高層建筑給水系統(tǒng)閥門設(shè)計 高層建筑給水閥門設(shè)計 給水系統(tǒng)閥門設(shè)計 高層建筑給水閥門 高層建筑給水系統(tǒng)閥門設(shè)計本文介紹了給水系統(tǒng)理念，從多個環(huán)節(jié)分析高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計過程中可以采取的節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合項目設(shè)計具體情況，介紹了在該項目給水系統(tǒng)設(shè)計過程中對節(jié)水采取的多項優(yōu)化措施，效果良好，取得了預(yù)期的節(jié)水目標(biāo)。
［關(guān)鍵詞］高層建筑;給排水設(shè)計;節(jié)水措施;系統(tǒng)優(yōu)化;
節(jié)能技術(shù)我國城市發(fā)展受水資源不足影響嚴(yán)重，人們?nèi)找姘l(fā)展的物質(zhì)文化生活又促使建筑用水量持續(xù)增加，建筑給水系統(tǒng)的節(jié)水措施能夠為水資源短缺提供一定的效能［1－2］。給水系統(tǒng)節(jié)水效率zui直接來源于建筑給水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，科學(xué)采取多項優(yōu)化措施，既要滿足居住辦公用水定額，又要緩解管網(wǎng)壓力［3］。本文基于高層綜合樓給水系統(tǒng)設(shè)計實例，融入節(jié)水設(shè)計理念和設(shè)計經(jīng)驗，優(yōu)化措施，實現(xiàn)了高層建筑的節(jié)水節(jié)能效益。 1高層建筑給水系統(tǒng)閥門設(shè)計工程概況
工程地處安徽省合肥市，位于百草街、文曲、皖水路和創(chuàng)新大道之間，建筑給水系統(tǒng)設(shè)計建筑面積91543．8m2。地下建筑3層主要為廚房、車庫及設(shè)備用房;1～24層為餐廳、培訓(xùn)中心、宿舍及科研實驗室;整棟建筑用水作業(yè)面廣且需求較大。建筑高度99m;建筑分類為一類;耐火等級為一級。給水管道系統(tǒng)常使用的閥門有閘閥(絲扣、法蘭)、截止閥(絲扣、法蘭)、止回閥(絲扣、法蘭)、蝶閥等類型。 
(1)閘閥:可分明桿、暗桿、手動、電動、電機驅(qū)動等多種形式，閘閥具有流體阻力小，開啟關(guān)閉力小，及介質(zhì)可從任一方向流動等優(yōu)點。但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，閘板密封面易被水中雜質(zhì)或顆粒狀物擦飾或沉積閥體底部，造成關(guān)閉不嚴(yán)密的缺陷。經(jīng)常開啟的閘閥有時會出現(xiàn)閥板脫落現(xiàn)象，使系統(tǒng)失去控制能力。
(2)截止閥:與閘閥相比具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好，維修方便等優(yōu)點，但開啟關(guān)閉力稍大于閘閥，安裝應(yīng)注意閥體上標(biāo)有箭頭(水流)方向，不得裝反。
(3)蝶閥:在給水管道上起著全開全閉作用的一種閥門。其開啟關(guān)閉力較大，但閥體較小、較輕。
蝶閥種類很多，根據(jù)驅(qū)動方式而分有手柄式、蝸輪蝸桿傳動式、電動式、氣動式等多種類型。
(4)止回閥:又稱逆止閥，是一種只允許介質(zhì)向一個方向流動的閥門，因此它具有嚴(yán)格的方向性。主要用于防止水倒流的管路上。
常用的止回閥有升降式及旋啟式。升降式垂直瓣止回閥應(yīng)安裝在垂直管道上;升降式水平瓣止回閥和旋啟式止回閥安裝在水平管道上，安裝時注意閥體箭頭標(biāo)注的方向，不得裝反。 
2給水系統(tǒng)理念和規(guī)范
給水系統(tǒng)設(shè)計要遵從系統(tǒng)性概念，把握各共生要素之間的邏輯關(guān)系，遵從目的性、整體性、協(xié)調(diào)性、適應(yīng)性和綜合性等原則。給水系統(tǒng)節(jié)水優(yōu)化設(shè)計是一項系統(tǒng)性工作，需要遵循科學(xué)的設(shè)計方案。確定了給水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計要求，明確可以采取的措施及主要問題，針對目標(biāo)尋找綜合優(yōu)化方案，尋求方案*值，進行評價和決策，達到理想的節(jié)水效能。世界各國對給水系統(tǒng)節(jié)水均有一定的研究，并制訂了相應(yīng)的規(guī)范。英國于上世紀(jì)90年代即執(zhí)行BＲEEAM評價體系，由BＲE評判建筑綠色等級。我國于2006年執(zhí)行《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，將節(jié)水作為“四節(jié)一環(huán)保”的核心指標(biāo)。制定了《民用建筑節(jié)水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50555－2010、《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB50400－2006等技術(shù)規(guī)范。要求節(jié)水器具需滿足《節(jié)水型生活用水器具》CJT164－2014、《坐便器用水效率限定值及用水效率等級》(GB25502－2010)、《淋浴器用水效率限定值及用水效率等級》(GB28378－2012)等標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3高層建筑節(jié)水關(guān)鍵技術(shù)分析
3．1用水器具的節(jié)水技術(shù)
所有器具應(yīng)滿足《節(jié)水型生活用水器具》CJ－164及《節(jié)水型產(chǎn)品技術(shù)條件與管理通則》GB18870的要求，提升用水器具節(jié)水能力是zui直接改善建筑節(jié)水效能的方式，應(yīng)用節(jié)水型器具為本項目節(jié)水zui關(guān)鍵的技術(shù)。水在辦公生活區(qū)域均為zui常見用水器具，對其啟閉和用水進行控制，繼而實現(xiàn)節(jié)水的節(jié)水型*。此類措施主要從三個方面著手，即限制流水量、杜絕滴漏情況和縮短防水時間，目前應(yīng)用較為成熟的有陶瓷閥芯水、感應(yīng)式水、充氣水及一些新型節(jié)水。便器節(jié)水是在其確保衛(wèi)生、功能及既有能力前提下，做到一次沖水量低于6L。該技術(shù)對便器和配件的精密度、硬度、耐磨性和光滑度均有較高的要求，通過結(jié)構(gòu)的改良和沖洗力度的強化，實現(xiàn)節(jié)水設(shè)計效果。目前節(jié)水便器主要有兩檔式、超節(jié)水型和直排節(jié)水型等。
3．2雨水利用和中水回用技術(shù)
雨水較好的水質(zhì)經(jīng)少量工藝處理，其用途廣泛，在沖廁、綠化和景觀等場所效能顯著。根據(jù)水質(zhì)情況、收集位置和用途不同，雨水利用主要有直接利用技術(shù)、綜合利用技術(shù)和間接利用技術(shù)。屋面雨水利用對材料的選擇非常關(guān)鍵，其不僅影響回收水質(zhì)條件，且對屋面的防水、防腐要求較高。雨水收集和利用系統(tǒng)zui主要為雨水初期棄流設(shè)備和調(diào)蓄使用裝置。雨水間接利用目前主要有分散滲透技術(shù)與集中滲透技術(shù)，需要根據(jù)利用特點以實際條件考慮，選擇zui為合適的方案。雨水綜合利用技術(shù)則為結(jié)合前兩種技術(shù)方案的優(yōu)勢，針對雨水水質(zhì)和流量，統(tǒng)籌安排，是目前較為*節(jié)水技術(shù)。中水回用技術(shù)主要是針對建筑排出的原水，首*行預(yù)處理，然后進行普通的生物處理，再進行一定的物化處理，經(jīng)后處理回到使用系統(tǒng)。隨著生物科技高速發(fā)展，接觸氧化法與曝氣生物濾池法技術(shù)穩(wěn)定，使得中水回用技術(shù)廣泛應(yīng)用且達到了較強的節(jié)水效能。 
一、閥門的選擇及設(shè)置部位：
（一）給水管道上使用的閥門，一般按下列原則選擇：
1、管徑不大于50mm時，宜采用截止閥，管徑大于50mm時采用閘閥、蝶閥
2、需調(diào)節(jié)流量、水壓時宜采用調(diào)節(jié)閥、截止閥
3、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用閘板閥
4、水流需雙向流動的管段上應(yīng)采用閘閥、蝶閥，不得使用截止閥
5、安裝空間小的部位宜采用蝶閥、球閥
6、在經(jīng)常啟閉的管段上，宜采用截止閥
7、口徑較大的水泵出水管上宜采用多功能閥
（二）給水管道上的下列部位應(yīng)設(shè)置閥門：
1、居住小區(qū)給水管道從市政給水管道的引入管段上
2、居住小區(qū)室外環(huán)狀管網(wǎng)的節(jié)點處，應(yīng)按分隔要求設(shè)置。環(huán)狀管段過長時，宜設(shè)置分段閥門
3、從居住小區(qū)給水干管上接出的支管起端或接戶管起端
4、入戶管、水表和各分支立管（立管底部、垂直環(huán)形管網(wǎng)立管的上、下端部）
5、環(huán)狀管網(wǎng)的分干管、貫通枝狀管網(wǎng)的連接管
6、室內(nèi)給水管道向住戶、公用衛(wèi)生間等接出的配水管起端，配水支管上配水點在3個及3個以上時設(shè)置
7、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵
8、水箱的進、出水管、泄水管
9、設(shè)備（如加熱器、冷卻塔等）的進水補水管
10、衛(wèi)生器具（如大、小便器、洗臉盆、淋浴器等）的配水管
11、某些附件，如自動排氣閥、泄壓閥、水錘消除器、壓力表、灑水栓等前、減壓閥與倒流防止器的前后等
12、給水管網(wǎng)的zui低處宜設(shè)置泄水閥
閥門2_副本.jpg
（三）止回閥一般應(yīng)按其安裝部位、閥前水壓、關(guān)閉后的密閉性能要求和關(guān)閉時引發(fā)的水錘大小等因素來選擇
1、閥前水壓小時，宜選用旋啟式、球式和梭式止回閥
2、關(guān)閉后的密閉性能要求嚴(yán)密時，宜選用有關(guān)閉彈簧的止回閥
3、要求削弱關(guān)閉水錘時，宜選用速閉消聲止回閥或有阻尼裝置的緩閉止回閥
4、止回閥的閥掰或閥芯，應(yīng)能在重力或彈簧力作用下自行關(guān)閉
（四）給水管道的下列管段上應(yīng)設(shè)置止回閥：
引入管上；密閉的水加熱器或用水設(shè)備的進水管上；水泵出水管上；進出水管合用一條管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。
注：裝有管道倒流防止器的管段，不需在裝止回閥。
(五)給水管道的下列部位應(yīng)設(shè)置排氣裝置：
1、間歇性使用的給水管網(wǎng)，其管網(wǎng)末端和zui高點應(yīng)設(shè)置自動排氣閥
2、給水管網(wǎng)有明顯起伏積聚空氣的管段，已在該段的峰點設(shè)自動排氣閥或手動閥門排氣
3、氣壓給水裝置，當(dāng)采用自動補氣式氣壓水罐時，其配水管網(wǎng)的zui高點應(yīng)設(shè)自動排氣閥
閥門3_副本.jpg
二、各種閥門的優(yōu)缺點：
1、閘閥：閘閥是指關(guān)閉件（閘板）沿通道軸線的垂直方向移動的閥門，在管路上主要作為切斷介質(zhì)用，即全開或全關(guān)使用。一般，閘閥不可作為調(diào)節(jié)流量使用。它可以適用低溫壓也可以適用于高溫高壓，并可根據(jù)閥門的不同材質(zhì)。但閘閥一般不用于輸送泥漿等介質(zhì)的管路中
優(yōu)點：
①流體阻力??；
②啟、閉所需力矩較?。?br />③可以使用在介質(zhì)向兩方向流動的環(huán)網(wǎng)管路上，也就是說介質(zhì)的流向不受限制；
④全開時，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥?。?br />⑤形體結(jié)構(gòu)比較簡單，制造工藝性較好；
⑥結(jié)構(gòu)長度比較短。
缺點：
①外形尺寸和開啟高度較大，所需安裝的空間亦較大；
②在啟閉過程中，密封面人相對摩擦，摩損較大，甚至要在高溫時容易引起擦傷現(xiàn)象；
③一般閘閥都有兩個密封面，給給加工、研磨和維修增加了一些困難；
④啟閉時間長。
2、蝶閥：蝶閥是用圓盤式啟閉件往復(fù)回轉(zhuǎn)90°左右來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。
優(yōu)點：
①結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，耗材省，別用于大口徑閥門中；
②啟閉迅速，流阻小；
③可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)，依據(jù)密封面的強度也可用于粉狀和顆粒狀介質(zhì)?？蛇m用于通風(fēng)除塵管路的雙向啟閉及調(diào)節(jié)，廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工系統(tǒng)的煤氣管道及水道等。
缺點：
①流量調(diào)節(jié)范圍不大，當(dāng)開啟達30%時，流量就將進95%以上；
②由于蝶閥的結(jié)構(gòu)和密封材料的限制，不宜用于高溫、高壓的管路系統(tǒng)中。一般工作溫度在300℃以下，PN40以下；
③密封性能相對于球閥、截止閥較差，故用于密封要求不是很高的地方。
3、球閥：是由旋塞閥演變而來，它的啟閉件是一個球體，利用球體繞閥桿的軸線旋轉(zhuǎn)90°實現(xiàn)開啟和關(guān)閉的目的。球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動方向，設(shè)計成V形開口的球閥還具有良好的流量調(diào)節(jié)功能。
優(yōu)點：
①具有zui低的流阻（實際為0）；
②因在工作時不會卡?。ㄔ跓o潤滑劑時），故能可靠地應(yīng)用于腐蝕性介質(zhì)和低沸點液體中；
③在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)，能實現(xiàn)*密封；
④可實現(xiàn)快速啟閉，某些結(jié)構(gòu)的啟閉時間僅為0.05~0.1s，以保證能用于試驗臺的自動化系統(tǒng)中?？焖賳㈤]閥門時，操作無沖擊；
⑤球形關(guān)閉件能在邊界位置上自動定位；
⑥工作介質(zhì)在雙面上密封可靠；
⑦在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，因此高速通過閥門的介質(zhì)不會引起密封面的侵蝕；
⑧結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，可以認(rèn)為它是用于低溫介質(zhì)系統(tǒng)的zui合理的閥門結(jié)構(gòu)；
⑨閥體對稱，尤其是焊接閥體結(jié)構(gòu)，能很好地承受來自管道的應(yīng)力；
⑩關(guān)閉件能承受關(guān)閉時的高壓差。⑾全焊接閥體的球閥，可以直埋于地下，使閥門內(nèi)件不受浸蝕，zui高使用壽命可達30年，是石油、天然氣管線的閥門。
缺點：
①因為球閥zui主要的閥座密封圈材料是聚四氟乙烯，它對幾乎所有的化學(xué)物質(zhì)都有是惰性的，且具有摩擦系數(shù)小、性能穩(wěn)定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優(yōu)良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數(shù)，對冷流的敏感性和不良的熱傳導(dǎo)性，要求閥座密封的設(shè)計必須圍繞這些特性進行。所以，當(dāng)密封材料變硬時，密封的可靠性就受到破壞。而且，聚四氟乙烯的耐溫等級較低，只能在小于180℃情況下使用。超過此溫度，密封材料就會老化。而考慮長期使用的情況下，一般只會在120℃不使用。
②它的調(diào)節(jié)性能相對于截止閥要差一些，尤其是氣動閥（或電動閥）。
4、截止閥：是指關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，而且具有非?？煽康那袛喙δ?，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常遷合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流用。
優(yōu)點：
①在開啟和關(guān)閉過程中，由于閥瓣與閥體密封面間的磨擦力比閘閥小，因而耐磨。
②開啟高度一般僅為閥座通道的1/4，因此比閘閥小得多；
③通常在閥體和閥瓣上只有一個密封面，因而制造工藝性比較好，便于維修；
④由于其填料一般為石棉與石墨的混合物，故耐溫等級較高。一般蒸汽閥門都用截止閥。
缺點：
①由于介質(zhì)通過閥門的流動方向發(fā)生了變化，因此截止閥的zui小流阻也較高于大多數(shù)其他類型的閥門；
②由于行程較長，開啟速度較球閥慢。
5、旋塞閥：是指關(guān)閉件成柱塞形的旋轉(zhuǎn)閥，通過90°的旋轉(zhuǎn)使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相通或分開，實現(xiàn)開啟或關(guān)閉的一種閥門。閥塞的形狀可成圓柱形或圓錐形。其原理與球閥基本相似，球閥是在旋塞閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要用于油田開采，同時也用于石油化工。
6、安全閥：是指在受壓容器、設(shè)備或管路上，作為超壓保護裝置。當(dāng)設(shè)備、容器或管路內(nèi)的壓力升高超過允許值時，閥門自動開啟，繼而全量排放，以防止設(shè)備、容器或管路和壓力繼續(xù)升高；當(dāng)壓力降低到規(guī)定值時，閥門應(yīng)自動及時關(guān)閉，從而保護設(shè)備、容器或管路的安全運行。
7、蒸汽疏水閥：在輸送蒸汽、壓縮空氣等介質(zhì)中，會有一些冷凝水形成，為了保證裝置的工作效率和安全運轉(zhuǎn)，就應(yīng)及時排放這些無用且有害的介質(zhì)，以保證裝置的消耗和使用。它有以下作用：①能迅速排除產(chǎn)生的凝結(jié)水；②防止蒸汽泄露；③排除空氣及其他不凝性氣體。
8、減壓閥：是通過調(diào)節(jié)，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。
9、止回閥：又稱逆流閥、逆止閥、背壓閥和單向閥。這些閥門是靠管路中介質(zhì)本身的流動產(chǎn)生的力自動開啟和關(guān)閉的，屬于一種自動閥門。止回閥用于管路系統(tǒng)，其主要作用是防止介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動電動機反轉(zhuǎn)，以及容器介質(zhì)的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓的輔助系統(tǒng)提供補給的管路上，主要可分為旋啟式（依重心旋轉(zhuǎn)）與升降式（沿軸線移動）。
4項目給水系統(tǒng)節(jié)水優(yōu)化措施分析
4．1項目給水系統(tǒng)分析
本項目給水系統(tǒng)優(yōu)化核心在于生活給水系統(tǒng)。本工程地下二層至三層為市政供水;四層至五層，六層至九層由生活變頻提升泵供水;十層至二十四層由水泵提升至屋面水箱后下行供水。
4．2節(jié)水優(yōu)化措施
本項目給水系統(tǒng)以節(jié)能節(jié)水為目標(biāo)，采用合理的給水系統(tǒng)方案，綜合利用各種水資源，設(shè)置完善的供水、排水系統(tǒng)。此部分優(yōu)化措施需要融入深化改良理念，在提升技術(shù)水平同時節(jié)約工藝成本，生產(chǎn)加工安裝全過程嚴(yán)格監(jiān)管控制質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)水規(guī)范要求。本項目生活用水水源接自市政自來水，各用水定額采用《民用建筑節(jié)水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》要求，在優(yōu)化設(shè)計之前全面分析了各項用水量，確?？陀^條件滿足要求。(1)采用高靈敏度水表計量(水表安裝率*)，按科室、綠化用水、車庫沖洗用水、空調(diào)補水等設(shè)水表計量。(2)采取多項管網(wǎng)防漏損措施及節(jié)水器具。設(shè)置分區(qū)供水設(shè)備或減壓閥，使各分區(qū)zui低用水器具配水點的靜水壓力不大于0．45MPa，對供水水壓超出0．2MPa的樓層采用減壓閥限流措施。采用性能高的閥門、零泄漏閥門。在沖洗排水閥、通氣閥等閥前增設(shè)軟密封閉閥。(3)雨水滲透能力按其匯水面上重現(xiàn)期10年的日雨水設(shè)計徑流總量設(shè)計。室外場地采用綠地雨水就地下滲、聚乙烯穿孔滲透管及滲透式雨水井和雨水口、透水鋪裝滲透等增加雨水滲透的措施，降低地表徑流，地面綜合徑流系數(shù)0．70。生活給水、熱水、消防給水等管選用耐腐蝕、耐久性好的管材，對具體要求進行了參數(shù)化規(guī)范。給水調(diào)節(jié)水池、水箱、消防水池或水箱設(shè)溢流信號管和溢流報警裝置，給水系統(tǒng)的給水調(diào)節(jié)水池或水箱清洗時排出的廢水、溢流水排至雨水調(diào)節(jié)池回收利用。所有器具滿足《節(jié)水型生活用水器具》及《節(jié)水型產(chǎn)品技術(shù)條件與管理通則》的要求。公共場所的衛(wèi)生間洗手盆采用感應(yīng)式并配陶瓷片等密封性能良好耐用的加氣水嘴，公共浴室的淋浴器采用帶恒溫控制與溫度顯示功能的可自動調(diào)節(jié)水溫的節(jié)水型淋浴器。
5結(jié)語
建筑給水系統(tǒng)節(jié)水既節(jié)約了建筑效能又保護了環(huán)境，具有重要意義。本項目以系統(tǒng)設(shè)計的理念指引給水系統(tǒng)設(shè)計過程，科學(xué)融合多項措施，切實結(jié)合項目實際和需要。綜合應(yīng)用水、便器及其他器具節(jié)水措施做到節(jié)流;通過雨水和中水回用技術(shù)做到整個項目用水的開源。 |
