（上海海屹建筑设计有限公司上海200121）
【摘要】通过对消防及生活给水的不同分区方案的探讨，找出各自方案的优缺点，在满足规范及地方主管部门的要求下，寻找出最经济的解决方案，为住宅项目的给排水设计提供指导及参考。
【关键词】给水；分区；方案；经济
【中图分类号】TU972【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）20-0211-02
1.定义及研究对象
根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）中第1.0.3.中规定：本规范适用于下列新建、扩建和改建的高层建筑及其裙房：
1.0.3.1十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）[1]。
并且在上述规范的3.0.1条及表3.0.1中又对高层居住建筑进行了建筑分类：其中十层至十八层的住宅为二类建筑，十九层及十九层以上的住宅为一类建筑。
然而为了方便本文观点的论述以及使观点的探讨具有普遍性，因此本文中所提的高层住宅假定为：层高均为2.8m，层数为35层，建筑高度为98m，并且市政水压满足三层及三层以下直接供水[2]。住宅设计中涉及的给水系统一般包括生活给水系统、热水给水系统、消防给水系统等，由于住宅项目一般不涉及集中热水供应系统和喷淋系统。本文主要讨论生活给水系统以及消火栓给水系统的分区设置问题。
2.规范要求
《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）中第7.4.6.5条规定：消火栓栓口的静水压力不应大于1.0MPa，当大于1.0MPa时，应采取分区给水系统[1]；
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）中第3.3.5A条规定：居住建筑入户管给水压力不应大于0.35MPa；各分区最不利配水点的水压应满足用水水压要求（本文按照最低水压为0.1MPa讨论）。
3.给水分区的不同设置方案比选
3.1室内消火栓给水系统的分区设置
室内消火栓给水系统的分区方案有很多种，一般可根据如下情况分别选取：（1）当建筑高度低于或等于120m时，消防给水竖向分区宜采用减压阀、分区水泵、多出口泵等并联消防泵给水系统。
（2）当建筑高度大于120m时，消防给水竖向分区宜采用多台消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防泵给水系统[3]。
本文所讨论的对象为建筑高度为98的高层住宅，由于屋顶需要设高位消防水箱，因此一般将导致最底层的消火栓静水压力超过1.0MPa，此时根据规范要求，必须对消火栓给水系统进行分区，根据前文的分区方案选取原则，本文主要讨论减压阀分区消防给水方案和分区水泵并联的消防给水方案，对整个建筑进行两个消防分区：高区和地区。分区界限可根据项目施工特点并结合工程造价灵活考虑。本文为方便论述把1～17层设为低区，18～35层设为高区，各区中栓口处动压超过0.5MPa的消火栓单独设置减压孔板减压。
3.1.1减压阀分区消防给水方案
此方案中，高区及低区共用消防供水泵，低区充分利用减压阀减压原理确保地区静水压力不超过1.0MPa，高位消防水箱设在屋面，并与高区消防环网相连。
此方案对高地区消火栓单独设置管路系统，并单独对静水压力超过1.0MPa的低区管路设置减压阀减压，减压阀采用比例式减压阀或可调式减压阀，当一级减压阀减压不能满足要求时，可将减压阀串联减压。此方案施工过程中要特别注意减压阀的产品质量是否合格，否则将会造成减压阀损坏频繁，给低区甚至整个系统带来消防的安全隐患。
3.1.2并联分区消防给水方案
此方案中，高区消火栓采用高扬程的消防泵加压供水，低区消火栓采用低扬程的消火栓加压供水，并且高低区分别设置高位消防水箱及增压稳压装置，相比利用减压阀分区的消防给水方案，提高了消防的可靠性，但是由于低区需单独设置低区高位水箱，也存在如下缺点：
（1）增加了建筑的荷载，提高了工程造价；
（2）需要中间设备层来设置水箱及增压装置，这样就降低了住宅的套内面积。
（3）消防泵房内增加了低区消防水泵，因此增加了设备的投资，增加了泵房的面积以及运行期的设备管理费用。
对于高层住宅的消防给水系统分区方案还有水泵串联分区消防给水方案、水泵-转输水箱串联分区消防给水方案等其它分区方案，但是这些方案均适用于超高层建筑中，因此本文不作讨论。
3.1.3小结
对于最底层消火栓静水压力超过1.0MPa的高层住宅，其消火栓给水分区的设置需结合消火栓水泵扬程、建筑高度以及工程造价等多层因素综合考虑。例如利用减压阀分区相比并联分期，可少用两台消防水泵以及省略底层的消防水箱，降低造价，但是也对减压阀的安全可靠性提出要求，并且对于建筑高度较高，静水压力超过了底层消火栓管道及附件的试压压力，则此时需考虑采用串联分区的消防给水方案。对于低区为公共建筑，高区为住宅的这一类商住楼且消防要求较高时，可以采用并联分区的给水方案。对于超高层住宅建筑来说，如果采用并联分区消防给水方案，则意味着消防立管过多，导致消防管道井增大，降低了住宅的套内面积，这也是不经济的，此时可以采用水泵串联分区消防给水方案或则水泵-转输水箱串联分区消防给水方案，中间水箱及水泵一般设在设备层或者避难层内。另外不同地区的消防主管部门对高层住宅消防给水分区设置的要求也不尽相同，因此在高层住宅消防设计时，对消防给水分区方案的选择应根据项目特点，造价情况以及当地消防主管部门要求等综合考虑。
3.2生活给水系统的分区设置
根据规范及卫生器具使用压力要求，分区应该保证水压最低点不低于0.1MPa，水压最高点不超过0.35MPa。因此可以据此计算一个独立分区的压差为0.25MPa，即一个独立分区的层数不超过8层（层高以2.8m计）。因此对于本文讨论的35层住宅来说，假设3层及3层以下为市政直接供水，因此压力供水分区共为4个，即低区、中区I、中区II、高区，每个分区为8层。
3.2.1水泵-水箱联合供水分区减压的给水方式
本方案对市政水压力不能满足要求的楼层统一加压至屋面的生活高位水箱，此水箱有效容积为：供水楼层最大时用水量的50%，加压水泵可以采用定速供水泵，水泵流量不应小于供水区域的最大小时用水量，高位生活水箱需设置液位计量器具，并在低液位时打开供水泵，高液位时关闭供水泵。并采用减压阀分区减压。
由于各个楼层的水压均有高位水箱维持，因此本方案水压恒定，供水可靠，供水泵流量小，至高位水箱的供水管道管径小于按照设计秒流量选定的管径，同时供水泵可选为定速泵，无论投资还是后期的运行管理都大大低于变频泵。
其缺点主要是在屋面上设置高位水箱，在增加了生活用水二次污染风险的同时也增加了建筑物荷载，系统的控制也比较复杂。
3.2.2变频泵加压供水分区减压的给水方式
本方案对所有需要加压供水的楼层均通过变频泵加压供水，因此变频泵的流量为服务楼层用水的设计秒流量，并且利用减压阀分区减压。由于没有屋面水箱进行流量调节，加压泵必须为变频泵，但是也降低了用水二次污染的风险。
分区给水的方式多种多样，例如并联分区无高位水箱的给水方式，每个分区对应一台给水加压泵，各个水泵集中设置在水泵房内，根据各个分区的不同高度，其对应的加压泵的扬程亦不相同，该方法供水可靠，水泵集中设置易于管理，相对于3.2.1及3.2.2的方案，能源消耗低。但是水泵型号多，数量多，投资浪费，水泵控制调节复杂，给水管网中压力波动明显。还有其他水泵串联供水或者采用水箱减压等分区方式，本文不一一介绍。
3.2.3小结
对比两种方案，水泵-水箱联合供水分区减压的给水方式增加了高位生活水箱，增加建筑荷载的同时，还增加了引起水质二次污染的风险，并且需要专门的控制系统来控制供水泵的启停。而变频泵加压供水分区减压的给水方式通过变频泵组自身恒压变频的供水特点来向各个楼层供水，并采用减压阀分区减压，减少了水质二次污染的风险，并降低了结构的负荷。但是对于一个存有多栋住宅楼的居住小区来说，如果采用图4方式加压供水，将导致变频泵的设计秒流量过大，是非常不节能的。《上海市住宅设计标准》10.0.3条规定：多层住宅宜采用变频恒压供水方式，并没有设计取消屋顶高位水箱的供水方式，这是由于虽然设置屋顶水箱,存在着水质易污染、抗冻性不强、影响建筑外观和增加结构荷载等缺点，但另一方面,水箱起着储存水的作用,在节能的同事还能够解决旧城区供水管网现在难以满足市民需要的问题。
因此生活给水方案的选择需根据项目自身特点并结合当地市政部门的要求合理选择。
参考文献
[1]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）.中国计划出版社，2005.
[2]《住宅设计规范》GB50096-2011.中国建筑工业出版社，2011.
[3]《民用建筑水灭火系统设计规程》DGJ08-94-2007J11056-2007.上海市建设和交通委员会.2007.