某高层住宅二次供水系统竖向分区的优化

周琼

（南京市给排水工程设计院有限公司）

1 引言

随着城市建设的快速发展，高层住宅数量也在不断增多，高层住宅的给水系统静水压力大，为保证管道及配件免受损坏，必须对给水系统进行合理的竖向分区。建筑给水系统设计的好坏直接影响着用户的生活品质。高层建筑中生活给水系统的节能问题引起了大家的重视，它直接关系到生活给水系统的使用、节能和工程造价。笔者以某住宅小区为例，从建设成本、维护费用等方面同一住宅小区不同分区情况进行对比、分析，为优化分区提供依据。

2 项目概况

某高层住宅小区，共9 栋住宅，每栋2 个单元，2 栋、3 栋、6 栋为30 层，每单元4 户；1 栋、4 栋、5 栋为32 层，每单元4 户；7 栋、8 栋、9 栋为32 层，每单元3 户。根据当地的市政管网压力，住宅楼1 层～6 层为市政直供水，7 层～32 层为二次增压供水，泵房设于负一层 地库。

3 二次供水方式的选择

二次增压供水方式有多种，目前常用的有水池+变频水泵的增压方式[1]。变频水泵满足不同时间不同水量的需求，既可以保证需水量大时有足够的水量，需水量低时低频运行，最终实现节约能源的作用。同时，此种给水方式水泵布置集中，便于维护管理；设低位水池，供水可靠等优点。在各类高层建筑中得到广泛应用。

4 分区数量确定

分区供水中的分区数量确定从理论上需根据整个建筑的层高等因素计算。《民用建筑节水设计标准GB 50555-2010》第4.1.3 条，《建筑给水排水设计标准》（GB 50015-2019 年版）中的3.4.3对分区水压作了相关规定，各分区的静水压力不宜大于0.45MPa。根据规范，本文某小区可分为3 个或4 个增压 分区。

4.1 增压部分26 层分3 个区（方案1）

7 层～15 层共计9 层为增压1 区（594户），7 层～9 层装分户减压阀；

16 层～24 层共计9 层为增压2 区（594 户），16 层～18 层装分户减压阀；

25 层～32 层共计8 层为增压3 区（480 户），25 层、26 层装分户减压阀。根据每户用水情况计算用水量和扬程。每个区采用3 台水泵，两用一备。每个增压区水泵参数如下：

增压低区1# ～3# 水泵参数：Q=33m³/h，H=70m，N=11kW，二用一备；

增压中区4# ～6# 水泵参数：Q=33m³/h，H=95m，N=15kW，二用一备；

增压高区7# ～9# 水泵参数：Q=27m³/h，H=118m，N=15kW，二用一备。

建设成本分为泵房部分和管线部分，泵房部分包括泵房内部水箱、设备、管线、电气自控等，主材设备费用约为78.45万元，人工费约为11.77 万元，工程直接费约为90.22 万元。管线部分包括出泵房至每户户表的管线、阀门等，工程直接费用约为190.04 万元。总费用约为280.26 万元。

4.2 增压部分26 层分4 个区（方案2）

7层～13层共计7层为增压1区 (462户)，第7 层装分户加压阀；14 层～20层共计7 层为增压2 区（462 户），14 层装分户加压阀；21 层～26 层共计6 层为增 压3 区（396 户）；27-32 层 共 计6 层为增压4 区（348 户）。每个区采用3 台水泵，两用一备。每个增压区水泵参数 如下：

增 压1 区1# ～3# 水 泵 参 数：Q=26m³/h，H=64m，N=7.5kW，二用一备；

增 压2 区4# ～6# 水 泵 参 数：Q=26m³/h，H=83m，N=11kW，二用一备；

增 压3 区7# ～9# 水 泵 参 数：Q=23m³/h，H=101m，N=11kW，二用一备；

增 压4 区10# ～12# 水 泵 参 数：Q=22m³/h，H=118m，N=15kW，二用一备。

泵房部分包括泵房内部水箱、设备、管线、电气自控等，主材设备费用约为88.48 万元，人工费约为13.27 万元，工程直接费约为101.75 万元。管线部分包括出泵房至每户户表的管线、阀门等，工程直接费用约为198.30 万元。总费用约为300.05 万元。

对两种分区方案方式从以下四个方面进行比较。

1）建设成本

注：此造价不含直供水材料和外管土方工程

方案1 建设费中直接费为280.26 万元，方案2 为300.05 万元，方案1 节省约19.79 万元。

2）维护成本

假设年维护费按照设备造价的2% 算， 第 一 年 方 案1 维 护 费 约 为78.45×2%=1.569 万元，方案2 维护费约88.48×2%=1.7696 万元，方案1 节省维护费 约2006 元。维护费每年按10%递增，折旧按十年计算，方案1 比方案2 节省维护费约3.2 万元。

3）运行成本

运行成本主要体现在水泵的电耗。方案1 有三个分区，每个分区3 台水泵。假设每天工况为：满负荷2 台泵1h，1台泵3h，低载20h（50%计）。每天电耗为618kW·h，假设电费每度0.5 元，每天电费为309 元，每年约112785 元。

方案2 同样的计算方法，每天电费为334 元，每年约12.2 万元。则一年时间，方案1 比方案2 节省电费约9125 元。泵房运行十年，则节省约9.13 万元。

竖向分区供水节能原理，对于给定的建筑物，在市政水压确定的情况下，加压供水区域竖向分区数量越多，运行过程中消耗的电能越少[2]。而本例方案1 比方案2 节能，看似与节能理论相悖，其实不然。竖向分区节能原理是理论计算，方案1 和方案2 中不同分区的流量不是简单的倍数关系，而是户数越小，同时出流概率越高，同时考虑到，在实际项目中，水泵的实际功率不是完全契合理论计算值。所以本文结论是合理且切实际的。

4）占地面积

注：泵房面积说明：每套泵组底座尺寸为3100mm×500mm，每套泵组间距为1000mm，仅比较水泵占地面积，其余假设方案1 同方案2。

方案1：3 套水泵占地面积大约是35.91m2，增压区三根立管；方案2：4 套泵占地面积大约是46.98m2，增压区四根立管。由以上数据，方案1 泵房和管线所占用地面积较小，更加节省空间。

综合四个方面的比较，按十年运行期计，方案1 较方案2 共节省约32.12万元。由此可以看出方案1 的3 个分区方式投资更加节省。

水泵和管线的费用所占总费用比例较大，这两项的费用决定了总费用的高低。当竖向分区越多，这两项投资越大，总费用也越大。

5 结语

通过对某小区两种不同分区进行比较，分区越少总费用越低，因为分区越少泵房面积以及系统立管数量越少，设备、管道越少，日常维护管理费用也会随之降低。当然，无限制的减少竖向分区数量也会带来相应问题，当分区的竖向高差越大，分区的底部几层需设置更多数量的支管减压阀，来满足底层用户安全用水，甚至需要安装立管减压阀组，才能达到预期的减压效果，在现实使用过程中，立管减压阀组的调试运行还有待进一步的优化。总体而言，适当减少竖向分区数量的经济性更加明显。且分户减压给水方式也是现行发展的一个趋势[3]，能更精确的更灵活控制入户压力，用户满意度更高。所以，在规范规定的范围内适当减少分区，更加节能、 经济。