建筑给水与热水系统

建筑给水与热水系统是保障现代建筑正常运行和提升居住、使用舒适性的基础设施。建筑给水系统主要负责为建筑内的居住、办公、生产、消防等各类用水提供稳定可靠的水源。为此，合理选择水源、科学确定供水方式、规范进行管道与附件的布置设计，并配套完善的水质安全保障措施，不仅能够满足居民日常饮用、洗涤、烹饪及卫生等多方面的需求，也对保障应急消防、促进节能减排和支持绿色建筑发展至关重要。

热水系统在建筑中主要用于生活用热水的供应，包括洗浴、清洁、厨房等多个环节。良好的热水系统设计需要兼顾能源的高效利用、操作的安全性与维护的便捷性。不同类型的建筑，如住宅、宾馆、医院、学校和体育场馆等，对热水系统的容量、供热模式和控制方式有各自的特点和要求。近年来，随着节能环保理念的推广，太阳能热水、空气源热泵等可再生能源热水系统逐渐在新型建筑中得到应用，为提升系统的总体效率和可持续性提供了新选择。

综合来看，建筑给水与热水系统的优化设计和科学管理，不仅关乎建筑的安全与舒适，也是城市供水系统节约用水和绿色发展的重要组成部分。

---

水源与供水基础

建筑用水系统是维持建筑正常使用功能的基础设施之一。水作为生命之源，在建筑中承担着饮用、洗涤、消防等多种功能。在现代建筑设计中，合理选择水源和供水方式，不仅关系到使用者的生活质量，更涉及到节能环保和系统安全性。

建筑用水分类

建筑中的用水根据使用目的和水质要求可以分为不同类型。生活饮用水要求水质达到国家《生活饮用水卫生标准》，主要用于饮用、烹饪和洗涤。消防用水则需要保证充足的水量和水压，以应对火灾等紧急情况。中水系统作为一种节水措施，将生活废水经过处理后用于冲厕、绿化灌溉等非饮用用途。雨水收集系统在一些新建筑中也得到应用，通过收集屋面雨水用于景观用水或经处理后用于其他非饮用场合。

城市供水系统

中国城市供水系统通常采用集中式供水方式。城市自来水厂从水源地取水，经过混凝、沉淀、过滤、消毒等净化工艺后，通过输水管网送至各个用户。城市供水管网一般分为配水干管、配水支管和入户管三级。配水干管铺设在城市主要道路下方，管径较大，承担区域性输水任务。配水支管从干管引出，为街区供水。入户管则从支管接出，直接为建筑物供水。

城市供水系统的压力通常分为多个区域。在地势平坦的城市，一般供水压力可以满足六层以下建筑的直接供水需求。对于高层建筑或地势较高的区域，则需要采用二次加压供水方式。了解城市供水管网的布置和供水压力情况，是进行建筑给水系统设计的前提条件。

---

建筑供水方式

建筑供水方式的选择直接影响到供水的可靠性、经济性和使用便利性。根据建筑高度、用水特点和市政供水条件，可以采用不同的供水方案。合理的供水方式设计既要保证用水安全，又要考虑初期投资和运行成本。

供水方式分类

直接供水方式是最简单的供水形式，建筑用水直接由市政管网供给。这种方式适用于市政管网水压能够满足建筑内最不利用水点水压要求的情况。对于六层及以下的多层建筑，如果市政供水压力充足且稳定，采用直接供水方式最为经济合理。直接供水避免了二次加压环节，减少了设备投资和运行费用，同时也降低了二次污染的风险。

设置水箱的供水方式适用于市政管网水压周期性不足或用水不均匀的建筑。常见的方案是在建筑屋顶设置高位水箱，利用夜间或用水低峰时段将水储存在水箱中，再通过重力作用向下供水。这种方式可以起到调节作用，但水箱需要定期清洗消毒，防止水质二次污染。屋顶水箱还会增加建筑物的荷载，在结构设计时需要预先考虑。

加压供水方式采用水泵直接从市政管网或地下储水池抽水，加压后送至建筑内各用水点。这种方式适用于高层建筑或市政管网压力严重不足的情况。传统的加压供水系统设置地下或地上储水池，配置水泵和压力罐。现代建筑越来越多地采用变频调速供水设备，根据用水量自动调节水泵转速，实现恒压供水，既节能又舒适。

无负压供水方式是近年来发展起来的新型供水技术。该系统直接从市政管网取水加压，通过稳流补偿装置避免对市政管网产生负压影响。这种方式无需设置储水池，减少了水质二次污染的可能，同时节约了土地和投资。但使用这种方式需要得到市政供水部门的许可，并且要求市政供水相对稳定。

供水方式选择原则

选择供水方式时首先要核算市政管网的供水能力。通过了解市政管网的供水压力和压力变化规律，结合建筑的高度和用水要求，判断是否可以采用直接供水方式。市政管网的最低压力应能满足建筑内最不利用水点的水压要求，一般卫生器具的最低工作压力为0.05MPa。

建筑的使用功能和用水特点也是重要的考虑因素。住宅建筑用水相对均匀，峰谷差异较小，可以采用较简单的供水方式。酒店、医院等公共建筑用水量大且集中，需要设置足够的储水和加压设备。对于有特殊要求的建筑，如高档住宅或星级酒店，用户对水压稳定性要求较高，宜采用变频恒压供水系统。

经济性比较也是方案选择的重要依据。在满足使用要求的前提下，应选择初期投资和运行费用综合最低的方案。直接供水方式虽然初期投资最低，但如果市政水压不足导致高层用水困难，使用效果会大打折扣。加压供水方式虽然初期投资较大，但能保证供水质量，从长期使用角度看往往更为经济。

---

给水管道系统

给水管道系统是将水源输送到建筑内各个用水点的通道网络。管道系统的设计布置直接关系到供水的可靠性、经济性和维护便利性。科学合理的管道布置不仅能满足使用需求，还能降低工程造价和运行能耗。

管道系统组成

建筑给水管道系统由引入管、干管、立管、支管和配水管组成。引入管是从市政管网或其他水源接入建筑的管段，通常在引入管上设置水表和阀门，用于计量用水量和检修时关闭。引入管的位置应便于安装维修，避免穿越沉降缝等易变形部位。

干管是建筑内的主要输水管道，承担区域性供水任务。在多层或高层建筑中，干管一般沿建筑物外墙或管井内布置。立管从干管引出，沿竖向为各楼层供水。立管通常设置在管道井、卫生间或厨房等不影响使用功能和建筑美观的位置。支管从立管或干管接出,为各个用水点供水。配水管则是直接连接至用水器具的末端管道。

整个管道系统需要设置必要的阀门、水表等附件。在适当位置设置阀门,可以在检修时关闭局部管段而不影响其他区域用水。水表用于计量用水量,在总引入管和各单元或各户均应设置。管道系统还应设置必要的排气阀、泄水阀等,保证系统正常运行和维护检修。

管道布置原则

管道布置应力求短捷,减少管道长度和弯头数量,降低水头损失和工程造价。在平面布置时,立管位置应靠近用水量较大的部位,缩短支管长度。竖向布置时,给水管道应避免与排水管道、电气管道等交叉,当必须交叉时给水管应布置在排水管上方,避免水质污染。

管道应布置在便于安装和检修的位置。暗装管道应设置在墙槽、吊顶或管井内,既不影响建筑美观也便于更换维修。管道井应有足够的空间供施工和维护使用,同时要考虑管道的热胀冷缩和防止噪声传播。明装管道应整齐美观,横平竖直,与建筑物协调一致。

管道布置还需要考虑防冻和防结露问题。在寒冷地区,管道不应布置在室外或非采暖房间,必须时应采取保温防冻措施。在湿度较大的地区,冷水管道外表面容易结露,需要做防结露保温处理,防止滴水损坏装修和家具。

管材选择

给水管材的选择关系到供水安全和系统寿命。传统的镀锌钢管由于容易锈蚀,已逐步被淘汰。目前建筑给水管道主要采用塑料管、复合管和不锈钢管等新型管材。

塑料管具有重量轻、耐腐蚀、安装方便等优点,是目前应用最广泛的给水管材。常用的塑料管包括PP-R管、PB管、PE管等。PP-R管耐热性能好,可用于冷热水管道,连接采用热熔方式,接口牢固。PB管柔韧性好,抗冻性能优异,适合寒冷地区使用。PE管主要用于引入管等室外管段。

金属复合管结合了金属和塑料的优点,常见的有铝塑复合管和钢塑复合管。铝塑复合管由内外层塑料和中间层铝箔复合而成,既有塑料管的耐腐蚀性,又有金属管的强度。这种管材可以任意弯曲,安装灵活,适合明装和暗装。钢塑复合管内衬塑料,外层钢管提供强度,综合性能良好。

不锈钢管具有强度高、耐腐蚀、卫生性能好等特点,是高档建筑给水管道的优选。不锈钢管使用寿命长,可达70年以上,虽然初期投资较高,但从全生命周期看经济性好。不锈钢管连接方式多样,可采用卡压、焊接等方法,施工工艺成熟。

---

水质安全与保障

水质安全是建筑给水系统设计及日常运行管理中的核心环节。饮用水水质的优劣直接关系到使用者的健康和生活品质，必须确保从水源到用户水龙头全流程水质达标、安全。

水质标准与要求

我国《生活饮用水卫生标准》对饮用水的感官性状、理化指标、微生物指标等均有严格规定。饮用水应无色、无异味、无可见悬浮物，化学成分中如重金属、氨氮、挥发性有机物、消毒副产物等均不得超过限值。微生物指标方面，致病菌不得检出，总大肠菌群等指标有明确上限。合格饮用水还应保持一定余氯，保证微生物安全。

建筑内给水系统的实际水质可能受到多种风险影响。如不合格管材可能析出有害物质，管道锈蚀老化会提升铁锈杂质和浊度，二次供水环节如储水池/水箱清理不及时，则可能成为水质污染甚至爆发污染事故的源头。此外，管道死角、水流滞留、消毒剂耗尽等问题也可能导致微生物滋生、水质恶化。

水质保护措施

通过上述多措并举，能够最大限度保障建筑给水系统的全过程水质安全，切实守护用水者的健康权益。

---

热水系统设计

建筑热水系统为使用者提供适宜温度的生活用水，是现代建筑必不可少的舒适性设施。合理的热水系统设计既要满足使用需求，又要兼顾能源效率和运行经济性。随着节能环保理念的深入，太阳能、空气源热泵等可再生能源在热水系统中得到越来越广泛的应用。

热水供应方式

建筑热水系统按照供应范围可分为局部热水供应和集中热水供应两大类。局部热水供应系统为单个或少数几个用水点独立供应热水，设备就近布置，管路简单，热损失小。这种方式适用于用水点分散、用水量不大或各用水点使用时间差异较大的建筑。常见的局部热水供应设备包括电热水器、燃气热水器、小型空气源热泵热水器等。

电热水器是最常见的局部热水供应设备，按加热方式分为储水式和即热式两种。储水式电热水器具有储水罐，提前将水加热储存，使用时直接放出热水。这种热水器供水稳定，适合家庭浴室使用，但需要预热时间，体积较大。即热式电热水器也称快速电热水器，水流经过时即时加热，体积小巧，无需等待，但功率较大，对电路容量要求高，一般需要4-8千瓦的供电能力。

燃气热水器以天然气或液化石油气为能源，具有加热速度快、连续供水能力强的特点。按照排气方式，燃气热水器分为烟道式、强排式和平衡式。烟道式热水器依靠自然排气，必须安装在有良好通风的房间。强排式热水器通过风机强制排出废气，安全性较好，是目前应用最广泛的类型。平衡式热水器从室外取空气并向室外排放废气，可安装在浴室内，但需要在外墙上开孔。

集中热水供应系统由集中设置的热源通过热水管网为建筑内多个用水点供应热水。这种方式适用于用水点集中、用水量较大的建筑，如酒店、医院、学校、大型住宅等。集中热水系统可以采用高效能源设备，便于统一管理维护，但需要铺设供回水管道，初期投资较大，管道散热损失也需要认真考虑。

集中热水系统的热源设备多种多样。燃气锅炉以天然气为燃料，热效率高，运行费用相对较低，是目前集中热水系统的主要热源形式。电锅炉或电加热器使用电能加热，清洁环保，控制灵活，但运行费用较高，适合用于峰谷电价差较大的地区，利用夜间低谷电蓄热。热泵热水机组从空气、水或地下提取热量制取热水，能效比高，节能效果显著，是目前大力推广的节能热水方案。

太阳能热水系统利用太阳辐射能加热水，是最清洁的可再生能源利用方式。在日照充足的地区，太阳能热水系统可以提供建筑所需热水的很大比例，甚至全部热水需求。考虑到天气变化和夜间无日照等因素，太阳能热水系统通常需要配置辅助热源，形成太阳能加辅助能源的组合系统，确保全天候供应热水。

热水系统类型

从系统循环方式来看，热水供应系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统也称为直供式系统，用户使用的热水直接来自加热设备或储热设备，使用后不再回到系统中。这种系统结构简单，投资较低，适用于用水点较少、管路较短的场合。但开式系统不能保证各用水点的水温均衡，远离热源的用水点可能需要放掉一段冷水才能使用热水，造成水资源浪费。

闭式系统也称为循环式系统，在供水管路的基础上增设回水管路，热水在供回水管路中不断循环，保证各用水点随时可以用上热水。这种系统使用方便，舒适性好，特别适合用水点多、管路较长的大型建筑。闭式系统需要设置循环水泵，推动热水在管路中循环，同时需要定期补充因使用而消耗的热水。循环管路的保温质量直接影响系统的能耗，设计和施工都需要高度重视。

按照供水温度调节方式，热水系统还可分为定温供水系统和变温供水系统。定温供水系统始终保持恒定的供水温度，通常为55-60℃，用户使用时通过混合冷水调节到适宜温度。这种方式简单可靠，但供水温度过高存在烫伤风险，管道散热损失也较大。变温供水系统根据用途不同提供不同温度的热水，如洗浴用水40℃左右，洗涤用水可略低，既安全又节能。采用变温供水需要精确的温度控制系统，技术要求较高。

节能技术与措施

建筑热水系统的能耗占建筑总能耗的相当比例，采取有效的节能措施既能降低运行费用，又能减少环境污染。热水系统节能需要从热源选择、系统设计、设备配置和运行管理等多个环节综合考虑。

热源的选择是节能的首要环节。可再生能源如太阳能、空气源热泵应作为首选方案。太阳能热水系统在我国大部分地区都有良好的应用条件，特别是在日照时数超过2000小时的地区，太阳能可以提供全年热水需求的50%-80%。空气源热泵从空气中吸收热量制取热水，能效比可达3-4，即消耗1千瓦电能可以产生3-4千瓦热量，节能效果显著。在无法使用可再生能源的情况下，应优先选用高效燃气设备，避免直接电加热。

系统设计应力求减少热损失。热水管道应采用高效保温材料，保温层厚度应满足规范要求。循环管路的保温尤为重要，保温不良会导致大量热能在循环过程中散失。管道布置应尽量缩短供水距离，减少不必要的管段。在大型建筑中，可以考虑分区供热水，每个区域独立循环,避免长距离输送热水。

设备的合理配置也是节能的重要方面。储热水箱的容量应根据用水规律合理确定，过大会增加保温能耗，过小则无法满足用水高峰需求。循环水泵应选用高效节能产品，并采用变频控制，根据系统阻力变化自动调节转速。有条件的项目可以安装热水流量监测和温度控制系统，实现精确供热，避免能源浪费。

运行管理措施同样不可忽视。定期检查和维护加热设备，保持设备高效运行。及时修复管道和阀门的渗漏，防止热水流失。在用水低谷时段可以适当降低循环频率或停止循环，减少循环能耗。对于电加热系统，应充分利用峰谷电价政策，在夜间低谷时段蓄热，白天高峰时段使用储存的热水。

热水系统水质与安全

热水系统的水质管理不仅关系到用水舒适性,更涉及用户健康安全。热水温度适宜微生物生长,如管理不当易滋生军团菌等致病微生物。同时,热水系统中的腐蚀、结垢等问题也会影响水质和设备寿命。

军团菌是热水系统中最主要的微生物风险。这种细菌在20-50℃的温水环境中快速繁殖,通过气溶胶进入人体呼吸道可引发军团病。预防军团菌的关键是控制水温,热水储存温度应不低于60℃,循环回水温度不低于55℃,这样的温度可以有效抑制军团菌生长。同时应避免管道死角和水流滞留,定期冲洗不常用的管段。

热水系统的腐蚀问题不容忽视。高温会加速金属管道和设备的腐蚀,产生的铁锈和金属离子会污染水质,影响水的色度和口感。选用耐腐蚀管材如不锈钢管、铜管或优质塑料管可以从根本上解决腐蚀问题。对于金属储热水箱,应选用内衬搪瓷或不锈钢材质的产品,并及时更换牺牲阳极。

水垢是热水系统的另一大问题。中国大部分地区水质较硬,加热后容易析出碳酸钙等物质形成水垢。水垢附着在加热元件和管道内壁,降低传热效率,增加能耗,严重时会堵塞管道或损坏设备。对于水质硬度较高的地区,应考虑安装软化设备或定期除垢。电热水器应定期清理加热棒上的水垢,保持加热效率。

热水使用安全也需要高度重视。过高的热水温度可能造成烫伤,特别是对老人和儿童。在用水点应安装恒温混合阀,将热水与冷水混合至40℃左右的适宜温度后供用户使用。恒温阀还能防止冷水突然中断导致的烫伤事故。对于公共建筑的淋浴设施,强制安装恒温混合装置是确保使用安全的必要措施。