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【摘 要】 建筑业是社会三大能源消耗行业之一，如何推进节能建筑，实现生态城市发展，已经成为近年来建筑界一直在探索的课题。在高层建筑的给排水设计中，生活给水主要是依靠生活水箱、水泵等提升设备进行供给。而随着建筑物高度的不断增长，对给排水的可靠性、设备的能耗、材料的选择等方面提出了越来越高的要求。选择合理的给排水设备，能有效地节约建筑能耗。本文就建筑给排水设备的选择进行探讨。
【关键词】 建筑；给水系统；供水设备
随着城市化进程的推进，土地资源日益紧缺，高层建筑越来越多的出现在城市的规划建设中。由于高层建筑的高度大，距离长，市政水压无法满足使用的需要，供水必须采用机械提升的设备进行提升，才能满足用水点对水质、流量、压力的要求。因此，在建筑给排水设计中，给水系统供水设备的选择非常重要。
一、供水设备的选择
1.水泵变频调速机组
1.1水泵变频节能
水泵的节能离不开对其工况的合理选择。而工况调节的方式主要有两种：1）管路特性曲线的调节，如开、闭阀门等；2）水泵特性曲线的调节，如水泵调速等。从节能的效果来看，显然是后者更为合理。因此，改变水泵的特性曲线成为了水泵机组节能的主要方法。水泵变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势尤为明显，因而受到了广泛的应用。
1.2水泵变频调速的范围
当水泵采用变频调速时，运行参数与原来的工频状态相差较大，当然，变频水泵的调速范围也不是没有限制，从实际使用情况得出，卧式离心水泵的调速范围宜为60%～100%，常用的立式离心水泵的调速范围宜为50%～100%。
1.3变频泵组的选择
从经济运行角度分析，要求泵机组高效工作，在选泵时，应使水泵基本在高效区运行，不可“大马拉小车”，也不能“小马拉大车”。泵组多台运行，离心泵运行高效的流量最大流量的50%～100%。在实际中，生活用水随用水器、生活规律和人数等因素变化，用水量也有所不同.特别是新建的小区，在其前期，入住率往往低于50%，甚至更低，但在设计时通常按100%的入住率来设计。所以，在变频调速泵组选型时，不得不把这些情况考虑进去，否则会造成泵组效率低下。
在设计选型中，通常采用多台主泵配一台小泵组成泵组，共同运行。正常用水时，主要利用主泵进行供水，晚上等用水量可能很小的情况下，利用小泵配合气压罐进行供水。泵组的配置一般如下選择：①对于用水量不大的单体建筑，可选用3台泵，其中1台工频、1台变频和1台备用，轮换工作。每台泵的流量按0.6q（q为设计秒流量）选择。这样能确保水泵能长时间运行在在高效段。②对于住宅类小区等供水集中、用水量很难准确计算的供水系统，可采用多台主泵并联运行，晚上等低峰时段，配小泵加气压罐的组合进行供水，并根据小区的入住情况进行调整；③对于供水有一定的规律，无接近零流量的供水系统，如冷却塔供水等，选择变频调速泵组供水的话，要依据冷却塔的台数多少，看情况配一用一备或两用一备的方式。
1.4变频调速供水泵组的控制
泵组的控制柜内PLC控制器，控制泵的运行转速、频率和切换等工作，PLC的主要控制作用：（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；（2）控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制。当压力达到设定值时，水泵会在此转速下延时30s之后减速运行。当水泵运行在设定的最低电机频率转速时，传感器反馈的压力值依然稳定，则切换到气压罐或小泵工作。
根据供水系统对压力稳定的要求，来设定压力波动范围。恒压泵不是真正的恒压，实际运行时存在一定的波动范围。波动范围根据实际用水要求而设定。尽管会影响到用水的稳定性，但是对解决水泵的频繁启动、切换，延长泵组的使用寿命起到了很好的效果。
一般情况下，电机频率在一定范围内调速比较经济合理，太高或者太低反而不节能，并且容易造成设备的损耗乃至损坏。因此，频率通常设置在50Hz～25Hz之间可调，最低不能低于20HZ。并且，变频调速供水泵应选择比转速比较高的水泵，并尽量使选泵参数靠近水泵高校区右端点，这样可以获得较大的调速区间，但最大调速范围不宜超过额定转速的50%。
二、管网叠压供水设备供水
管网叠压供水设备是在变频恒压供水设备的基础上，发展起来的一种新型供水设备，主要由稳流补偿器、水泵、智能控制系统等组成。其隔绝了与空气的接触，杜绝了供水中水质二次污染的情况，且占地面积小，运行维护方便，应用日益广泛。
2.1管网叠压供水设备的分类及优缺点
管网叠压供水设备主要为三种：直联式管网叠压供水设备、罐式管网叠压供水设备和箱式管网叠压供水设备。其共同的特点是：1）均取消了蓄水池和水箱，占地面积更小，造价更省；2）因隔绝了空气的直接接触，减少了水质的二次污染，更卫生；3）与市政管网直接连接，充分利用自来水管的余压，更节能。在实际的工程应用中，罐式管网叠压设备因其抗二次污染能力强、占地面积小、造价便宜、安装维护简便等优点，应用尤为广泛。
2.2管网叠压供水设备的工作原理
管网叠压供水设备主要由真空抑制器、稳流罐、变频供水设备、压力传感器和自动控制柜等构成。在工作时，通过设备的智能控制系统、稳流补偿器与真空抑制器联合作用，消除水泵工作中产生的吸程，利用市政管网的压力，直接供水，并且对自来水管网压力的影响降到最低。
正常运行状态下，系统根据出口管网压力自动停启水泵。当市政的供水压力P1低于用户所需要的设定压力P2时，控制系统自动控制变频泵运行，直到用户管网的实际压力达到P2。变频控制器控制变频泵以一恒定的转速运行，市政供水的压力P1升高时，变频泵的转速降低；市政供水压力P1降低时，变频泵的转速升高。当市政供水的压力P1=P2时，变频泵自动延时停机，以市政水压直接供用户。当市政供水压力P1低于设定压力P2时，水泵自动启动。 稳流罐的作用是确保用户所需要的压力相对稳定。变频泵的进水口与稳流罐相连，微机通过压力传感装置检测自来水管网的压力波动情况，通过稳流罐缓解供水压力的波动，通过防负（降）压装置，消除产生瞬时负压的因素，从而确保自来水管网的正常供水。（见下图）
2.应用的条件和注意的要点
当然，管网供水设备的应用也有一定的局限性：
1）在市政供水的范围内，当生活、生产给水系统需采用管网叠压供水时，须取得当地供水部门的同意。
2）在经常停水、供水总量不能满足用水需求、压力波动较大、管径偏小及可能对周边用户用水造成严重影响的区域，不得采用管网叠压供水设备供水。
3）有毒物质、化学药品等危险品的生产、加个、储存的单位及不允许停水的用户，也不得采用管网叠压供水设备供水。
4）对于用水量集中、瞬时用水量过大的用户，采用管网叠压设备供水时，应采用有效的调节储存措施。
3.水泵的选择
管网叠压供水设备泵组选用的变频水泵，应使其工作在高效區。水泵的数量可根据用户实际的用水量的需要，来进行选择。方法同本论文1.3条，此处不再赘述。管网叠压供水设备的是否能达到节能的效果，主要看市政管网供水压力的是否稳定状况和选择泵组的是否合理。因此，在选择该供水方式之前，首先要征得当地市政供水部门的同意。但是有一些叠压供水设备，为了保证供水水压的可靠性，在选泵时，扬程没有减去市政供水管网可用的余压，仍按普通的二层供水泵组选泵，水泵长时间处于低效率区运行，从而使节能的设备不节能。
4.国内管网叠压供水设备使用的情况
国内在早些年间，因为市政管网条件的局限性，供水管网的建设还不够成熟，管网直接加压供水是不被许可的，国家也没有出台相应的规范，所以，管网叠压设备的发展停滞不前。
近几年，随着国家对民生行业投入的增加，市政供水管网也建设得日益成熟，特别是在管网建设比较充分的区域，管网叠压供水设备的应用日益广泛。国家建设部于2007年6月发布了《管网叠压供水设备》（CJ/T254-2007）的行业标准，填补了这个行业标准的空白。
三、供水方式的选择
1.常用的室内给水方式
室内给水分为无、有水箱供水。无水箱供水包括：管网叠压供水、市政直接供水。有水箱供水包括：水泵和水箱联合供水、单设水箱供水。根据用户的要求和条件不同，供水的方式也不一样。因此，在选择给水方式时，要具体情况具体分析，综合各种因素进行评估，如投资、能耗、供水的可靠性、供水的二次污染、噪声、维护与运行管理的便利性和外网的供水能力等。从常用的给水方式中选择适合用户的给水方式，选择合理的供水方案。
2.管网叠压供水系统
管网叠压供水系统在利用市政供水的余压，通过变频泵组直接从市政管网吸水加压后，传输到各用水点。变频泵组的启停是受管路上安装的压力传感器进行控制的，采用下行上给的方式。此供水方式，利用了市政供水管网的余压，因此具有较好的节能效果；且设备占地面积较小，维护管理较为方便。但是由于没有水箱储水，供水的可靠性较差，当市政停水时，无法进行延时供水。这种供水方式较多的运用在供水管网发达的住宅小区项目中。
3.市政直接供水系统
一般市政供水压力在0.2Mpa～0.3Mpa之间，由于不需要设置加压供水设备，系统简单，节省了投资，维护管理也最为方便，因此市政直接供水系统广泛的运用在楼层较低的用水点。当然，供水的可靠性就较为一般，如果市政停水，也不存在延时供水的保障。
4.水泵和水箱联合的供水系统
水泵、水箱联合的供水系统将市政水管储存到地下生活的水箱，通过变频供水泵组达到各用水点。变频泵组的启停是受管路上安装的压力传感器进行控制的，采用下行上给的方式。此供水方式生活水箱储存了一定的水量，在停水时能延时进行供水，供水较可靠。但由于需在地下室布置生活水箱和变频泵组，占地较大，设备较为复杂，因生活水箱存在水质的二次污染，维护和管理成本相对较高。通常适用于酒店、宾馆等用水要求较高、地下室设备用房空间较为充裕、维护管理力量较强的公建项目。
四、总结
综上所述，给水系统的供水设备和供水方式，需要根据建筑的条件和用户的要求，进行科学的分析，合理的选择。既能满足用户使用的需要，又能达到节能环保的目的。
参考文献：
[1]任永华.管网叠压供水设备原理及应用.山西建筑，2008年8月.
[2]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.
[3]李劲松.建筑给排水设计中的环保问题[J].淮北职业技术学院学报，2009，8
【关键词】 建筑；给水系统；供水设备
随着城市化进程的推进，土地资源日益紧缺，高层建筑越来越多的出现在城市的规划建设中。由于高层建筑的高度大，距离长，市政水压无法满足使用的需要，供水必须采用机械提升的设备进行提升，才能满足用水点对水质、流量、压力的要求。因此，在建筑给排水设计中，给水系统供水设备的选择非常重要。
一、供水设备的选择
1.水泵变频调速机组
1.1水泵变频节能
水泵的节能离不开对其工况的合理选择。而工况调节的方式主要有两种：1）管路特性曲线的调节，如开、闭阀门等；2）水泵特性曲线的调节，如水泵调速等。从节能的效果来看，显然是后者更为合理。因此，改变水泵的特性曲线成为了水泵机组节能的主要方法。水泵变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势尤为明显，因而受到了广泛的应用。
1.2水泵变频调速的范围
当水泵采用变频调速时，运行参数与原来的工频状态相差较大，当然，变频水泵的调速范围也不是没有限制，从实际使用情况得出，卧式离心水泵的调速范围宜为60%～100%，常用的立式离心水泵的调速范围宜为50%～100%。
1.3变频泵组的选择
从经济运行角度分析，要求泵机组高效工作，在选泵时，应使水泵基本在高效区运行，不可“大马拉小车”，也不能“小马拉大车”。泵组多台运行，离心泵运行高效的流量最大流量的50%～100%。在实际中，生活用水随用水器、生活规律和人数等因素变化，用水量也有所不同.特别是新建的小区，在其前期，入住率往往低于50%，甚至更低，但在设计时通常按100%的入住率来设计。所以，在变频调速泵组选型时，不得不把这些情况考虑进去，否则会造成泵组效率低下。
在设计选型中，通常采用多台主泵配一台小泵组成泵组，共同运行。正常用水时，主要利用主泵进行供水，晚上等用水量可能很小的情况下，利用小泵配合气压罐进行供水。泵组的配置一般如下選择：①对于用水量不大的单体建筑，可选用3台泵，其中1台工频、1台变频和1台备用，轮换工作。每台泵的流量按0.6q（q为设计秒流量）选择。这样能确保水泵能长时间运行在在高效段。②对于住宅类小区等供水集中、用水量很难准确计算的供水系统，可采用多台主泵并联运行，晚上等低峰时段，配小泵加气压罐的组合进行供水，并根据小区的入住情况进行调整；③对于供水有一定的规律，无接近零流量的供水系统，如冷却塔供水等，选择变频调速泵组供水的话，要依据冷却塔的台数多少，看情况配一用一备或两用一备的方式。
1.4变频调速供水泵组的控制
泵组的控制柜内PLC控制器，控制泵的运行转速、频率和切换等工作，PLC的主要控制作用：（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；（2）控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制。当压力达到设定值时，水泵会在此转速下延时30s之后减速运行。当水泵运行在设定的最低电机频率转速时，传感器反馈的压力值依然稳定，则切换到气压罐或小泵工作。
根据供水系统对压力稳定的要求，来设定压力波动范围。恒压泵不是真正的恒压，实际运行时存在一定的波动范围。波动范围根据实际用水要求而设定。尽管会影响到用水的稳定性，但是对解决水泵的频繁启动、切换，延长泵组的使用寿命起到了很好的效果。
一般情况下，电机频率在一定范围内调速比较经济合理，太高或者太低反而不节能，并且容易造成设备的损耗乃至损坏。因此，频率通常设置在50Hz～25Hz之间可调，最低不能低于20HZ。并且，变频调速供水泵应选择比转速比较高的水泵，并尽量使选泵参数靠近水泵高校区右端点，这样可以获得较大的调速区间，但最大调速范围不宜超过额定转速的50%。
二、管网叠压供水设备供水
管网叠压供水设备是在变频恒压供水设备的基础上，发展起来的一种新型供水设备，主要由稳流补偿器、水泵、智能控制系统等组成。其隔绝了与空气的接触，杜绝了供水中水质二次污染的情况，且占地面积小，运行维护方便，应用日益广泛。
2.1管网叠压供水设备的分类及优缺点
管网叠压供水设备主要为三种：直联式管网叠压供水设备、罐式管网叠压供水设备和箱式管网叠压供水设备。其共同的特点是：1）均取消了蓄水池和水箱，占地面积更小，造价更省；2）因隔绝了空气的直接接触，减少了水质的二次污染，更卫生；3）与市政管网直接连接，充分利用自来水管的余压，更节能。在实际的工程应用中，罐式管网叠压设备因其抗二次污染能力强、占地面积小、造价便宜、安装维护简便等优点，应用尤为广泛。
2.2管网叠压供水设备的工作原理
管网叠压供水设备主要由真空抑制器、稳流罐、变频供水设备、压力传感器和自动控制柜等构成。在工作时，通过设备的智能控制系统、稳流补偿器与真空抑制器联合作用，消除水泵工作中产生的吸程，利用市政管网的压力，直接供水，并且对自来水管网压力的影响降到最低。
正常运行状态下，系统根据出口管网压力自动停启水泵。当市政的供水压力P1低于用户所需要的设定压力P2时，控制系统自动控制变频泵运行，直到用户管网的实际压力达到P2。变频控制器控制变频泵以一恒定的转速运行，市政供水的压力P1升高时，变频泵的转速降低；市政供水压力P1降低时，变频泵的转速升高。当市政供水的压力P1=P2时，变频泵自动延时停机，以市政水压直接供用户。当市政供水压力P1低于设定压力P2时，水泵自动启动。 稳流罐的作用是确保用户所需要的压力相对稳定。变频泵的进水口与稳流罐相连，微机通过压力传感装置检测自来水管网的压力波动情况，通过稳流罐缓解供水压力的波动，通过防负（降）压装置，消除产生瞬时负压的因素，从而确保自来水管网的正常供水。（见下图）
2.应用的条件和注意的要点
当然，管网供水设备的应用也有一定的局限性：
1）在市政供水的范围内，当生活、生产给水系统需采用管网叠压供水时，须取得当地供水部门的同意。
2）在经常停水、供水总量不能满足用水需求、压力波动较大、管径偏小及可能对周边用户用水造成严重影响的区域，不得采用管网叠压供水设备供水。
3）有毒物质、化学药品等危险品的生产、加个、储存的单位及不允许停水的用户，也不得采用管网叠压供水设备供水。
4）对于用水量集中、瞬时用水量过大的用户，采用管网叠压设备供水时，应采用有效的调节储存措施。
3.水泵的选择
管网叠压供水设备泵组选用的变频水泵，应使其工作在高效區。水泵的数量可根据用户实际的用水量的需要，来进行选择。方法同本论文1.3条，此处不再赘述。管网叠压供水设备的是否能达到节能的效果，主要看市政管网供水压力的是否稳定状况和选择泵组的是否合理。因此，在选择该供水方式之前，首先要征得当地市政供水部门的同意。但是有一些叠压供水设备，为了保证供水水压的可靠性，在选泵时，扬程没有减去市政供水管网可用的余压，仍按普通的二层供水泵组选泵，水泵长时间处于低效率区运行，从而使节能的设备不节能。
4.国内管网叠压供水设备使用的情况
国内在早些年间，因为市政管网条件的局限性，供水管网的建设还不够成熟，管网直接加压供水是不被许可的，国家也没有出台相应的规范，所以，管网叠压设备的发展停滞不前。
近几年，随着国家对民生行业投入的增加，市政供水管网也建设得日益成熟，特别是在管网建设比较充分的区域，管网叠压供水设备的应用日益广泛。国家建设部于2007年6月发布了《管网叠压供水设备》（CJ/T254-2007）的行业标准，填补了这个行业标准的空白。
三、供水方式的选择
1.常用的室内给水方式
室内给水分为无、有水箱供水。无水箱供水包括：管网叠压供水、市政直接供水。有水箱供水包括：水泵和水箱联合供水、单设水箱供水。根据用户的要求和条件不同，供水的方式也不一样。因此，在选择给水方式时，要具体情况具体分析，综合各种因素进行评估，如投资、能耗、供水的可靠性、供水的二次污染、噪声、维护与运行管理的便利性和外网的供水能力等。从常用的给水方式中选择适合用户的给水方式，选择合理的供水方案。
2.管网叠压供水系统
管网叠压供水系统在利用市政供水的余压，通过变频泵组直接从市政管网吸水加压后，传输到各用水点。变频泵组的启停是受管路上安装的压力传感器进行控制的，采用下行上给的方式。此供水方式，利用了市政供水管网的余压，因此具有较好的节能效果；且设备占地面积较小，维护管理较为方便。但是由于没有水箱储水，供水的可靠性较差，当市政停水时，无法进行延时供水。这种供水方式较多的运用在供水管网发达的住宅小区项目中。
3.市政直接供水系统
一般市政供水压力在0.2Mpa～0.3Mpa之间，由于不需要设置加压供水设备，系统简单，节省了投资，维护管理也最为方便，因此市政直接供水系统广泛的运用在楼层较低的用水点。当然，供水的可靠性就较为一般，如果市政停水，也不存在延时供水的保障。
4.水泵和水箱联合的供水系统
水泵、水箱联合的供水系统将市政水管储存到地下生活的水箱，通过变频供水泵组达到各用水点。变频泵组的启停是受管路上安装的压力传感器进行控制的，采用下行上给的方式。此供水方式生活水箱储存了一定的水量，在停水时能延时进行供水，供水较可靠。但由于需在地下室布置生活水箱和变频泵组，占地较大，设备较为复杂，因生活水箱存在水质的二次污染，维护和管理成本相对较高。通常适用于酒店、宾馆等用水要求较高、地下室设备用房空间较为充裕、维护管理力量较强的公建项目。
四、总结
综上所述，给水系统的供水设备和供水方式，需要根据建筑的条件和用户的要求，进行科学的分析，合理的选择。既能满足用户使用的需要，又能达到节能环保的目的。
参考文献：
[1]任永华.管网叠压供水设备原理及应用.山西建筑，2008年8月.
[2]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.
[3]李劲松.建筑给排水设计中的环保问题[J].淮北职业技术学院学报，2009，8