。

2.2 动水压P动

除“静水压”之外的各种压力表述，如工作压力、水压、动水压、供水压力等，均属于动水压的概念。动水压，指生活给水系统处于供水状态时，各系统点的水压（即此处“原静水压”减去“供水设备至此处的总水头损失”）。

数值上静水压等于动水压和前端管路总水头损失之和，故系统某点上动水压（P动）不可能大于静水压（P静）。当给水系统处于最大设计流量时，最不利点的动水压达到最小值，故此时最不利点动水压P动应大于等于规范要求设计值Ps。

3 高层住宅给水分区要点分析

3.1 最不利点动水压

图1 水龙头流量与工作压力关系

依据《建筑给水排水设计规范》GB50016 – 2003（2009版）第3.1.14条，一般选取卫生间内的混合阀淋浴器处，或者热水器处，两者取最不利点。各个分区内最不利配水点的水压首先应满足水压需求，混合阀淋浴器，最低工作压力不小于0.05～0.10 MPa，如图1所示。考虑到水流还需经过热水器，故将最不利点动水压力设定为0.10MPa是合理的，且0.10 MPa满足除自闭式冲洗阀件外的配水水嘴与阀件的要求。

3.2 入戶水表前设计压力

住宅最高层水井内，入户水表前设计压力：1）可按动水压考虑，系统最大流量时，P动 = 0.15Mpa（其中含入户水表后管路水损，按5m计）。通过几个代表性工程计算后的经验数据，入户水表前至户内最不利点水损，在最大设计流量下，一般不会超过5m。但当住宅户内卫生间较多、入户管径较小时，需复核户内管路水损；2）或按静水压考虑，系统零流量时，P静 = 0.20～0.25MPa（系统最大设计流量时，最不利水表处至泵房供水设备出口之间的管路总水头损失，按管网规模宜控制在5～10m之间。当超过10m时，应放大相应管道直径，降低管路总水头损失）。

设计过程中，可绘出供水模型：1）按最大设计流量时最不利点水表前动水压P动= 0.15 MPa全程计算，计算结果可靠度高，但计算步骤繁琐，本方法推荐工程设计经验较少者使用，以便更加系统准确地掌握计算原理，打下良好的设计基础；2）按系统零流量时最不利点水表前静水压P静= 0.20～0.25 MPa估算，估算结果存在误差，但快捷方便，适合工程设计经验丰富者使用，可节约设计工期，在保证供水安全的前提下减少工作量。

表1所示，是目前生活给水管道中水的流动速度。表2所示，是以符合管道水流速最大要求时，单位管道长度的最大沿程水头损失。

3.3给水分区最大层数

依据《建筑给水排水设计规范》GB 50016-2003（2009版）第3.3.5 -1条、《民用建筑节水设计标准》GB 50555-2010第4.1.3条，规定：“各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa”。

按住宅层高3m计，分区最大层数：[0.45-（0.20～0.25）]/0.03 = 8～7层。（当最不利水表前静水压P静按0.20Mpa计时，分区层数不宜超过8层；当最不利水表前静水压P静按0.25Mpa计时，分区层数不宜超过7层）

依据《建筑给水排水设计规范》GB 50016-2003（2009版）第3.3.4条规定 “卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6Mpa”。

按住宅层高3m计，分区最大层数：[0.60-（0.20～0.25）]/0.03 = 13～11层。（当最不利水表前静水压P静按0.20Mpa计时，分区层数不得超过13层；当最不利水表前静水压P静按0.25Mpa计时，分区层数不得超过11层）

结论：住宅按3m层高计，分区层数宜控制在7至8层之内，且应等分分区（即各分区楼层相等）；分区层数不得超过11至13层。不应在支管上选用既减动压、又减静压的减压阀来增加分区楼层数量，应考虑减压阀失效的情况下，依然能满足规范要求。

3.4减压阀的设置

减压阀最小减压差：P1–P2≥0.1 MPa。给水分区内设置入户支管减压阀时，按顶层最不利点水表前动水压0.15Mpa计，每个分区最上面4层可不设减压阀（从上往下第4层水表前动水压约0.24MPa），第5层（0.27Mpa）开始设置，阀后压力0.15 Mpa（可调式减压阀，压差0.12MPa），第6层阀后压力0.18 MPa，第7层及以下层，阀后压力0.18 MPa。注意此时减压阀后的压力都是动水压，即在最大设计流量出现的情况下。如果现在系统变为零流量状态，减压阀前后的压力表读数均会升高到静水压值。

设计时必须考虑实际情况，因为日常用水过程中，大部分情况是一些非最大设计流量和一些零星流量（睡眠时间）用水，出现最大设计流量用水的情况很少，即使出现，持续时间也很短，居民用水情况如图2所示。那么在非最大设计流量的情况下，未设置减压阀的入户支管就有可能出现超压情况。而不按最大设计流量设置减压阀，会导致设置减压阀的层数增加，并且在出现最大设计流量时，顶部几层设减压阀的楼层会出现水压不足的情况。笔者认为，用水器具可能超压0.20MPa的情况是无法从根本上杜绝的，因为考虑最大设计流量下和极端情况下，管路水损差距很大。除非是增大水泵扬程，全部支管均设置可调式减压阀，这显然不合理。相对于住户用水安全相比，给水分区上面几层未设减压阀的住户用水點稍微高过0.20MPa并不违反《民用建筑节水设计标准》第4.1.3条 “分区内低层部分应设减压设施保证各用水点处供水压力不大于0.2 0Mpa”的规定。节水，固然重要，但前提是不以牺牲住户用水安全为代价。

图2住宅小区日用水量变化图

3.5供水设备的设置

不同给水方式对能耗的影响十分显著。通常有并联、串联、减压分区3种供水方式。1）并联分区供水方式占用较多建筑使用面积，增加建筑投资；2）串联分区给水方式节能效果好，且对高压水泵的要求低，缺点是安全性低，设备过于分散，大幅提升建筑结构负荷；3）减压分区给水方式节能效果差，减压装置耗能过高。目前工程实践证明，节能效果最好的是并联分区给水。

住宅给水系统原则上每个给水分区独立设置一套供水设备。当两个给水分区流量较小，均小于20m3/h时，且合用一套设备总流量不超过30m3/h，宜两区共用一套供水设备；当一个给水分区的流量较大，大于90m3/h时，宜分成两套同型号设备并联供水。供水设备的服务半径（按最不利点沿程管路长度计），不宜大于300m。

随着增压给水技术的发展，新型串、并联给水方式逐渐被应用，该给水方式是在用水低峰期高区和低区水泵串联工作，用水高峰期变为并联工作。

4 小结

住宅生活给水合理的分区供水，能够有效降低能耗，符合现代建筑节水节能设计理念。相关设计人员应在工程实践中，应对给水系统分区进行不断的完善、改进和创新，提高给水系统工作效率，确保用水安全的同时又真正的节水节能。

参考文献：

[1] 《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014[S] .北京：中国建筑工业出版社，2015 .

[2] 《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009版）[S] .北京：中国计划出版社，2010 .

[3] 《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010[S] .北京：中国建筑工业出版社，2010 .

[4] 给水排水设计手册编写组.给水排水设计手册（11）[J].北京：中国建筑工业出版社，1986：131.