高层建筑给水系统阀门设计 高层建筑给水阀门设计 给水系统阀门设计 高层建筑给水阀门 高层建筑给水系统阀门设计本文介绍了给水系统理念，从多个环节分析高层建筑给水系统设计过程中可以采取的节水关键技术，结合项目设计具体情况，介绍了在该项目给水系统设计过程中对节水采取的多项优化措施，效果良好，取得了预期的节水目标。
［关键词］高层建筑;给排水设计;节水措施;系统优化;
节能技术我国城市发展受水资源不足影响严重，人们日益发展的物质文化生活又促使建筑用水量持续增加，建筑给水系统的节水措施能够为水资源短缺提供一定的效能［1－2］。给水系统节水效率zui直接来源于建筑给水系统优化设计，科学采取多项优化措施，既要满足居住办公用水定额，又要缓解管网压力［3］。本文基于高层综合楼给水系统设计实例，融入节水设计理念和设计经验，优化措施，实现了高层建筑的节水节能效益。 1高层建筑给水系统阀门设计工程概况
工程地处安徽省合肥市，位于百草街、文曲、皖水路和创新大道之间，建筑给水系统设计建筑面积91543．8m2。地下建筑3层主要为厨房、车库及设备用房;1～24层为餐厅、培训中心、宿舍及科研实验室;整栋建筑用水作业面广且需求较大。建筑高度99m;建筑分类为一类;耐火等级为一级。给水管道系统常使用的阀门有闸阀(丝扣、法兰)、截止阀(丝扣、法兰)、止回阀(丝扣、法兰)、蝶阀等类型。 
(1)闸阀:可分明杆、暗杆、手动、电动、电机驱动等多种形式，闸阀具有流体阻力小，开启关闭力小，及介质可从任一方向流动等优点。但结构较为复杂，闸板密封面易被水中杂质或颗粒状物擦饰或沉积阀体底部，造成关闭不严密的缺陷。经常开启的闸阀有时会出现阀板脱落现象，使系统失去控制能力。
(2)截止阀:与闸阀相比具有结构简单，密封性能好，维修方便等优点，但开启关闭力稍大于闸阀，安装应注意阀体上标有箭头(水流)方向，不得装反。
(3)蝶阀:在给水管道上起着全开全闭作用的一种阀门。其开启关闭力较大，但阀体较小、较轻。
蝶阀种类很多，根据驱动方式而分有手柄式、蜗轮蜗杆传动式、电动式、气动式等多种类型。
(4)止回阀:又称逆止阀，是一种只允许介质向一个方向流动的阀门，因此它具有严格的方向性。主要用于防止水倒流的管路上。
常用的止回阀有升降式及旋启式。升降式垂直瓣止回阀应安装在垂直管道上;升降式水平瓣止回阀和旋启式止回阀安装在水平管道上，安装时注意阀体箭头标注的方向，不得装反。 
2给水系统理念和规范
给水系统设计要遵从系统性概念，把握各共生要素之间的逻辑关系，遵从目的性、整体性、协调性、适应性和综合性等原则。给水系统节水优化设计是一项系统性工作，需要遵循科学的设计方案。确定了给水系统优化设计要求，明确可以采取的措施及主要问题，针对目标寻找综合优化方案，寻求方案*值，进行评价和决策，达到理想的节水效能。世界各国对给水系统节水均有一定的研究，并制订了相应的规范。英国于上世纪90年代即执行BＲEEAM评价体系，由BＲE评判建筑绿色等级。我国于2006年执行《绿色建筑评价标准》，将节水作为“四节一环保”的核心指标。制定了《民用建筑节水设计标准》GB50555－2010、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400－2006等技术规范。要求节水器具需满足《节水型生活用水器具》CJT164－2014、《坐便器用水效率限定值及用水效率等级》(GB25502－2010)、《淋浴器用水效率限定值及用水效率等级》(GB28378－2012)等标准的要求。
3高层建筑节水关键技术分析
3．1用水器具的节水技术
所有器具应满足《节水型生活用水器具》CJ－164及《节水型产品技术条件与管理通则》GB18870的要求，提升用水器具节水能力是zui直接改善建筑节水效能的方式，应用节水型器具为本项目节水zui关键的技术。水在办公生活区域均为zui常见用水器具，对其启闭和用水进行控制，继而实现节水的节水型*。此类措施主要从三个方面着手，即限制流水量、杜绝滴漏情况和缩短防水时间，目前应用较为成熟的有陶瓷阀芯水、感应式水、充气水及一些新型节水。便器节水是在其确保卫生、功能及既有能力前提下，做到一次冲水量低于6L。该技术对便器和配件的精密度、硬度、耐磨性和光滑度均有较高的要求，通过结构的改良和冲洗力度的强化，实现节水设计效果。目前节水便器主要有两档式、超节水型和直排节水型等。
3．2雨水利用和中水回用技术
雨水较好的水质经少量工艺处理，其用途广泛，在冲厕、绿化和景观等场所效能显著。根据水质情况、收集位置和用途不同，雨水利用主要有直接利用技术、综合利用技术和间接利用技术。屋面雨水利用对材料的选择非常关键，其不仅影响回收水质条件，且对屋面的防水、防腐要求较高。雨水收集和利用系统zui主要为雨水初期弃流设备和调蓄使用装置。雨水间接利用目前主要有分散渗透技术与集中渗透技术，需要根据利用特点以实际条件考虑，选择zui为合适的方案。雨水综合利用技术则为结合前两种技术方案的优势，针对雨水水质和流量，统筹安排，是目前较为*节水技术。中水回用技术主要是针对建筑排出的原水，首*行预处理，然后进行普通的生物处理，再进行一定的物化处理，经后处理回到使用系统。随着生物科技高速发展，接触氧化法与曝气生物滤池法技术稳定，使得中水回用技术广泛应用且达到了较强的节水效能。 
一、阀门的选择及设置部位：
（一）给水管道上使用的阀门，一般按下列原则选择：
1、管径不大于50mm时，宜采用截止阀，管径大于50mm时采用闸阀、蝶阀
2、需调节流量、水压时宜采用调节阀、截止阀
3、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜采用闸板阀
4、水流需双向流动的管段上应采用闸阀、蝶阀，不得使用截止阀
5、安装空间小的部位宜采用蝶阀、球阀
6、在经常启闭的管段上，宜采用截止阀
7、口径较大的水泵出水管上宜采用多功能阀
（二）给水管道上的下列部位应设置阀门：
1、居住小区给水管道从市政给水管道的引入管段上
2、居住小区室外环状管网的节点处，应按分隔要求设置。环状管段过长时，宜设置分段阀门
3、从居住小区给水干管上接出的支管起端或接户管起端
4、入户管、水表和各分支立管（立管底部、垂直环形管网立管的上、下端部）
5、环状管网的分干管、贯通枝状管网的连接管
6、室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端，配水支管上配水点在3个及3个以上时设置
7、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵
8、水箱的进、出水管、泄水管
9、设备（如加热器、冷却塔等）的进水补水管
10、卫生器具（如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等）的配水管
11、某些附件，如自动排气阀、泄压阀、水锤消除器、压力表、洒水栓等前、减压阀与倒流防止器的前后等
12、给水管网的zui低处宜设置泄水阀
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（三）止回阀一般应按其安装部位、阀前水压、关闭后的密闭性能要求和关闭时引发的水锤大小等因素来选择
1、阀前水压小时，宜选用旋启式、球式和梭式止回阀
2、关闭后的密闭性能要求严密时，宜选用有关闭弹簧的止回阀
3、要求削弱关闭水锤时，宜选用速闭消声止回阀或有阻尼装置的缓闭止回阀
4、止回阀的阀掰或阀芯，应能在重力或弹簧力作用下自行关闭
（四）给水管道的下列管段上应设置止回阀：
引入管上；密闭的水加热器或用水设备的进水管上；水泵出水管上；进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。
注：装有管道倒流防止器的管段，不需在装止回阀。
(五)给水管道的下列部位应设置排气装置：
1、间歇性使用的给水管网，其管网末端和zui高点应设置自动排气阀
2、给水管网有明显起伏积聚空气的管段，已在该段的峰点设自动排气阀或手动阀门排气
3、气压给水装置，当采用自动补气式气压水罐时，其配水管网的zui高点应设自动排气阀
阀门3_副本.jpg
二、各种阀门的优缺点：
1、闸阀：闸阀是指关闭件（闸板）沿通道轴线的垂直方向移动的阀门，在管路上主要作为切断介质用，即全开或全关使用。一般，闸阀不可作为调节流量使用。它可以适用低温压也可以适用于高温高压，并可根据阀门的不同材质。但闸阀一般不用于输送泥浆等介质的管路中
优点：
①流体阻力小；
②启、闭所需力矩较小；
③可以使用在介质向两方向流动的环网管路上，也就是说介质的流向不受限制；
④全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小；
⑤形体结构比较简单，制造工艺性较好；
⑥结构长度比较短。
缺点：
①外形尺寸和开启高度较大，所需安装的空间亦较大；
②在启闭过程中，密封面人相对摩擦，摩损较大，甚至要在高温时容易引起擦伤现象；
③一般闸阀都有两个密封面，给给加工、研磨和维修增加了一些困难；
④启闭时间长。
2、蝶阀：蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。
优点：
①结构简单，体积小，重量轻，耗材省，别用于大口径阀门中；
②启闭迅速，流阻小；
③可用于带悬浮固体颗粒的介质，依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调节，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工系统的煤气管道及水道等。
缺点：
①流量调节范围不大，当开启达30%时，流量就将进95%以上；
②由于蝶阀的结构和密封材料的限制，不宜用于高温、高压的管路系统中。一般工作温度在300℃以下，PN40以下；
③密封性能相对于球阀、截止阀较差，故用于密封要求不是很高的地方。
3、球阀：是由旋塞阀演变而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，设计成V形开口的球阀还具有良好的流量调节功能。
优点：
①具有zui低的流阻（实际为0）；
②因在工作时不会卡住（在无润滑剂时），故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中；
③在较大的压力和温度范围内，能实现*密封；
④可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s，以保证能用于试验台的自动化系统中。快速启闭阀门时，操作无冲击；
⑤球形关闭件能在边界位置上自动定位；
⑥工作介质在双面上密封可靠；
⑦在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀；
⑧结构紧凑、重量轻，可以认为它是用于低温介质系统的zui合理的阀门结构；
⑨阀体对称，尤其是焊接阀体结构，能很好地承受来自管道的应力；
⑩关闭件能承受关闭时的高压差。⑾全焊接阀体的球阀，可以直埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，zui高使用寿命可达30年，是石油、天然气管线的阀门。
缺点：
①因为球阀zui主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯，它对几乎所有的化学物质都有是惰性的，且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。但聚四氟乙烯的物理特性，包括较高的膨胀系数，对冷流的敏感性和不良的热传导性，要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。所以，当密封材料变硬时，密封的可靠性就受到破坏。而且，聚四氟乙烯的耐温等级较低，只能在小于180℃情况下使用。超过此温度，密封材料就会老化。而考虑长期使用的情况下，一般只会在120℃不使用。
②它的调节性能相对于截止阀要差一些，尤其是气动阀（或电动阀）。
4、截止阀：是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。
优点：
①在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的磨擦力比闸阀小，因而耐磨。
②开启高度一般仅为阀座通道的1/4，因此比闸阀小得多；
③通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修；
④由于其填料一般为石棉与石墨的混合物，故耐温等级较高。一般蒸汽阀门都用截止阀。
缺点：
①由于介质通过阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的zui小流阻也较高于大多数其他类型的阀门；
②由于行程较长，开启速度较球阀慢。
5、旋塞阀：是指关闭件成柱塞形的旋转阀，通过90°的旋转使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或分开，实现开启或关闭的一种阀门。阀塞的形状可成圆柱形或圆锥形。其原理与球阀基本相似，球阀是在旋塞阀的基础上发展起来的，其主要用于油田开采，同时也用于石油化工。
6、安全阀：是指在受压容器、设备或管路上，作为超压保护装置。当设备、容器或管路内的压力升高超过允许值时，阀门自动开启，继而全量排放，以防止设备、容器或管路和压力继续升高；当压力降低到规定值时，阀门应自动及时关闭，从而保护设备、容器或管路的安全运行。
7、蒸汽疏水阀：在输送蒸汽、压缩空气等介质中，会有一些冷凝水形成，为了保证装置的工作效率和安全运转，就应及时排放这些无用且有害的介质，以保证装置的消耗和使用。它有以下作用：①能迅速排除产生的凝结水；②防止蒸汽泄露；③排除空气及其他不凝性气体。
8、减压阀：是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。
9、止回阀：又称逆流阀、逆止阀、背压阀和单向阀。这些阀门是靠管路中介质本身的流动产生的力自动开启和关闭的，属于一种自动阀门。止回阀用于管路系统，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上，主要可分为旋启式（依重心旋转）与升降式（沿轴线移动）。
4项目给水系统节水优化措施分析
4．1项目给水系统分析
本项目给水系统优化核心在于生活给水系统。本工程地下二层至三层为市政供水;四层至五层，六层至九层由生活变频提升泵供水;十层至二十四层由水泵提升至屋面水箱后下行供水。
4．2节水优化措施
本项目给水系统以节能节水为目标，采用合理的给水系统方案，综合利用各种水资源，设置完善的供水、排水系统。此部分优化措施需要融入深化改良理念，在提升技术水平同时节约工艺成本，生产加工安装全过程严格监管控制质量，严格执行节水规范要求。本项目生活用水水源接自市政自来水，各用水定额采用《民用建筑节水设计标准》要求，在优化设计之前全面分析了各项用水量，确保客观条件满足要求。(1)采用高灵敏度水表计量(水表安装率*)，按科室、绿化用水、车库冲洗用水、空调补水等设水表计量。(2)采取多项管网防漏损措施及节水器具。设置分区供水设备或减压阀，使各分区zui低用水器具配水点的静水压力不大于0．45MPa，对供水水压超出0．2MPa的楼层采用减压阀限流措施。采用性能高的阀门、零泄漏阀门。在冲洗排水阀、通气阀等阀前增设软密封闭阀。(3)雨水渗透能力按其汇水面上重现期10年的日雨水设计径流总量设计。室外场地采用绿地雨水就地下渗、聚乙烯穿孔渗透管及渗透式雨水井和雨水口、透水铺装渗透等增加雨水渗透的措施，降低地表径流，地面综合径流系数0．70。生活给水、热水、消防给水等管选用耐腐蚀、耐久性好的管材，对具体要求进行了参数化规范。给水调节水池、水箱、消防水池或水箱设溢流信号管和溢流报警装置，给水系统的给水调节水池或水箱清洗时排出的废水、溢流水排至雨水调节池回收利用。所有器具满足《节水型生活用水器具》及《节水型产品技术条件与管理通则》的要求。公共场所的卫生间洗手盆采用感应式并配陶瓷片等密封性能良好耐用的加气水嘴，公共浴室的淋浴器采用带恒温控制与温度显示功能的可自动调节水温的节水型淋浴器。
5结语
建筑给水系统节水既节约了建筑效能又保护了环境，具有重要意义。本项目以系统设计的理念指引给水系统设计过程，科学融合多项措施，切实结合项目实际和需要。综合应用水、便器及其他器具节水措施做到节流;通过雨水和中水回用技术做到整个项目用水的开源。 |
