医院建筑生活给水方式探讨
日期:2015-01-18

目前,各地医院进入了高速发展时期。医院或是进行老院区的改建扩建,或是进行新院区的新建。不论是改建、扩建、新建,大都体现在医院床位数的增加、医院建筑面积的增加上。建筑体量的增大、建筑高度的增加对于医院建筑的给水提出了越来越高的要求。为此,我们结合工程实际,探讨医院建筑给水方式,以期达到医院建筑给水的安全性与可靠性。

  一、市政给水管网直接供水

  市政给水管网直接供水主要是利用城市市政给水管网的压力来供水。通常一个城市的市政给水管网压力维持在0.20MPa~0.30MPa之间,新建城区给水管网压力高一些,老旧城区给水管网压力低一些。以这样范围的供水压力通常可以满足医院建筑的3~4层,即多层医院建筑或高层医院建筑的下面几层。利用市政给水管网直接供水是给排水节能设计的重要一环,这种方式供水不需要医院建筑另外耗费电力,而供水压力也相对稳定,因此我们在给水设计中应充分利用市政给水管网供水。

  二、管网叠加供水

  (一)对不适应区域的规定

  《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇》(2007)《给水排水》第3.3.2对管网叠加供水的不适用区域做了规定:

  1. 经常性停水的区域;

  2. 供水干管可资利用的水头过低的区域;

  3. 供水干管压力波动过大的区域;

  4. 采用管网叠加供水后,会对周边现有(或规划)用户用水造成严重影响的区域;

  5. 供水干管的供水总量不能满足用水需求的区域;

  6. 供水干管管径偏小的区域;

  7. 当地供水行政主管部门及供水部门认为不得使用的区域。

  我们对其中几条进行分析——

  第2条中管网叠加供水的特点和优势在于充分利用市政给水压力,市政给水管网压力越高,采用管网叠加供水越能利用供水干管的可资利用压力,管网叠加供水设备就越有价值。按设计经验,市政给水管网压力值宜在0.20MPa~0.30MPa之间。我们在进行医院建筑生活给水系统设计之前,应充分了解当地市政给水管网的常年压力值。

  第3条强调了市政给水管网压力稳定的重要性。如果市政给水管网压力忽高忽低,也会大大影响管网叠加供水设备的正常运行,甚至是不能运行。

  第4条强调了管网叠加供水的社会影响性。管网叠加供水的特性决定了其对于其接入处市政给水管网的流量及压力有影响,进而造成对周边现有(或规划)用户供水的影响。使用管网叠加供水不能“利己损人”,在采用管网叠加供水方案之前,应分析其对周边的不利影响程度。

  第5条、第6条均是对于市政给水管网的供水能力提出了要求。

  第7条涉及到行政许可。

  通过以上分析得知,在对一个医院建筑进行生活给水系统设计之前,我们应该对医院附近的市政给水管网的情况做到充分了解和确认,包括其压力、管径等参数以及稳定性等。通常一个综合性医院均处于一个城镇的中心地带,一般位于老城区,其周围的市政给水管网应该比较完善,其压力和管径等参数一般可以满足要求。这种情况有利有弊:有利的方面是管网完善、压力稳定,不利的方面是管网管径偏小。如果这个医院是个新建医院,通常建在一个城镇的开发区等新兴区域,由于市政配套均做得更规范、更合理且考虑了本区域的生活发展,所以市政给水管网可以满足管网叠加供水的条件。

  (二)对不适用用户的规定

  《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇》(2007)《给水排水》第3.3.3对管网叠加供水的不适用用户做了规定:

  1.用水时间过于集中,瞬间用水量过大且无有效调储措施的用户(如学校、影院、剧院、体育场馆);

  2.供水保证率要求高,不允许停水的用户;

  3.对有毒物质、药品等危险化学物质进行制造、加工、贮存的工厂、研究单位和仓库等用户(含医院)。

  我们再对这几条进行分析——

  第1条是因为这些场所均为人员集中的公共建筑,特点是人员众多、用水集中,所以瞬间用水量大。如果没有有效调储措施,采用管网叠加供水,势必造成对市政给水管网的巨大负面影响。

  第2条是对这样的用户要有很高的供水可靠性,而传统的管网叠加供水由于对市政给水管网的依赖性,本身没有多少水量调储能力,所以不能随时保证这种用户。医院建筑作为重要的公共建筑,我们认为不论是病房楼、门诊楼还是医技楼抑或是医疗综合楼,都应是对于供水保证率要求高、不允许停水的建筑。所以医院建筑不宜采用传统的管网叠加供水技术。

  第3条主要是针对有特殊要求的用户,由于其在对有毒物质、药品等危险化学物质进行制造、加工、贮存的过程中有特殊的工艺要求,通常包括在供水上也有特殊要求。这同样涉及到医院建筑。

  (三) 罐式管网叠加供水

  目前,传统管网叠加供水设备为罐式管网叠加供水设备,它在市场上应用最广泛,也是产生较早的产品,在市政给水管网供水充足的区域曾得到广泛的应用。但是罐式管网叠加供水设备有一个天然的无法回避的问题,就是因罐体的体积较小而导致蓄水能力有限,当用户用水量和市政供水差量较大或者用水高峰持续时间较长时,罐体存蓄水不能满足需求。

  在此情况下,用户需要调蓄容积更大的设备来满足需要,于是出现了箱式管网叠加供水设备。该种箱式管网叠加供水设备的工作原理是,该设备设置一套增压泵组,市政给水管网的水与水箱的水同时汇合至稳流罐中,当市政给水管网压力充足时,从市政给水管网取水向用户供水,当市政给水管网供水量不足,压力降至趋向市政最低服务压力时,此时流量控制器开始工作,将管网压力始终维持在最低服务压力之上,同时最大化地满足用户的用水。此时,位于水箱出水口的智能增压装置开始工作,将水箱零压力的水增压到与市政给水管网相同的压力,将水提升至稳流罐中,水泵从稳流罐取水,向用户管道供水,利用增压水箱进行补偿,延长了补偿时间,提高了补偿能力,大大提高了供水设备的安全及稳定性。控制系统设置了自动定时循环控制装置,定时自动对水箱水源循环使用,保证了水箱中水质的新鲜。

  (四)箱式管网叠加供水

  箱式管网叠加供水设备主要包括不锈钢增压水箱、增压水泵、流量控制器、压差流量调节器、增压装置、智能控制柜、稳流罐、成套附件等。箱式管网叠加供水设备自配的增压水箱是根据储存20min~30min设备供水量来选择,水箱的这个储存容积对于一般公共建筑来说基本可以满足要求,但对于生活用水量较大、用水可靠性要求高的医院建筑而言,30min的水箱储存容积显然是不足的。

  综上所述,我们得出以下结论,管网叠加供水设备是一种节能产品,我们在建筑给水中应该多加采用。但是管网叠加供水设备的使用是有严格限制的,尤其是在医院建筑中应该慎重采用,建议综合考虑建筑给水方案的合理性,做出正确的选择。

  三、变频调速供水

  变频调速供水适用于每日用水时间较长、用水量经常变化的场所。从节能考虑,系统宜有一定的用水量规模。

  变频调速给水系统与普通加压泵组给水系统基本相同,只是变频调速给水系统中增加了一套控制微机和变频器,指挥变频调速给水系统在运行过程中根据生活用水系统对水量、水压的实际变化要求(即给水系统用水量的大、小和压力的高、低变化)进行工作,即指挥控制变频器调节电动机的供电频率,使电动机带动水泵不按水泵特性曲线运行,而按给水系统实际用水量的大、小和压力高、低变化参数进行变压、变流量供水,以满足生活给水系统的用水要求。

  很显然,医院建筑尤其是对于包含多种医疗功能的医技门诊病房综合建筑来说,是符合变频调速供水范围的。我们知道,在医院建筑生活给水中,病房部分的用水量是最大的,用水量变化也是最大的,其次才是门诊和医技部门。而这恰恰符合变频调速供水的特点,所以医院建筑尤其是含有病房部分的医院建筑采用变频调速供水是合理、适用、经济的。

  四、生活用水贮水池(箱)

  对建筑物的生活用水贮水池(箱)的有效容积计算时,其生活用水调节量应按进水量与用水量变化曲线确定。当资料不足时,宜按最高日用水量的20%~25%确定,最大不得大于48h的用水量。所以在确定医院建筑生活用水贮水池(箱)的有效容积时,也应按照以上数据确定。

  首先应准确计算本建筑的最高日用水量,按20%~25%最高日用水量(即4.8h~6h)确定生活贮水池(箱)的有效容积。当然在有条件的情况下,可以适当增加生活贮水池(箱)的有效容积,以更好地保证医院建筑的生活用水。

  对于医院建筑,生活用水贮水设备可以采用贮水池,也可以采用贮水箱。我们建议,优先采用贮水箱。因为贮水箱放置在室内,便于管理控制,有利于水质卫生条件的维持,且易于与供水泵组连接。贮水池也可以设置在室内,但应做好防护措施,以保证池体内水质,只有在室内空间无法保证的情况下,才采用室外贮水池。

  五、工程实例

  下面以一个工程实例来说明医院建筑给水方式选择确定的过程。

  内蒙古自治区医院住院楼B座总建筑面积为53153.5m²,总建筑高度为76.20m。该建筑位于医院西北侧。有两路总进水管分别自市政给水管网接入,管径均为DN150,市政最低水压0.20MPa。本工程日用水量为365.8m³/d。本工程地下1层,地上19层。

  针对该工程,我们做了调研,医院位于呼和浩特市市中心,周边市政给水管网较为完善,但是市政给水压力0.20MPa较低,且停水时有发生,另外医院周边住宅等用户较多。经过方案论证,我们认为:一是市政给水压力较低,采用管网叠压供水设备不能充分利用市政压力;二是时有停水,也不能保证管网叠压供水设备的性能;三是医院周边住宅等用户较多、较集中,采用管网叠压供水设备会对周边的用户用水造成影响。所以我们放弃了在本建筑生活给水系统中采用管网叠压供水设备的方案,而是采用生活水箱联合变频给水泵组供水的方案。

  经过计算,该建筑最高日用水量为365.8m³/d。按25%最高日用水量计算生活贮水箱的有效容积为91.45m³,据此我们选择的不锈钢生活贮水箱容积为100.00 m³。

  该建筑室内生活给水系统竖向分为3个区:低区为地下1~3层,由市政给水管网直供,设计秒流量5.90L/S,工作压力0.20MPa;中区为4~11层,由地下一层水泵房内变频给水设备供水,设计秒流量为10.90L/s,工作压力为0.60MPa;高区为12层~19层,由地下一层水泵房内变频给水设备供水,设计秒流量为11.00L/s,工作压力为0.90MPa。中区、高区均由变频给水设备供水,经计算设计秒流量为16.90L/s。然后根据此流量和系统所需工作压力选取变频供水设备。

  以下是该工程生活给水系统变频供水设备的技术参数。

  中区变频给水泵组——型号:50AAB18-60-5.5;数量:3台(二用一备);流量:20 m³/h;扬程:60m;电机功率:5.5kw(企标),7.5kw(国标)。

  高区变频给水泵组——型号:50AAB18-90-7.5;数量:3台(二用一备);流量:20 m³/h;扬程:90m;电机功率:7.5kw(企标),11kw(国标)。

  六、结束语

  总而言之,对于医院建筑生活给水系统,如果在前期确认可以采用管网叠加供水时,应采用生活储水水箱加管网叠加供水设备的供水方式;如果在前期确认不能采用管网叠加供水时,应采用生活储水水箱加变频调速供水设备的供水方式。

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