高层住宅给排水管网压力调节的机电方案

引言

我国城市化进程加快，高层住宅不断涌现。给排水系统是保障居民日常生活的重要基础设施，其稳定运行至关重要，而合理调节管网压力是关键。高层住宅建筑高度大、用水点多且集中，压力分布复杂、变化频繁，调节不当会引发水压不足、管道损坏、污水回流等问题。因此，研究制定科学合理的高层住宅给排水管网压力调节机电方案意义重大。

1.高层住宅给排水管网压力特点及问题分析

1.1 压力分布不均匀

给水管网方面，高层住宅因建筑高，从底层到顶层水压随高度增加而降低。用水高峰时，高层用户水压不足，出现马桶冲水无力、淋浴出水不畅等情况；用水低谷时，底层用户水压过高，损害管道和设备。排水管网方面，楼层高度差异使低层排水立管易形成正压破坏水封，高层易形成负压抽吸水封水，影响排水系统功能。

1.2 压力波动大

给水管网：高层住宅用水量时间差异大，早晚高峰与夜间低谷用水量悬殊，这会使管网压力大幅波动，易引发水锤。水锤带来巨大压力冲击，会损坏管道、阀门、水泵等设备，缩短其寿命，影响系统稳定运行。

排水管网：排水流量因居民生活习惯呈时段性变化，早晚洗漱、做饭时排水集中，管网压力波动大，可能导致管道接口松动破裂，还会引发气流紊乱，造成异味反窜。

1.3 供水与排水可靠性要求高

高层住宅居住人口密集，一旦给水系统出现故障，将影响大量居民的正常生活；排水系统若出现压力异常导致排水不畅甚至污水倒灌，会严重影响居民生活环境和身体健康。因此，对给排水系统的可靠性要求极高，需要确保在任何情况下都能为居民提供稳定的水压和顺畅的排水。

2.高层住宅给排水管网压力调节机电方案设计原则

2.1 可靠性原则

机电方案应具备高度的可靠性，确保在各种工况下都能准确、稳定地调节给排水管网压力。选用质量可靠、性能稳定的设备和元件，设计合理的控制系统，减少故障发生的可能性，保障给排水系统持续正常运行。

2.2 节能性原则

在满足压力调节要求的前提下，应尽量降低能源消耗。给水系统采用高效的水泵、变频调速技术等节能措施，根据用水量的变化自动调整水泵的运行频率和转速；排水系统合理设计加压设备运行参数，实现节能运行。

2.3 智能化原则

利用现代传感器技术、自动控制技术和计算机技术，实现给排水管网压力的实时监测和自动调节。通过智能控制系统，能够根据不同的用水和排水情况自动调整压力调节设备的运行参数，提高压力调节的精度和效率。

2.4 经济性原则

在保证方案性能和质量的前提下，应充分考虑成本因素，选择性价比高的设备和材料。合理规划给排水系统布局，减少管道长度和弯头数量，降低工程投资和运行成本。

3.高层住宅给排水管网压力调节机电方案具体内容

3.1 压力监测系统

压力监测是压力调节的基础，需在管网关键位置装压力传感器，实时监测压力变化。传感器要高精度、高可靠且稳定，能将压力信号准确转为电信号并传给控制系统。

给水管网于底层、中间层、顶层设监测点，水泵出口、水箱进出水口装传感器，掌握压力分布与设备状态；排水管网在关键处安装，监测压力，及时发现异常。

3.2 压力调节设备选型

（1）给水设备

水泵选用变频调速型，通过改变电机供电频率调节转速，实现管网压力调节。其节能、调节精度高、运行稳定，能随用水量变化自动调整，维持压力稳定。

水箱在高层住宅给水系统中作用大，可调节水量与水压，用水高峰时补供水不足，低谷时储存多余水量，避免水泵频繁启停。其容积需依住宅用水量与规律

合理设计，一般满足一天高峰需求。

减压阀用于管网压力过高区域，能将入口高压调至所需出口压力并保持稳定，常装在底层用户入户管上保护设备。

（2）排水设备

排水泵：对于地下室、地下车库等低于室外排水管网的区域，设置排水泵进行加压排水。根据排水流量和扬程要求，选择合适的排水泵，并采用自动控制方式，根据集水井内的水位自动启停，确保排水顺畅，避免积水。

压力平衡装置：在排水立管上安装压力平衡装置，如吸气阀、排气阀等。当排水立管内出现负压时，吸气阀自动打开，吸入空气平衡压力；当出现正压时，排气阀打开，释放压力，防止水封破坏和异味反窜。

同层排水系统配件：采用同层排水系统时，选用具有良好压力调节性能的配件，如特殊的存水弯、排水横管等，减少排水过程中压力波动对系统的影响。

3.3 控制策略设计

（1）给水系统控制策略

恒压供水控制策略：运用变频调速技术达成恒压供水，控制系统将压力传感器检测的管网压力信号与设定值对比，经变频器调节水泵电机供电频率，改变水泵转速，让管网压力维持在设定范围。分时段压力调节控制策略：依高层住宅用水规律划分时段，为各时段设不同压力值，控制系统按时段自动调整，提升能源利用率。

（2）排水系统控制策略

排水泵变频控制策略：根据集水井水位和排水管网压力，运用变频技术调节排水泵转速。水位低、压力小则降速，水位高、压力大则提速，防止排水泵频繁启停与管网压力波动。

压力平衡联动控制策略：联动压力传感器与平衡装置，压力异常时自动控制吸气或排气阀，平衡管内压力，避免水封破坏和管道损坏。

应急排水控制策略：设应急模式，紧急时自动启动备用排水泵，保障排水安全。

（3）水锤防护控制策略

为了防止水锤现象的发生，在控制系统中设置水锤防护功能。对于给水管网，当检测到水锤信号时，控制系统迅速采取措施，如关闭水泵、打开排气阀等；对于排水管网，通过调节排水泵的启停速度、设置缓闭止回阀等方式，缓解水锤产生的压力冲击，保护管道和设备的安全。

4.实际案例分析

以某有 3 栋 30 层、总面积约 10 万平方米的高层住宅小区为例，实施压力调节机电方案前，其给排水管网问题诸多：给水管网压力不稳，高层水压不足、底层过高；排水管网压力波动大，低层卫生间有异味、地下室排水不畅，水锤现象频发。

据此设计方案：给水系统在泵房装 3 台变频调速水泵，一用两备；地下设200 立方米水箱调节水量水压；关键位置装压力传感器实时监测；采用恒压供水控制，压力设为 0.3MPa 。排水系统在地下室集水井装 2 台变频排水泵，一用一备；排水立管底部和转换层装压力传感器与平衡装置；采用排水泵变频与压力平衡联动控制。

方案实施后，运行监测显示，给排水管网状况显著改善。给水管网压力稳定，保障了高层用水；排水管网压力波动减小，异味消失、排水顺畅、水锤减少。且变频调速技术使水泵能耗降低约 30% ，效益良好。

结束语

高层住宅给排水管网压力调节复杂且重要，合理方案关乎系统稳定运行与居民用水排水需求。本文分析其压力特点与问题，提出含压力监测、设备选型、控制策略等的机电方案，并经实际案例验证有效。未来研究可探索更智能、节能的调节技术，如用物联网远程监测控制、人工智能优化策略，同时加强设备研发生产，提升性能质量，提供可靠技术支持。

参考文献

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