高層建筑給水系統閥門設計 高層建筑給水閥門設計 給水系統閥門設計 高層建筑給水閥門

高層建筑給水系統閥門設計本文介紹了給水系統理念，從多個環節分析高層建筑給水系統設計過程中可以采取的節水關鍵技術，結合項目設計具體情況，介紹了在該項目給水系統設計過程中對節水采取的多項優化措施，效果良好，取得了預期的節水目標。
      ［關鍵詞］高層建筑;給排水設計;節水措施;系統優化;
      節能技術我國城市發展受水資源不足影響嚴重，人們日益發展的物質文化生活又促使建筑用水量持續增加，建筑給水系統的節水措施能夠為水資源短缺提供一定的效能［1－2］。給水系統節水效率zui直接來源于建筑給水系統優化設計，科學采取多項優化措施，既要滿足居住辦公用水定額，又要緩解管網壓力［3］。本文基于高層綜合樓給水系統設計實例，融入節水設計理念和設計經驗，優化措施，實現了高層建筑的節水節能效益。

1高層建筑給水系統閥門設計工程概況
      工程地處安徽省合肥市，位于百草街、文曲、皖水路和創新大道之間，建筑給水系統設計建筑面積91543．8m2。地下建筑3層主要為廚房、車庫及設備用房;1～24層為餐廳、培訓中心、宿舍及科研實驗室;整棟建筑用水作業面廣且需求較大。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、電機驅動等多種形式，閘閥具有流體阻力小，開啟關閉力小，及介質可從任一方向流動等優點。但結構較為復雜，閘板密封面易被水中雜質或顆粒狀物擦飾或沉積閥體底部，造成關閉不嚴密的缺陷。經常開啟的閘閥有時會出現閥板脫落現象，使系統失去控制能力。
(2)截止閥:與閘閥相比具有結構簡單，密封性能好，維修方便等優點，但開啟關閉力稍大于閘閥，安裝應注意閥體上標有箭頭(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。其開啟關閉力較大，但閥體較小、較輕。
蝶閥種類很多，根據驅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，是一種只允許介質向一個方向流動的閥門，因此它具有嚴格的方向性。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注的方向，不得裝反。

      2給水系統理念和規范
      給水系統設計要遵從系統性概念，把握各共生要素之間的邏輯關系，遵從目的性、整體性、協調性、適應性和綜合性等原則。給水系統節水優化設計是一項系統性工作，需要遵循科學的設計方案。確定了給水系統優化設計要求，明確可以采取的措施及主要問題，針對目標尋找綜合優化方案，尋求方案*值，進行評價和決策，達到理想的節水效能。世界各國對給水系統節水均有一定的研究，并制訂了相應的規范。英國于上世紀90年代即執行BＲEEAM評價體系，由BＲE評判建筑綠色等級。我國于2006年執行《綠色建筑評價標準》，將節水作為“四節一環保”的核心指標。制定了《民用建筑節水設計標準》GB50555－2010、《建筑與小區雨水利用工程技術規范》GB50400－2006等技術規范。要求節水器具需滿足《節水型生活用水器具》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)等標準的要求。

3高層建筑節水關鍵技術分析
      3．1用水器具的節水技術
      所有器具應滿足《節水型生活用水器具》CJ－164及《節水型產品技術條件與管理通則》GB18870的要求，提升用水器具節水能力是zui直接改善建筑節水效能的方式，應用節水型器具為本項目節水zui關鍵的技術。水在辦公生活區域均為zui常見用水器具，對其啟閉和用水進行控制，繼而實現節水的節水型*。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，目前應用較為成熟的有陶瓷閥芯水、感應式水、充氣水及一些新型節水。便器節水是在其確保衛生、功能及既有能力前提下，做到一次沖水量低于6L。該技術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，通過結構的改良和沖洗力度的強化，實現節水設計效果。目前節水便器主要有兩檔式、超節水型和直排節水型等。
      3．2雨水利用和中水回用技術
      雨水較好的水質經少量工藝處理，其用途廣泛，在沖廁、綠化和景觀等場所效能顯著。根據水質情況、收集位置和用途不同，雨水利用主要有直接利用技術、綜合利用技術和間接利用技術。屋面雨水利用對材料的選擇非常關鍵，其不僅影響回收水質條件，且對屋面的防水、防腐要求較高。雨水收集和利用系統zui主要為雨水初期棄流設備和調蓄使用裝置。雨水間接利用目前主要有分散滲透技術與集中滲透技術，需要根據利用特點以實際條件考慮，選擇zui為合適的方案。雨水綜合利用技術則為結合前兩種技術方案的優勢，針對雨水水質和流量，統籌安排，是目前較為*節水技術。中水回用技術主要是針對建筑排出的原水，首*行預處理，然后進行普通的生物處理，再進行一定的物化處理，經后處理回到使用系統。隨著生物科技高速發展，接觸氧化法與曝氣生物濾池法技術穩定，使得中水回用技術廣泛應用且達到了較強的節水效能。

一、閥門的選擇及設置部位：
（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、需調節流量、水壓時宜采用調節閥、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設置閥門：
1、居住小區給水管道從市政給水管道的引入管段上
2、居住小區室外環狀管網的節點處，應按分隔要求設置。環狀管段過長時，宜設置分段閥門
3、從居住小區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、垂直環形管網立管的上、下端部）
5、環狀管網的分干管、貫通枝狀管網的連接管
6、室內給水管道向住戶、公用衛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、設備（如加熱器、冷卻塔等）的進水補水管
10、衛生器具（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、給水管網的zui低處宜設置泄水閥
閥門2_副本.jpg
（三）止回閥一般應按其安裝部位、閥前水壓、關閉后的密閉性能要求和關閉時引發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、關閉后的密閉性能要求嚴密時，宜選用有關閉彈簧的止回閥
3、要求削弱關閉水錘時，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，應能在重力或彈簧力作用下自行關閉
（四）給水管道的下列管段上應設置止回閥：
引入管上；密閉的水加熱器或用水設備的進水管上；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設置排氣裝置：
1、間歇性使用的給水管網，其管網末端和zui高點應設置自動排氣閥
2、給水管網有明顯起伏積聚空氣的管段，已在該段的峰點設自動排氣閥或手動閥門排氣
3、氣壓給水裝置，當采用自動補氣式氣壓水罐時，其配水管網的zui高點應設自動排氣閥
閥門3_副本.jpg
二、各種閥門的優缺點：
1、閘閥：閘閥是指關閉件（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用，即全開或全關使用。一般，閘閥不可作為調節流量使用。它可以適用低溫壓也可以適用于高溫高壓，并可根據閥門的不同材質。但閘閥一般不用于輸送泥漿等介質的管路中
優點：
①流體阻力小；
②啟、閉所需力矩較小；
③可以使用在介質向兩方向流動的環網管路上，也就是說介質的流向不受限制；
④全開時，密封面受工作介質的沖蝕比截止閥小；
⑤形體結構比較簡單，制造工藝性較好；
⑥結構長度比較短。
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回轉90°左右來開啟、關閉和調節流體通道的一種閥門。
優點：
①結構簡單，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，依據密封面的強度也可用于粉狀和顆粒狀介質。可適用于通風除塵管路的雙向啟閉及調節，廣泛用于冶金、輕工、電力、石油化工系統的煤氣管道及水道等。
缺點：
①流量調節范圍不大，當開啟達30%時，流量就將進95%以上；
②由于蝶閥的結構和密封材料的限制，不宜用于高溫、高壓的管路系統中。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90°實現開啟和關閉的目的。球閥在管道上主要用于切斷、分配和改變介質流動方向，設計成V形開口的球閥還具有良好的流量調節功能。
優點：
①具有zui低的流阻（實際為0）；
②因在工作時不會卡住（在無潤滑劑時），故能可靠地應用于腐蝕性介質和低沸點液體中；
③在較大的壓力和溫度范圍內，能實現*密封；
④可實現快速啟閉，某些結構的啟閉時間僅為0.05~0.1s，以保證能用于試驗臺的自動化系統中。快速啟閉閥門時，操作無沖擊；
⑤球形關閉件能在邊界位置上自動定位；
⑥工作介質在雙面上密封可靠；
⑦在全開和全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，因此高速通過閥門的介質不會引起密封面的侵蝕；
⑧結構緊湊、重量輕，可以認為它是用于低溫介質系統的zui合理的閥門結構；
⑨閥體對稱，尤其是焊接閥體結構，能很好地承受來自管道的應力；
⑩關閉件能承受關閉時的高壓差。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物質都有是惰性的，且具有摩擦系數小、性能穩定、不易老化、溫度適用范圍廣和密封性能優良的綜合性特點。但聚四氟乙烯的物理特性，包括較高的膨脹系數，對冷流的敏感性和不良的熱傳導性，要求閥座密封的設計必須圍繞這些特性進行。所以，當密封材料變硬時，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它的調節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：是指關閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動的閥門。根據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系。由于該類閥門的閥桿開啟或關閉行程相對較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關系，非常適合于對流量的調節。因此，這種類型的閥門非常遷合作為切斷或調節以及節流用。
優點：
①在開啟和關閉過程中，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由于介質通過閥門的流動方向發生了變化，因此截止閥的zui小流阻也較高于大多數其他類型的閥門；
②由于行程較長，開啟速度較球閥慢。
5、旋塞閥：是指關閉件成柱塞形的旋轉閥，通過90°的旋轉使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相通或分開，實現開啟或關閉的一種閥門。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上發展起來的，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、設備或管路上，作為超壓保護裝置。當設備、容器或管路內的壓力升高超過允許值時，閥門自動開啟，繼而全量排放，以防止設備、容器或管路和壓力繼續升高；當壓力降低到規定值時，閥門應自動及時關閉，從而保護設備、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，就應及時排放這些無用且有害的介質，以保證裝置的消耗和使用。它有以下作用：①能迅速排除產生的凝結水；②防止蒸汽泄露；③排除空氣及其他不凝性氣體。
8、減壓閥：是通過調節，將進口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質本身的能量，使出口壓力自動保持穩定的閥門。
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本身的流動產生的力自動開啟和關閉的，屬于一種自動閥門。止回閥用于管路系統，其主要作用是防止介質倒流、防止泵及驅動電動機反轉，以及容器介質的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統壓的輔助系統提供補給的管路上，主要可分為旋啟式（依重心旋轉）與升降式（沿軸線移動）。

      4項目給水系統節水優化措施分析
      4．1項目給水系統分析
      本項目給水系統優化核心在于生活給水系統。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節水優化措施
      本項目給水系統以節能節水為目標，采用合理的給水系統方案，綜合利用各種水資源，設置完善的供水、排水系統。此部分優化措施需要融入深化改良理念，在提升技術水平同時節約工藝成本，生產加工安裝全過程嚴格監管控制質量，嚴格執行節水規范要求。本項目生活用水水源接自市政自來水，各用水定額采用《民用建筑節水設計標準》要求，在優化設計之前全面分析了各項用水量，確保客觀條件滿足要求。(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、空調補水等設水表計量。(2)采取多項管網防漏損措施及節水器具。設置分區供水設備或減壓閥，使各分區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、通氣閥等閥前增設軟密封閉閥。(3)雨水滲透能力按其匯水面上重現期10年的日雨水設計徑流總量設計。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化規范。給水調節水池、水箱、消防水池或水箱設溢流信號管和溢流報警裝置，給水系統的給水調節水池或水箱清洗時排出的廢水、溢流水排至雨水調節池回收利用。所有器具滿足《節水型生活用水器具》及《節水型產品技術條件與管理通則》的要求。公共場所的衛生間洗手盆采用感應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節水溫的節水型淋浴器。

5結語
      建筑給水系統節水既節約了建筑效能又保護了環境，具有重要意義。本項目以系統設計的理念指引給水系統設計過程，科學融合多項措施，切實結合項目實際和需要。綜合應用水、便器及其他器具節水措施做到節流;通過雨水和中水回用技術做到整個項目用水的開源。