高层管道设计和管道规范
高层建筑的管道系统非常复杂且具有挑战性。针对高层建筑，目前没有太多的管道安装规范，以实现节约能源、节约用水并为业主和住户提供可持续的安全安装。
所有用于防止回流、最低和最高压力以及超过三层楼高的建筑物的废物和通风管的管道安装规范都适用于高层建筑。但是该规范在许多其他方面没有提及，例如高层建筑中的成本浪费，设备磨损，水源保障和基础卫生。
高层建筑的常见问题：
增压泵的尺寸
最高和最低压力区问题
热水器压力问题
生活热水回流泵问题
排水和通风管问题
除了少数事项，如最低和最高压力以及废物和通风口的尺寸，标准冷热水管道规范大多没有规定。该规范是最低限度的，所以它没有解决许多对节能或可持续冷热水管道系统具有良好工程意义的问题。高层建筑冷热水管道系统中最常见的问题之一是压力区问题。当管道设计师或建造承包商没有注意冷热水管道系统中对压力的最低要求和最高要求时，就会出现问题。
大多数高层建筑是由开发商建造的，他们想以最便宜的首期成本建造一座建筑，而不关心能源或维护成本。开发商想尽可能便宜地建造，获得绿色认证，然后把它卖给其他人，让他们来处理建筑寿命中的能源和维护费用。通常情况下，这些开发商建造的高层建筑所使用的能源是拥有合理设计的生活用水增压泵系统的建筑的四倍。
典型的开发商建造的高层建筑将在地下室安装一个单一或双联的增压泵。该泵为整个建筑服务，在供水压力超过80磅/平方英寸的所有较低楼层都有减压阀。这种带有单一增压泵组和减压阀的系统设计是一种能源和维护效率非常低的冷热水管道系统。但是，许多业主如果购买了具有这种设计理念的建筑，就只能采用这种设计。
减压阀
这些由开发商建造的建筑中，大多数在底层都有减压阀。10层楼里没有减压阀。这种设计将在建筑物的生命周期中浪费数十万美元的能源。我一直说，如果你的设计中有减压阀，那么它就不是一个非常绿色的管道系统设计。
我希望绿色认证项目能够被修改，以使使用减压阀的建筑永远不会获得认证，因为它们会造成大量的能源浪费。实际上，他们应该对高层输水系统中的减压阀下游的每一层楼进行扣分。有一些例外情况，减压阀将正常水压降低到较低的压力，用于水力系统的补水。
阀门和泵有不同的质量等级，而且，在开发商建造的建筑物中，阀门和泵可能是质量较差、价格较低的类型，往往更容易发生故障。这种类型的泵往往会出现密封失效和泄漏；质量较低的减压阀通常会出现阀座磨损，特别是当压差增大时。即使是高质量的减压阀也会在阀座上出现明显的压差问题。
压力差可以通过分阶段减压来解决，而开发商通常不愿意花这个钱。当减压阀磨损后，这通常被称为拉丝。这就导致要花更多的钱来购买替换零件，以及花更多的钱来更换泵和减压阀。当高速水射过控制阀的阀座时，阀门就会出现拉丝现象，水中的任何沉淀物或水垢都会划伤价格较低（较软）的阀座。在很短的时间内，看起来就像有人拿着锯子或线锯，在阀座上切出一条沟。随着阀门的不断磨损，它失去了维持下游压力的能力，而且在不使用期间，下游压力可能达到与上游压力相同的压力。这可能导致马桶爆炸、管道爆裂、水浸、水龙头和马桶漏水，当供水压力从每平方英寸60磅上升到例如每平方英寸360磅时，这是一种严重的水浪费。
管道压力等级
就供水系统的设计而言，高层建筑有不同的类别。建筑物越高，对管道、阀门和配件的压力等级要求就越高。每种管道材料都有不同的压力分类。对于高层建筑，确保使用正确的压力分类非常重要。通常，在这些开发商建造的建筑物中，水立管的额定压力较高，而减压阀下游的所有管道的额定压力较低。当较低楼层的减压阀发生故障时，较高的压力就会暴露在较低压力等级的管道、阀门、配件和装置中。理想状态下或可持续的冷热水管道设计不会使用减压阀。
管道设计者应确定顶层的管理设备所需的最低压力，并确保在流量高峰期能保持最低压力。设计师还必须考虑冷热水管道系统的最大允许压力，即80 PSI。如果建筑物顶部要求最高的（管理）管道设备在压力区的顶部需要35PSI的最低压力，而压力区底部允许的最高压力是80PSI，那么建筑物的楼层相隔10英尺，根据摩擦损失和管道尺寸，每个压力区大约有9或10层。与管道尺寸有关的标高水压和允许的摩擦损失将决定一个压力区应该有多少层。在上面的例子中，如果管道尺寸比较大，那么可以有10层。如果管道尺寸较小，速度和相应的摩擦损失较高，那么压力区只能有9层。
这些规解决了固定装置的最低压力，并规定了输水系统中的最大静水压力，当水压超过80磅/平方英寸（psi）时，需要使用减压阀或调节器。例如，一个浴缸、淋浴或坐浴盆需要至少20磅/平方英寸的流动压力。这可能是大约22psi的静态压力。抽水马桶、虹吸式冲水阀需要至少35磅/平方英寸的剩余（流动）压力。许多较新的节水型马桶依靠供水压力迫使水流进入便池和疏水阀，作为夹具设计和操作的一部分，最低压力高达45psi。如果不遵守最低和最高压力，很可能会出现问题。
家用水增压泵的启动
另一个常见的故障是当长期停电时，在电力恢复之前，允许大楼里的住户将管道系统里的水排掉。维修人员必须关闭生活用水增压泵，这样他们就不会在水空的立管中启动。如果水泵启动不当，它会把管道炸开。
如果泵在下游管道没有水的情况下启动，泵上就没有背压，所以它将在泵的曲线末端运行。这就大大增加了流量，速度也随之增加。水流速度接近12-15英尺/秒是很正常的，当管道中的水到达弯头或三通等接头时，会产生巨大的冲击。水锤的经验法则是水速的60倍是可能发生的水锤压力峰值。
许多大口径管道故障导致了重大的洪水事件，当水泵在停用一段时间后被启动时，高层建筑的损失达数千万。如果出现停电，甚至是计划中的停电，以排空管道和更换减压阀（这种情况在PRV设计中每年都会发生很多次），维修人员必须接受培训，以便在生活用水增压泵系统关闭足够长的时间以从立管中排空水时（超过几分钟），遵循水泵制造商的启动程序。一些泵的控制装置被设计成在停电后需要手动启动，就是这个原因。
当泵启动时，会出现水锤，必须在停电期间关闭泵并关闭所有的阀门来控制水锤。当电力恢复后，维护人员必须在建筑物顶部打开一两个水龙头（或利用自动排气装置），将空气从系统的高点排出，然后部分打开增压泵的一个阀门，手动运行一个（较小的）泵，直到水从建筑物顶部的装置中流出。这将缓慢地将水引入系统，以防止所有增压泵在空管中启动时产生水锤，水锤可能会炸开管道或配件，淹没高层建筑。
避免高压额定管道、阀门和配件的压力区
在高层建筑中，有几种设计配水系统的方法。最有效的系统设计是利用一个单独的增压泵为建筑物的每个压力区提供服务，最高高度为40-60层，取决于楼层之间的高度。） 当建筑物的高度变得更高时，管道、阀门和配件的压力等级必须更高，成本也随之上升。在超高层设计中，他们通常使用供水管道到吸水箱，用于较高区域的生活用水增压泵和管道系统，从较高的压力区开始，如果需要，可以为更高压力区的吸水箱提供水源。这些类型的超高层系统还有许多其他问题，可能包括旁通阀、隔离阀、溢流排水管、溢流阀等。这允许在超高层建筑的低层使用压力较低的管道、阀门和配件。
对于利用300psi配件及以下的建筑（根据楼层与楼层之间的高度，最多40-60层）可以使用多个增压泵，每个压力区都有一个增压泵套件，没有减压阀。这可以节省大量的能源，相比之下，单一的大型增压泵是为建筑物的全部流量和扬程要求而设计的。
不要通过减压阀进行循环
许多高层建筑设计，热水器位于底层或顶层。在这些设计不良的建筑中，当水立管在建筑中上升时，它在较低的楼层有减压阀。
当热水系统以这种方式分布时，生活热水就没有办法穿过减压阀进行循环。在许多情况下，没有经验的设计师、承包商或开发商在建筑建成后发现了这一点。然后在每一层楼都加装一个再加压泵，将热水回流注入热水回流系统，这样水就可以流回热水器。这些系统是最严重的能源违规者。减压阀在热水服务中通常不会持续很长时间，而且要不断更换。最好的解决方案是提供本地热水器。如果你要使用中央热水器，解决方案是在设计系统时将热水器放在压力区内。
许多这些问题应该考虑纳入绿色法规或能源法规中。至少，在设计或建造高层建筑时，我们应该努力在建筑建成之前解决这些问题。
