高位水箱

高位水箱（精选三篇）

高位水箱 篇1

高位水箱供水存在着水质二次污染的安全隐患, 对后期使用中的维护管理要求较高, 但在某些超高层建筑中, 建筑高度可达到200 m甚至300 m以上, 如此高建筑的供水系统, 不进行必要的减压分区仍采用变频水泵分区供水, 无论从系统按全性还是节能角度考虑, 都是十分不可取的。

在进行超高层建筑供水系统设计中, 设置中间转输水箱是目前从技术可靠性及供水安全性来讲较为稳妥及成熟的设计方法。在进行此类转输水箱的设计时, 合理地确定水箱容积是非常至关重要的, 容积过大不仅影响建筑布局同时也增大了结构荷载的要求, 使基建费用增加;容积过小无法满足系统使用要求, 导致供水设备频繁启动, 影响了设备使用寿命也增加了能耗。如何确定适合的水箱容积, 就要求我们在设计中要与建筑及结构专业紧密配合, 选定恰当的水箱设置位置, 同时还要结合项目自身需要准确计算用水量, 尽量减少非必要性储水, 在满足供水系统使用功能的前提下, 尽量减少水箱容积。

在变频供水技术发展成熟以前, 高层建筑供水一般均采用水泵及高位水箱联合供水方式, 即通过转输水泵将供水提升至高位水箱内, 在利用水箱高度产生的静水压供水至各用水点。此种供水方式供水安全性高且水压稳定, 水箱补水通过箱内的水位高度控制转输水泵的启停, 使供水泵始终保持在高效段运行, 因此在能耗及后期运行费用方面也表现出色。但此种供水方式也存在致命的缺陷, 由于水箱属于开式储水设备, 市政供水经过低位水箱、转输水泵再到高位水箱的多次存储转移, 不可避免地增大了与污染物接触的机率, 特别是在某些个别卫生条件差、管理不到位的高层住宅项目中高位水箱已经成了导致水质污染的直接源头, 因此如何防止水质二次污染问题, 已经成了困扰高位水箱供水系统难以应用发展的顽疾。

尤其是最近几年随着变频供水设备、供水管材技术的不断发展, 越来越多的高层建筑供水系统已经放弃高位水箱供水方式, 纷纷采用变频水泵分区并联的供水方式。分区直供系统取消了高位水箱, 在一定程度上确实起到了减小水质二次污染的作用, 更为重要的是在高层建筑的顶端没有了高位水箱, 大大减小了结构荷载, 从额也降低了基建费用。因此在建筑高度不超过100 m的普通高层建筑中, 变频水泵分区供水的确是一种适合的供水方式。

随着社会经济水平的不断发展, 越来越多的地区开始兴建地标性的超高层建筑, 如北京市2006年起建的银泰中心项目建筑高度为235 m, 目前在建的国贸三期项目建筑高度达350 m, 天津市在建的天津津塔项目, 建筑高度也超过了330 m。在这些高层建筑中, 由于建筑自身高度而产生的静水压力非常巨大, 如不采取必要的减压措施, 根本无法找到适合的供水设备及管材。因此《建筑给水排水设计规范》中第3.3.6条规定, “建筑高度超过100 m的高层建筑, 宜采用垂直串联供水方式”。参照条文说明对此条规定的进一步解释为:对建筑高度超过100 m的高层建筑, 若采用并联分区供水方式, 其输水管道承压过大, 存在不安全隐患, 而采用串联供水可化解此矛盾。在具体设计中, 垂直串联供水可通过设置中间转输水箱或采用变频水泵及管道倒流防止器两种方法实现。在《建筑给水排水设计规范中》推荐使用变频水泵加倒流防止器作为串联供水方式, 此方法的初衷是利用变频水泵供水的调节功能及倒流防止器压差泄水、防止水压回传作用来代替设置中间水箱, 以减少一个水质污染的环节。上述做法在设计思路上没有任何问题, 但在实际工程项目中应用有一定的困难, 主要问题有以下几点:

首先, 变频供水泵的流量调节是有一定范围限制的, 在变频水泵供水的高效区外, 能耗损失较大、运行费用高;

其次, 防污隔断阀使用寿命及质量可靠程度问题, 在正常工作情况下, 防污隔断阀可以起到防止管道内水压回传的作用, 但对防污隔断阀本身的承压及产品质量要求相当高, 在设计中虽然可以通过采用两组防污隔断阀一用一备并联安装的方式来提高其可靠性, 但从整体供水系统按安全性考虑仍存在一定隐患;

第三, 供水泵联动控制问题, 采用变频水泵加防污隔断阀串联供水的方式, 完全利用变频水泵的调节作用来满足系统供水量, 当高区有用水时必须依次启动低区变频水泵、高区变频水泵, 对水泵联动控制的要求非常高, 有一个区的供水泵控制出现问题都无法正常供水, 以目前变频水泵技术, 实现两区水泵的联动控制技术上没有任何问题, 但对整个供水控制系统后期使用中的维护、检测及操控需要具有得相当专业水平的人员进行管理。

综上所述, 在高层建筑供水系统中, 笔者认为设置中间转输水箱是目前从技术可靠性及供水安全性来讲较为稳妥及成熟的方法。高层建筑中的水箱可概括分为以下三类。第一类传统高位水箱, 此类水箱容积可以参考《建筑给排水设计规范》第3.7.5条规定:“有水泵联动提升进水的水箱, 生活用水调节容积不宜小于最大时用水量的50%”进行计算。第二类为中途转输水箱, 此类水箱容积可以参考《建筑给排水设计规范》第3.7.8条规定:“生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取5~10 min转输水泵的流量”进行计算。第三类水箱, 可以称为前两类水箱之和, 此类水箱的容积也可分为两部分进行计算, 其一就是水箱服务区域供水的存储水量, 称其为水箱供水容积, 其二是为更高一区水箱取水所需存储的水量, 称其为水箱转输容积。上述第一类及第三类水箱, 由于须承担服务区域的供水任务, 因此水箱容积一般较大, 所需占据的空间也相应较大, 对于机房空间有限的超高层建筑不宜采用;而第二类水箱其作用相当于供水泵组的“吸水井”, 水箱容积仅满足水泵吸水要求即可, 容积小便于设置, 比较适合在超高层建筑中使用。

笔者曾参与过的天津津塔项目, 就是采用的第二类水箱。津塔项目位于天津市和平区, 该项目由一栋73层建筑高度为336.9 m的办公楼及一栋30层高度为105 m的公寓楼组成。其中公寓楼部分采用变频水泵分区并联供水, 办公楼部分采用设置中间水箱垂直串联供水。办公楼共分为四个压力分区, 高区为46~73层、中区为16~45层、低区为3~15层、2层以下由市政水直接供应, 高中低区用水均采用变频水泵加压供应。为控制系统压力, 结合建筑布局分别在15层及45层设置了高位水箱。在确定供水系统方案时甲方强调要求尽量减少服务机房所占面积, 增大办公楼的可使用面积, 此要求与我们选择转输水箱的想法不谋而合, 且减小水箱容积同时也可以减低结构荷载要求, 节省基建费用。

在供水系统方案确定后, 水箱的容积根据规范要求进行计算, 计算过程简述如下。

(1) 高区45层水箱容积

1) 根据建筑图纸, 统计46~73层所有卫生器具当量总数, 再根据当量总数计算出高区供水系统的设计秒流量;

2) 根据设计秒流量选择变频供水泵组;

3) 根据规范要求按变频供水泵组10分钟的供水量作为高位水箱的存水容积。

(2) 中区15层水箱容积计算

1) 根据建筑图纸, 统计15~45层所有卫生器具当量总数, 再根据当量总数计算出高区供水系统的设计秒流量;

2) 根据设计秒流量选择变频供水泵组;

3) 根据规范要求按变频供水泵组10 min的供水量作为高位水箱的存水容积;

4) 存储向45层高区水箱供水的转输水泵10 min的出流水量;此部分水量在给排水规范中没有明确的存储要求, 但在设计中考虑高区用水间接上也是由15层水箱供应, 同时存储高区部分转输容积对高区供水系统也是一定的保障, 因此在设计中15层中间水箱增加了此部分容积。

除了上述高位水箱外, 在津塔项目中地下4层的生活水泵房内还设有一个主储水箱, 是保证高中低区加压供水的储水水箱, 同时因15层及45层水箱仅作为供水泵吸水井考虑, 所以此水箱也起到了整个办公楼用水的调节水箱作用。

当然使用高位水箱可以很好的解决高层供水系统压力过大的问题, 但随之而来的就是水箱的清洁及防治供水污染问题。从设备上说, 水箱间内必须设置二次消设备, 变频供水吸水管上必须设置紫外线消毒装置, 除此以外从维护角度来说, 应定期对水箱进行清理, 发现问题及时处理, 只有这样才能很好的避免供水水质的污染问题, 充分发挥高位水箱转输供水的作用。

高位水箱 篇2

关键词：消防水箱；消火栓系统；出水管

中图分类号：TU892 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

在建筑室内消防给水系统中，当采用临时高压给水时，应设置高位消防水箱，其目的一方面是使消防给水管道充满水，节省消防水泵开启后充满管道的时间，为火灾扑救赢得时间，另一方面，保证十分钟内最不利点消火栓或喷头的正常使用，确保在消防车赶到之前，水箱能够供室内消防系统扑救火灾。大量研究表明，火灾发生的初期是扑救的最好时机，消防水箱十分钟的消防用水量足以遏制火灾蔓延，对于保护建筑的消防安全有非常重要的意义。

正确设计消防水箱是保证建筑消防水箱在建筑消防安全中发挥作用的前提条件，下面笔者结合多年的建筑消防设计审核工作经验，谈谈消防水箱设计的几个关键问题。

一、关于消防水箱的设置高度

《建规》8.4.4条文注释明确规定：高位消防水箱应尽量采用重力自流式，并设置在建筑物的顶部（最高部位），且要求能满足最不利点消火栓栓口静压的要求。《高规》第7.4.7.2条规定：高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa；当建筑高度超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施；《喷规》第10.3.1条规定：消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。

从上述规范表述可以看出，高位消防水箱的设置要确保最不利点处具有一定压力，若不满足则要设增压设施，那究竟是要设置到多高才能满足压力要求呢，规范并没有明确，下面笔者就分别对室内消火栓系统和自动喷水灭火系统进行分析计算。

（一）室内消火栓系统。根据直流水枪的技术数据可知，要保证最不利点处消火栓水枪充实长度SK=7m，所需栓口所需水压为9（mH2O），则水箱设置高度H=HQ+HD+h（H：为水箱与最不利点消火栓之间的几何高度差；HQ：水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压；HD：栓口的水头损失，约为2mH2O；h：水箱至最不利点消火栓之间管网的水头损失，约为0.5mH2O）。

因此，从上述分析可知，要保证7米的充实水柱，水箱高度应至少为H=9+2+0.5=11.5米。

（二）自动喷水灭火系统。高位水箱最低水位与最不利点喷头的高度差H=H1+H2+H3（H1：最不利点喷头应满足的工作压力；H2：管道沿程水头损失（ΣH）和局部水头损失的总和；H3：报警阀压力損失），要保证最不利点处喷头的工作压力不低于0.05MPA，根据规范H1应不小于5（mH2O），查阅相关资料得出ΣH=10.08m（管径>DN50以后，管道刚力损失很小，忽略不计），H3≈0.01m（报警阀公称直径为DN150）

因此，H=H1+H2+H3=5+1.2ⅹ10.08+0.01=17.11m

由此可见，消防水箱最低水位与最不利点喷头高差大于17.11m时，才能保证最不利点喷头的最低工作压力和喷水强度。

综上所述，高位消防水箱要同时保证最顶层室内消火栓静水压力和最不利点喷头出水压力，其设置高度要至少大于等于17.11m，然而在实际工程中难以做到，因此均应设置增压设施。

二、关于消防水箱出水管的设置问题

（一）出水管接入不符合要求。消防水箱是依靠重力自流向消火栓或自动喷水灭火系统供水，是用来扑救初期火灾的供水设施，然而有些设计人员为了节约管材直接将水箱的出水管接入顶层给水管道（报警阀后），这就造成了水箱中的水将不经过报警阀而直接进入系统管网，使得当喷头动作后，阀后的管道压力长时间保持较高，延缓了压力开关动作，水泵无法第一时间得到启动。故《喷规》第10.3.3条规定，消防水箱出水管应与报警阀入口前管道连接。

（二）出水管管径不符合要求。有些设计人员为了节约管材，采用细管径出水管，甚至直接将增压水泵的出水管作为水箱的出水管，这就造成了采用细管径出水管将会导致较大的水头损失，在保证喷水强度的情况下势必增加整套喷水系统的经济投入，因此《喷规》10.3.3条规定：轻危险级、中危险级场所的系统，管径不应小于80mm，严重危险级和仓库危险级不应小于100mm。

（三）出水管未设置止回阀。止回阀的作用是防止管道水倒流，也就相当于通常说的单向阀。而出水管道若不设置止回阀，那么水泵供水时就会出项管道水流进水箱内，从而减少消防管网的压力，就不能保证消防设备充分发挥灭火作用。此外，根据止回阀的工作原理，止回阀的设置高度还应满足止回阀启动的最低的压力要求，并且出水方向指向消防管道系统。笔者查阅相关资料一般正常情况下，水箱的支墩大于500mm-600mm就可以保证打开止回阀。

三、建筑群共用高位消防水箱的问题.

从笔者多年的消防设计审核经验来看，高层建筑群共用消防水箱还是可行的，而且也有助于减少设备投资，不影响建筑群的整体美观，但是在实际设置中还要有一定的前提条件.首先要保证水箱设置于建筑群中最高的建筑，或者说按竖向分区设置消防水箱时，设置水箱的建筑物每个分区都要高于其他建筑.其次，水箱出口应街道外网消防环形管道上，而不是室内消防系统上，这样才能保证每栋建筑的初期火灾扑救的用水量和水压.再次，每栋建筑应单独设置水泵接合器，并带有止回阀.当然满足上述条件设置共用消防水箱可以节约投资，但是万一出现水箱与外网链接的管路发生火灾时，则将影响到整个建筑群.为了保险起见，笔者建议，有条件情况下还是设置两个消防水箱.

参考文献：

[1]GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》，2005.

[2]GB50016-2006《建筑设计防火规范》，2006.

[3]谢影.浅议消防水箱的设计[J].现代城市研究，2003（S2）.

[4]龚延风，张九根，孙文全.建筑消防技术（第二版）[M].北京：科学出版社，2009.

高位水箱 篇3

高位消防水箱在临时高压水灭火系统中的主要作用是供给建筑火灾初期消防主泵启动前的消防用水水量。现行的规范对高位水箱提出了一定的要求。对于消火栓系统其高位消防水箱的储水水量及架设高度均比较明确,工程设计中少有争议。而对于喷淋系统,《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)(以下简称《喷规》)中第10.3.1条,要求高位水箱应能满足最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。显然“最低工作压力”和“喷水强度”严格意义上讲是要求初期消防用水应满足系统设计动压(在喷头数量、间距确定的情况下,其喷水强度由出水动压决定)。它包含最不利点的设计工作压力、设计水量下的沿程和局部水头损失等,它们共同决定了喷淋系统初期应供给的水压和水量。而由于设计人员对“设计水量”上对规范的理解不同,造成所计算出来的水箱高度相差很大。

工程设计实践中,一种很常见的做法是高位消防水箱的底部与最不利点处喷头的最小高程差简单地取值5m,其理由是规范规定的最低工作压力为0.05MPa,而在初期消防用水流量较小的情况下(如1L/s),系统的水头损失很小,可忽略不计。而且这种做法也常能获得主管部门的认可。而事实上这是不能满足规范要求的。因为即便是初期消防水量取最小值(保证其保护面积下的喷水强度前提下),其水头损失也并非小到可以忽略不计。不仅如此,更大的分歧还在于其所采用的较小的初期水量以及0.05MPa的水压是否满足规范的要求。因此,常造成设计人员和审图人员各执一词的局面。

2 各种不确定性导致规范难于很好的执行

系统设计流量越大,则系统安全性越大,然而系统的水力损失也越大,水箱所需架设高度也越高。如:当火灾初期高位消防水箱供水水量取1L/s时,配水支管的水头损失在0.023MPa左右,加上干管水头损失和最不利点处喷头所需最低工作压力,水箱所需架设高度接近10M;当该流量取2L/s时,配水支管的水头损失在0.052MPa左右,加上干管水头损失和最不利点处喷头所需工作压力,水箱所需架设高度接近14M……;考虑到实际工程,如选用过高的初期水量,其所要求的水箱高度也就会失去其工程的意义。而在选用较小水量时,相对于整个喷淋的配水管网其流速过小,在大部分干管管路中均处于层流状态,其严格的水力损失计算比较复杂,而且现行相关规范,消防给水系统管道沿程水头损失的计算按照舍维列夫提出的计算沿程阻力系数的经验公式配合达西公式进行计算的。而当流量为1L/s时,喷淋系统的大部分配水管道其流速均比较小,应采用舍维列夫提出的当V<1.2m/s时的计算公式进行计算,而该公式较为繁琐,局部水力损失计算也相当复杂,最终的计算结果很可能因人而异,所以在实际操作中还是较难配合好《喷规》的要求。

3 建议最不利点处喷头的静压值

因此,笔者建议临高压喷淋系统对于高位水箱所应保证的水压可以和消火栓系统一样,综合系统安全性和工程可行性两个方面的因素规定一个最不利点处喷头的静压值,从而使给排水的设计人员有更好的操作性。

首先,对于临时高压喷淋系统中高位水箱初期水量的选择,笔者认为《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005版)(以下简称《高规》)中对喷淋增压泵规定1L/s的流量用于此处是适合的。作为消防初期用水,规范比较认可“1处用水点”的流量,而各类民用建筑中最不利点处绝大部分喷淋系统都为中危险级或更低级别设计,1L/s的设计流量基本能满足实际工程中最不利点处1个喷头保护面积内85%的设计流量。

其次,1L/s对应的普通喷头设计工作压力,以最常用的喷头流量系数K=80计算,其所需的工作压力为0.05625MPa(高于规范要求的最低工作压力)。

最后,在1L/s设计流量下,其支管水头损失一般在0.025MPa以内(其流速大于1.2m/s)。干管中其流速小于1.2m/s,水头损失较小,考虑到其局部损失,大体上按照0.015MPa的水头损失设计已属保守。

如此水箱与最不利点喷头所需高程差H=(0.05625+0.025+0.015)/0.0098=9.82m。因此笔者认为高程差设计取值10m,应该是在符合现行规范要求的前提下的一个合理的静压取值,如果不能满足静压,则可采用局部稳压系统。

参考文献

[1]GB50016-2006建筑设计防火规范[S].

[2]GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.