建筑设备安装与识图：掌握建筑给水系统

一、建筑供水基本原理

（一）给水工程分类

不同的用途对水量、水质、水压的要求各不相同，常将给水管网分为不同的系统进行供水，一般有以下三种类型：

（1）生活给水系统：供人们生活饮用、烹饪、盥洗、洗涤、沐浴等日常用水，其水质必须满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）。

（2）生产给水系统：供给各类产品生产过程中所需的用水，如冷却用水、锅炉用水等。生产给水系统的水质、水压因生产工艺不同而有较大差异。

（3）消防给水系统：供给各类消防设备扑灭火灾用水，消防给水系统对水质的要求不高，但必须保证足够的水量和水压，具体参照《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084—2001）等。

上述三种给水系统应根据建筑物的性质，综合考虑技术、经济和安全条件，按水质、水量、水温及室外给水系统情况，组成不同的共同给水系统，如生活－消防给水系统，生产－消防给水系统，生活－生产给水系统，生活－生产－消防给水系统。对于高层建筑，由于消防灭火的重要性和其特殊性，消防给水系统必须单独设置。

（二）建筑给水系统的组成

建筑给水系统的组成如图1.1所示。

图1.1 室内给水系统组成示意图

1—阀门井；2—引入管；3—闸阀；4—水表；5—水泵；6—止回阀；7—干管；8—支管；9—浴盆；10—立管；11—水嘴；12—淋浴器；13—洗脸盆；14—大便器；15—洗涤盆；16—水箱；17—进水管；18—出水管；19—消火栓；A—入储水池；B—来自储水池

（1）引入管：将室外给水管引入建筑物的管段，它与进户管（入户管）有区别，后者是指住宅内生活给水管道进入住户至水表的管段。为保证用水安全性，引入管可设两条，如图1.2所示。

（2）水表节点：引入管上装设的水表及其前后设置的阀门及泄水装置等的总称，如图1.3所示。

（3）给水管网：建筑内给水水平干管、立管和支管。

（4）给水管道附件：即配水龙头与各类阀门（控制阀、减压阀、止回阀等）。

图1.2 引入管的设置

图1.3 水表节点

（5）升压、储水设备：当室外给水管网的水压、水量不能满足建筑给水要求或建筑内对供水可靠性、水压稳定性有较高要求时，应根据需要在给水系统中设置水泵、气压给水设备和水池、水箱等增压、储水设备。

（三）建筑给水系统的给水方式

室内给水管网应具有一定的压力（图1.4），以确保最不利配水点（通常是距引入管起点最远和最高点）的配水龙头和用水设备所需的流量和流出水头。

图1.4 室内供水压力需求

室内给水管网所需的压力可以用下式计算：

H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5

式中，H——室内给水管网所需的压力（mH2O或kPa）；

H1——室内最不利点与引入管起点的高差或静压差（mH2O或kPa）；

H2——计算管路的沿程水头损失和局部水头损失之和（mH2O或kPa）；

H3——水流通过水表的水头损失（mH2O或kPa）；

H4——最不利配水点水龙头的流出水头或消火栓口所需水压（mH2O或kPa）；

H5——最不利配水点水龙头的富余水头（mH2O或kPa）。

对于住宅的生活给水，在未进行精确计算之前，为了选择给水方式，可按建筑物的层数估算自室外地面算起所需的最小保证压力值。一层建筑物为10mH2O或100kPa，二层建筑物为12mH2O或120kPa，三层或三层以上的建筑物，每增加一层，增加4mH2O或40kPa，即符合4n＋4（n≥2）原理。当引入管或室内管网较长或层高超过3.5m时，上述数值应适当增加。

给水方式是考虑外部管网或水源的供水条件和建筑内部用水需求而确定的供水方案。

1.直接给水方式

直接给水方式适用于室外给水管网的水压、水量在一天内任何时间均能满足室内用水要求时采用（图1.5）。该系统简单、投资小，可充分利用外网水压；但是一旦外网停水，室内立即断水，用水安全性差。

图1.5 直接给水方式

2.单设水箱给水方式

单设水箱给水方式一般在市政管压周期性不足时采用（图1.6）。当用水低峰期时，管网中压力较高，可以将水打到屋顶水箱中储备，用水高峰期时，管网压力不足，较高的楼层可以由屋顶水箱供水。该系统节能，能减轻管网高峰负荷；但水箱水质容易污染，水箱也加重了建筑负荷。

3.单设水泵给水方式

单设水泵给水方式适用于一天内室外管网压力大部分时间不能满足要求，且室内用水量较大又均匀的情况，可单设水泵升压供水，如生产车间给水（图1.7）。对于用水量大且不均匀的建筑物，如住宅、高层建筑等，可采用一台或多台变速水泵运行，使水泵的供水曲线和用水曲线接近，达到节能的目的。其中，水泵的取水方式有如下两种：

图1.6 单设水箱给水方式

图1.7 单设水泵给水方式

（1）直接取水：即水泵的吸水管接入室外给水管取水，优点是利用了室外给水管网的水压，水不被污染；缺点是容易引起室外给水管网水压的波动，影响周围用户的用水稳定性。

（2）间接取水：先将室外给水管网的水放入储水池，水泵从储水池中吸水，优点是不影响室外给水管网压力的稳定，但是浪费了室外给水管网的压力，同时储水池中的水容易被污染。

4.水泵、水箱联合给水方式

该系统适用于室外给水管网的水压低于或周期性低于室内给水管网所需的水压，而且室内用水量又很不均匀的情况（图1.8）。此种给水方式由于水泵可及时向水箱充水，使水箱容积可减小；又由于水箱的调节作用，水泵的出水流量稳定，可以使水泵在高效率区工作。

图1.8 水泵水箱联合给水方式

5.气压罐给水方式

该系统适用于室外给水管网的水压经常不足、室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱的情况（图1.9）。

图1.9 气压罐给水方式

2—止回阀；3—气压水罐；4—压力信号器；5—液位信号器；6—控制器7—补气装置；8—排气阀；9—安全阀；10—阀门

该系统优点有：

（1）设备可设在建筑物的任何高度上；

（2）水质不易受污染；

（3）安装方便，建设周期短，便于实现自动化等。

但该系统也存在一些缺点：给水压力波动大，调节能力小，供水安全性小，管理及运行费用较高。一般气压罐给水方式只能作为一种辅助给水方式。

6.分区给水方式

该系统适用于楼房层数较高的情况，为了充分利用外网的压力，宜将给水系统分为上、下两个供水区，下区由外网的压力直接供水，上区由水泵和水箱供水（图1.10）。为了提高供水的安全性，可把两区中的一根或几根立管相连，并在分区处设置阀门，必要时，可使整个管网全由水箱供水或由室外给水箱网直接向水箱充水。

图1.10 分区给水方式

7.分质给水方式

该系统适用于小区中水回用等。根据不同用途所需的不同水质，设置独立给水系统的建筑供水（图1.11）。建筑中水系统是指建筑或建筑小区使用后的各种污、废水，经过处理后回用于建筑或小区作为杂用水，如用于冲厕、绿化、洗车等。

图1.11 分质给水示意图(https://www.xing528.com)

8.无负压给水方式

该系统适用于不设水池的情况，也称为直接式管网叠压给水系统（图1.12），它由水泵、稳压平衡器和变频数控柜组成，水泵直接从与自来水管网连接的稳压平衡器吸水加压，然后送至各用水点，无须设置储水池和屋顶水箱。

图1.12 无负压给水系统

二、高层建筑供水

（一）高层建筑给水系统的特点

（1）高层建筑市政管网压力不满足高区的用水水压需求，必须二次加压。

（2）高层建筑高度大，若采用同一给水系统供水，则垂直方向管线过长，管网下部管道及设备的静水压力过大，一般管材、配件及设备的强度难以适应。相关规范中对分区供水的要求是：最低卫生器具配水点处的静水压力不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa。

（3）高层建筑对防震、防沉降、防噪音、防渗透等要求较高，需要更可靠的保证。

（二）常用的高层建筑给水方式

1.高位水箱给水方式

高位水箱给水方式可分为并联给水方式、串联给水方式、减压水箱给水方式、减压阀给水方式。

（1）分区并联给水方式如图1.13所示。在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。该系统各区是独立系统，供水安全可靠；水泵集中，管理维护方便，但水泵数量多，高压管线长，设备费用增加；分区水箱占用建筑面积，影响经济效益。

（2）分区串联给水方式如图1.14所示。水泵分散设置在各区的楼层中，低区的水箱兼做上一区的水池。该系统无高压水泵和高压管线，运行动力费用经济；但水泵分散设置，占用较大面积，管理维护不便，供水可靠性差。

图1.13 分区并联给水方式

图1.14 分区串联给水方式

（3）减压水箱给水方式如图1.15所示。整个高层建筑的用水量由底层水泵提升至屋顶总水箱，然后再送至各分区减压水箱。该系统水泵数量少，设备费用低，维护管理简单；但水泵运行动力费用高，且屋顶水箱容积大，对建筑结构不利。

（4）减压阀给水方式如图1.16所示。由建筑地下室的泵房进行一次性集中加压，高压水沿主干管送至建筑上部用户，对于建筑下部的用户水压过高，则需要进行集中减压（减压阀组），再送至用户。减压阀价格不高，管材和安装工程量以及系统得维护难度等均大幅度下降，缺点是减压区的水头损失大，水泵功耗较大。

2.气压水箱给水方式（图1.17）

气压水箱给水方式可分为气压水箱并联给水方式和气压水箱减压阀给水方式，该系统不需高位水箱，不占建筑面积；但运行动力费用高，储水量小，水泵启闭频繁。

3.无水箱给水方式（图1.18）

该系统可分为变速水泵并联给水方式和变速水泵减压阀给水方式。根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，调整出流量并使水泵具有较高工作效率。该系统不需高位水箱，不占建筑面积；但设备费用较大，管理水平要求高（设备维修复杂）。

图1.15 减压水箱给水方式

图1.16 减压阀减压给水方式

图1.17 气压水箱给水方式

图1.18 变速水泵并联给水方式

三、建筑热水供应

（一）建筑热水供应系统的分类与组成

1.热水系统的分类

建筑热水供应系统按供水范围的大小可分为局部热水供应系统、集中热水供应系统和区域热水供应系统。

（1）局部热水供应系统，即采用小型加热器在用水场所就地加热，供局部范围内一个或几个配水点。常见的加热设备有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器（图1.19）及小型家用锅炉等，适用于一般单元式居住建筑、医院、办公楼、集体宿舍等。

（2）集中热水供应系统，即在锅炉房、热交换站或加热间将水集中加热后，通过热水管网输送到整幢或几幢建筑（图1.21）。适用于使用要求高、热水量较大，用水点多且分布比较集中的建筑，如较高级居住建筑、旅馆、酒店、公共浴室、医院等。

（3）区域热水供应系统，即热电厂、区域性锅炉房或热交换站将水集中加热后，通过市政热力管网输达至整个建筑群、居民区、城市街坊。适用于严寒地区、寒冷地区或高档住宅（图1.20）。

图1.19 太阳能供热系统

图1.20 区域供暖系统

2.热水系统的组成

如图1.21所示，室内集中热水系统主要由热媒系统（第一循环系统）、热水系统（第二循环系统）、附件三大部分组成。

图1.21 集中热水供应系统组成示意图

（1）热媒系统包括热源、水加热器、热媒管网管等。锅炉产生的蒸汽或过热水通过热媒管网送到水加热器加热冷水，经过热交换，蒸汽变成冷凝水，靠余压再送到冷凝水池，冷凝水和新补充的软化水经冷凝循环泵再送回锅炉加热为蒸汽。

（2）热水系统包括水加热气、热水循环泵、高位水箱、热水供回水管网等。水加热中的冷水由屋顶的水箱或给水管网补给，被加热到一定温度的热水，从水加热器中出来经配水管网送至各个热水配水点，为了保证用水点的水温，在立管和水平干管甚至支管处设置回水管，使部分热水经过循环水泵流回水加热器再加热。

（3）附件包括蒸汽、热水的控制附件及管道的连接附件，如温度自动调节器、疏水器、减压阀、安全阀、自动排气阀、膨胀管、管道伸缩器、闸阀、水嘴等。

（二）建筑热水系统供水方式

1.根据管网压力工况分类

（1）开式系统（图1.22），在管网顶部设高位冷水箱、膨胀管或开式加热水箱。管网与大气相通，系统水压决定于水箱的设置高度，而不受室外给水管网水压的波动影响。一般室外水压变化较大，且用户要求水压稳定时采用。

（2）闭式系统（图1.23），一般设有压力膨胀罐，为了确保系统的安全运转，需设安全阀。冷水直接进入加热器，管路简单，水质不易受污染，但供水水压稳定性差，安全可靠性差。适合屋顶不设水箱且对供水压力要求不太严格的建筑采用。

图1.22 开式系统

图1.23 闭式系统

2.根据加热冷水的方式分类

（1）直接加热（图1.24），也称一次换热，是利用以燃气、燃油、燃煤为燃料的热水锅炉，把冷水直接加热到所需要的温度，或是将蒸汽直接通入冷水混合制备热水。

（2）间接加热（图1.25），也称二次换热，是将热媒通过水加热器把热量传递给冷水，达到加热冷水的目的，在加热过程中热媒与被加热水不直接接触。

3.根据管网设置循环管道分类

（1）全循环（图1.26），指热水干管、立管及支管均能保持热水的循环，各配水龙头随时打开都能提供符合设计水温要求的热水。它适用于有特殊要求的高标准建筑，如高级宾馆、饭店、高级住宅等。

（2）不循环管道（图1.27），适用于定时供热水系统，如公共浴室、旅馆等，每天定时供应热水，其他时间没有热水，一般不设循环管道，节约投资。

图1.24 直接加热

图1.25 间接加热

图1.26 全循环

图1.27 不循环

（3）半循环（图1.28），其供水方式又分为立管循环和干管循环供水方式，前者是指热水干管和立管均能保持热水的循环，后者是指仅保持热水干管的热水循环。

图1.28 半循环