آبرسانی به ساختمان‌ های بلند و طبقات بالای برج‌ها

آبرسانی به ساختمان‌ های بلند، شاهکارهای مهندسی مدرن، چالشی منحصر به فرد را به همراه دارد. ساختمان‌ های بلند و مرتفع به عنوان نمادهای مدرنیته، در حال افزایش هستند. با این حال، آبرسانی به این غول‌های فولادی، چالش‌های مهندسی و فنی منحصر به فردی را به همراه دارد. برخلاف همتایان کوتاه‌ترشان، این غول‌های فولادی نیازمند سیستمی پیچیده و دقیق برای رساندن آب آشامیدنی و اطفاء حریق به طبقات بالا هستند. در این مقاله، با سفری در اعماق این سیستم‌ های حیاتی، به بررسی روش‌ های آبرسانی به برج‌ های بلند ، مزایا و معایب هر روش، پمپ‌ها و مخازن و همچنین فاکتورهای مهم در انتخاب روش مناسب می‌پردازیم.

چالش‌های آبرسانی به ساختمان‌ های بلند

امروزه شاهد ساخت‌وساز فزاینده‌ی ساختمان‌ های بلند در سراسر جهان هستیم. آبرسانی به ساختمان‌ های بلند، به دلیل ارتفاع زیاد، با چالش‌های منحصر به فردی مواجه است.

1. جاذبه زمین، اولین مانع

اولین و مهم‌ترین چالش در آبرسانی به آسمان‌خراش‌ها، غلبه بر جاذبه زمین است. با افزایش ارتفاع، فشار آب در طبقات پایین به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و می‌تواند به لوله‌ها و اتصالات آسیب برساند و از طرفی آب به طبقات بالاتر نمی‌رسد. برای حل این مشکل، از روش‌های مختلفی مانند استفاده از مخازن ذخیره، پمپ‌های تقویتی و سیستم‌های منطقه‌بندی فشار استفاده می‌شود.

مخازن ذخیره: مخازن ذخیره در طبقات پایین یا زیرزمین ساختمان نصب می‌شوند و آب را از منبع اصلی دریافت و ذخیره می‌کنند. این مخازن به عنوان یک بافر عمل می‌کنند و در زمان‌های پیک تقاضا یا اوج مصرف، آب را با فشار مناسب به طبقات بالاتر ارسال می‌کنند.

پمپ‌های تقویتی: پمپ‌های تقویتی در طبقات مختلف یا در نقاط استراتژیک سیستم لوله‌کشی نصب می‌شوند و فشار آب را به سطح مورد نیاز برای رسیدن به طبقات بالا افزایش می‌دهند.

سیستم‌های منطقه‌بندی فشار: در این سیستم‌ها، ساختمان به چندین منطقه فشار تقسیم می‌شود و هر منطقه از پمپ‌های تقویتی جداگانه تغذیه می‌شود. این امر به توزیع یکنواخت فشار آب در کل ساختمان کمک می‌کند.

در ساختمان‌های بلند، به دلیل افزایش ارتفاع، فشار آب در طبقات پایین به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و در طبقات بالا به دلیل افت فشار، ممکن است آب به طور کامل به واحدها نرسد.

2. پمپاژ قلب تپنده سیستم آبرسانی

پمپ‌ها نقش قلب تپنده در سیستم آبرسانی آسمان‌خراش‌ها را ایفا می‌کنند. انتخاب نوع و تعداد پمپ‌ها به عوامل مختلفی مانند ارتفاع ساختمان، تعداد ساکنین و پیک تقاضای آب بستگی دارد.

انواع پمپ: پمپ‌های سانتریفیوژ (پمپ بشقابی)، پمپ‌های عمودی چند مرحله‌ای و پمپ‌های غوطه‌ور از جمله پمپ‌های رایج در آبرسانی به ساختمان‌های بلند هستند.

کنترل هوشمند: پمپ‌ها به طور معمول توسط سیستم‌های کنترل هوشمند کنترل می‌شوند تا از هدر رفتن آب و مصرف بیش از حد انرژی جلوگیری شود.

3. شریان‌های حیاتی: سیستم لوله‌کشی

لوله‌های سیستم آبرسانی آسمان‌خراش‌ ها باید از مواد باکیفیت و بادوام ساخته شوند تا بتوانند در برابر فشار بالا و نوسانات دما مقاومت کنند. رایج‌ترین جنس لوله‌ها برای این منظور عبارتند از:

فولاد: لوله‌های فولادی بسیار بادوام هستند و از آنها برای خطوط اصلی و فرعی استفاده می‌کنند.

چدن: لوله‌های چدن نیز بادوام هستند و در برابر خوردگی مقاوم هستند.

PVC : لوله‌های PVC سبک و ارزان هستند و به راحتی نصب می‌شوند.

PEX : لوله‌های PEX انعطاف‌پذیر هستند و در برابر یخ‌زدگی مقاومت دارند.

4. شیرها، تنظیم‌کننده جریان حیات

شیرها در سیستم آبرسانی به ساختمان‌ های بلند برای کنترل جریان آب، جداسازی بخش‌های مختلف سیستم و تخلیه آب در مواقع ضروری استفاده می‌شوند. انواع مختلفی از شیرها در این سیستم‌ها به کار می‌روند، از جمله:

شیرهای توپی: شیرهای توپی برای قطع و وصل کردن جریان آب به طور کامل استفاده می‌شوند.

شیرهای پروانه‌ای: شیرهای پروانه‌ای برای تنظیم جریان آب استفاده می‌شوند.

شیرهای یک‌طرفه: شیرهای یک‌طرفه از برگشت آب به سمت منبع جلوگیری می‌کنند.

شیرهای تخلیه: این شیرها برای تخلیه آب از سیستم در مواقع ضروری استفاده می‌شوند.

5. ملاحظات ایمنی ساختمان

آتش‌نشانی در آسمان‌خراش‌ ها از اهمیت حیاتی برخوردار است و سیستم آبرسانی باید به گونه‌ای طراحی شود تا در مواقع آتش‌سوزی، آب کافی برای اطفاء حریق به طبقات مختلف برسد. برای این منظور از سیستم‌های لوله‌کشی و پمپ‌های مخصوص آتش‌نشانی استفاده می‌شود.

6. مصرف انرژی

پمپاژ آب به طبقات بالا، به خصوص در ساختمان‌ های بسیار بلند، مصرف انرژی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

7. هزینه‌های اولیه

نصب و راه‌اندازی سیستم‌ های آبرسانی در ساختمان‌ های بلند به دلیل پیچیدگی بیشتر و نیاز به تجهیزات خاص، پرهزینه‌تر است.

8. نگهداری

سیستم‌ های آبرسانی در معرض فرسایش و خرابی هستند و نیاز به نگهداری دوره‌ای و تعمیرات دارند.

روش‌های آبرسانی به ساختمان‌ های بلند با مزایا و معایب

تعداد ساختمان‌ های بلند در حال افزایش هستند. با این حال، روش‌های آبرسانی به برج‌های بلند، فنون مهندسی و فنی منحصر به فردی را به همراه دارد. در ادامه به چندین روش و مزایا و معایب آنها اشاره می‌کنیم.

1. سیستم ثقلی: در این روش، از مخازن ذخیره آب در طبقات بالا یا بام ساختمان استفاده می‌شود. آب توسط لوله‌ها از منبع اصلی (مانند شبکه آب شهر) به مخازن منتقل شده و سپس به طور ثقلی به واحدها توزیع می‌شود. در این روش، از مخازن ذخیره‌ی آب در طبقات بالایی ساختمان استفاده می‌شود. آب توسط پمپ‌هایی به مخازن منتقل شده و سپس به‌طور ثقلی به طبقات پایین‌تر جریان می‌یابد. مزیت این روش، سادگی و عدم نیاز به پمپاژ مداوم آب است. اما معایب آن شامل اشغال فضای زیاد، هدر رفتن آب، و احتمال نشت و آلودگی آب در مخازن می‌شود.

مزایا:

سادگی و عدم نیاز به تجهیزات پمپاژ

صرفه‌جویی در مصرف انرژی

معایب:

اشغال فضای زیاد برای مخازن

افت فشار آب در طبقات پایین

نیاز به سازه‌های اضافی برای تحمل وزن مخازن

2. سیستم پمپاژ مستقیم: در این روش، از پمپ‌های قوی برای افزایش فشار آب و رساندن آن به طبقات بالا استفاده می‌شود.

مزایا:

تأمین فشار آب مناسب در تمام طبقات

اشغال فضای کمتر نسبت به سیستم ثقلی

معایب:

مصرف انرژی بالا

هزینه‌های اولیه و نگهداری بالا

ایجاد سروصدا

3. سیستم بوستر پمپ: در این روش، از پمپ‌های کمکی در طبقات مختلف برای افزایش فشار آب در همان طبقه استفاده می‌شود. در این روش، از پمپ‌های تقویتی در طبقات مختلف ساختمان استفاده می‌شود تا فشار آب را به سطح مطلوب برسانند. مزیت بوستر پمپ، تأمین فشار آب مناسب در تمامی طبقات است. اما معایب آن شامل مصرف بالای انرژی، سر و صدای زیاد پمپ‌ها، و نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره‌ای می‌شود.

مزایا:

فشار آب مناسب در تمام طبقات

مصرف انرژی کمتر نسبت به سیستم پمپاژ مستقیم

ایجاد سروصدای کمتر

معایب:

پیچیدگی بیشتر نسبت به سیستم‌های دیگر

هزینه‌های اولیه و نگهداری بالاتر از سیستم ثقلی

4. سیستم ترکیبی: در این روش، از ترکیبی از دو یا چند روش قبلی برای آبرسانی به ساختمان استفاده می‌شود.

مزایا:

استفاده از مزایای هر روش و حذف معایب آنها

انعطاف‌پذیری بیشتر در طراحی

معایب:

پیچیدگی بیشتر و هزینه‌های بالاتر

5. سیستم طبقاتی: در این روش، ساختمان به چندین زون تقسيم می‌شود و برای هر زون از یک مخزن و پمپ مجزا استفاده می‌شود.

مزایا:

این روش، به دلیل تقسیم فشار آب، اتلاف انرژی را کاهش می‌دهد.

معایب:

پیچیدگی بیشتر سیستم

نیاز به فضای بیشتر

افزایش هزینه‌های اولیه نصب و نگهداری

6. سیستم پمپ‌های فرکانس متغیر:در این روش، از پمپ‌های با سرعت متغیر استفاده می‌شود که می‌توانند سرعت خود را با توجه به نیاز به آب تنظیم کنند.

مزایا:

صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش سر و صدای پمپ‌ها

معایب:

هزینه‌ی بالای اولیه و نیاز به سیستم کنترل پیچیده‌تر

فاکتورهای مهم در انتخاب سیستم آبرسانی مناسب

ارتفاع ساختمان: هرچه ارتفاع ساختمان بیشتر باشد، به سیستم آبرسانی قوی‌تر و پیچیده‌تری نیاز است.

تعداد واحدها: تعداد واحدها در ساختمان بر میزان مصرف آب و در نتیجه، انتخاب سیستم آبرسانی مناسب تأثیر می‌گذارد.

مقررات و الزامات: در برخی از مناطق، قوانین و الزامات خاصی برای سیستم‌های آبرسانی ساختمان‌ها وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

بودجه: هزینه‌های اولیه و نگهداری از سیستم‌های آبرسانی مختلف، فاکتور مهمی در انتخاب نهایی است.

مصرف آب: الگوی مصرف آب در ساختمان (مسکونی، اداری، تجاری و …) بر انتخاب نوع و ظرفیت سیستم آبرسانی تاثیرگذار خواهد بود.

 

نکات تکمیلی:

در کنار روش‌های ذکر شده، از سیستم‌های نوینی مانند سیستم‌های آبرسانی خورشیدی و سیستم‌های بازیابی آب خاکستری نیز می‌توان در ساختمان‌های بلند استفاده کرد.

استفاده از شیرآلات و لوازم کاهنده مصرف آب، به کاهش هدر رفت آب و صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک می‌کند.

دقت کنید قطعات یدکی پمپ‌ها و سایر تجهیزات در بازار موجود باشند.

 

نتیجه‌گیری

انتخاب سیستم مناسب آبرسانی به ساختمان‌های بلند، نیاز به بررسی دقیق فاکتورهای مختلف و انجام محاسبات دقیق مهندسی دارد. آبرسانی به ساختمان‌های بلند یک مرحله مهم در طراحی تاسیسات ساختمان است. با در نظر گرفتن مزایا و معایب هر روش و همچنین فاکتورهای مهم، می‌توان سیستمی را انتخاب کرد که به طور کارآمد و بهینه، نیازهای آبرسانی ساختمان را برآورده سازد. در کل، طراحی دقیق سیستم روش‌های آبرسانی به برج‌های بلند نیازمند محاسبات دقیق و توجه به جزئیات است.