高层建筑二次供水系统设计中存在的问题与对策

引言

随着城市化进程加速与土地资源集约化利用， 高层建筑已成为城市居住与商业空间的主要载体，其二次供水系统作为市政管网压力不足时 稳定的重要职能。然而，受设计规范执行偏差、技术选型滞后 水系统普遍存在水质污染风险高、水压波动大、能耗居高不 设备寿命，更制约了建筑供水的可持续性与智能化发展。因此， 心矛盾，提出基于水质-能耗-管理协同优化的创新策略，对推动高层建筑给水工 展具有重要理论与现实意义。

1 高层建筑二次供水形式

1.1 变频调速供水

作为传统且应用广泛的二次供水模式，水箱（池）-水泵联合供水通过市政管网将自来水贮存于高位水箱或地下水池，再经二次加压泵组输送至用户端，其核心优势在于通过储水调节实现供需平衡，有效弥补市政管网压力不足，满足高层建筑多时段、大流量用水需求；然而，该形式因储水设施存在滞留区，易导致微生物滋生及余氯衰减，叠加管理主体责任分散、清洗消毒频次不足等因素，可能引发水质二次污染风险，同时储水容积冗余设计亦造成能源与水资源浪费，亟需通过技术升级与管理优化实现效能提升。

1.2 叠压供水

叠压供水作为一种创新型二次供水技术，通过管网叠压装置直接利用市政管网余压进行接力增压，无需设置中间储水设施，实现了从市政水源到用户终端的连续加压供水；其技术核心在于负压抑制与压力匹配控制，既避免了传统水箱供水因水体滞留导致的二次污染风险，又通过消除储水环节的无效循环显著降低了水泵能耗，同时其紧凑型设备布局与模块化设计进一步提升了供水系统的空间利用率与运维便捷性，成为高层建筑绿色供水领域的重要发展方向。

2 高层建筑二次供水系统设计存在的问题

2.1 水质安全保障不足

传统二次供水系统因储水设施设计缺陷易引发水质污染问题。水箱内水流停滞形成死水区，导致泥沙沉积与微生物滋生，叠加部分水箱采用易腐蚀的碳钢材质，进一步加剧了金属离子溶出风险。同时，管网系统中余氯衰减现象显著，尤其在长距离输送与低流速工况下，消毒剂有效浓度难以维持，为病原菌繁殖创造条件。此外，二次加压设备选型不当（如未配置在线余氯监测与紫外线消毒装置）及运维管理缺失（如清洗周期过长、消毒记录缺失），导致水质安全从源头到末端的全程管控失效，严重威胁居民健康。

2.2 水压稳定性控制薄弱

水泵选型与管网布局不合理是导致水压波动的核心原因。部分设计未充分考虑建筑高度、用水峰谷差及管网水头损失等动态参数，导致水泵工况点偏离高效区，引发压力振荡与爆管风险。同时，多泵并联运行时缺乏智能协同控制策略，易出现“抢水”或“滞流”现象，加剧系统压力失衡。此外，管网水锤防护措施缺失（如未安装缓闭止回阀或空气罐），在启停泵瞬间产生的瞬态高压冲击管网，不仅缩短设备寿命，更可能引发管道破裂等安全事故，严重影响供水可靠性。

2.3 节能与智能化水平偏低

传统供水系统能耗浪费现象突出，主要源于设备选型冗余与控制方式落后。定速泵长期在低负荷工况下运行，效率不足额定值的 60% ，而储水设施容积设计偏大导致无效循环水量占比高达30%以上。同时，智能化技术应用不足，多数系统仍依赖人工巡检与经验调度，缺乏基于物联网的实时数据采集与动态优化能力，无法实现按需供水与故障预判。此外，余压回收装置与太阳能辅助加热等绿色技术普及率低，进一步限制了系统能效提升空间，与当前“双碳”目标下的低碳供水要求存在显著差距。

3 高层建筑二次供水系统设计优化策

3.1 强化水质安全全流程管控

针对水质污染风险，需构建“源头-储水-管网-末端”四位一体防控体系。优化水箱设计，采用搪瓷钢板或食品级不锈钢材质，减少金属离子溶出；通过流态模拟优化内部结构，消除死水区并缩短水力停留时间。增设在线监测设备，集成余氯、浊度、pH 值等多参数传感器，实现水质数据实时上传与异常预警。同时，推广紫外线消毒与低氯消毒剂联用技术，平衡消毒效果与副产物控制需求。此外，建立标准化运维管理制度，明确水箱清洗周期（每季度不少于1 次）与消毒记录追溯机制，确保水质安全责任可溯、管理闭环。

3.2 提升水压稳定性与管网韧性

通过精细化水力计算与智能控制技术优化水压调控。采用CFD 模拟分析管网水头损失，优化管径组合与布局，减少局部阻力；水泵选型时引 用水负荷特性，并配置变频调速装置实现工况动态跟踪。针对多泵并联系统， C 或DCS 平台实现启停顺序与流量分配的智能调度。此外，增设水 在泵组启停瞬间吸收压力冲击，降低爆管风险；对超高层建筑，可考虑分区分压 通过中间减压阀或叠压设备分层加压，进一步提升系统稳定性。

3.3 推进节能与智能化技术融合

以能效提升为核心，推动供水系统绿色转型。优先选用高效节能水泵（如IE4 及以上能效等级），并集成余压回收装置，将水泵出口富余压力转化为进水端动能，降低能耗 10%～15% 推广太阳能辅助加热技术，在屋顶设置集热板与储能水箱，减少传统电加 慧供水平台，通过部署压力、流量、能耗等智能传感器，实现设备运行状态实 型 连考施，无 习算法预测用水需求，动态调整水泵运行频率，避免“大马拉小车”现象。此外，探索碳足迹核算与能效对标管理，将节能指标纳入设计验收标准，推动行业技术升级。

4 结论

高层建筑二次供水系统设计需兼顾水质安全、水压稳定与节能降耗的协同优化。通过构建全流程水质管控体系、精细化水力计算与智能控制技术融合、以及绿色节能设备的规模化应用，可有效破解传统供水模式中污染风险高、压力波动大、能耗居高不下等核心矛盾。未来研究应进一步聚焦物联网与数字孪生技术在供水系统中的深度集成，推动设计规范从“经验驱动”向“数据驱动”转型，最终实现高层建筑供水的高效化、低碳化与可持续发展。

参考文献

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