高層建筑給排水及消防設(shè)計(jì)體會(huì)

張　謙

摘要：文章闡述了高層建筑給排水工程的特點(diǎn)，總結(jié)分析了高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的常見問題，對(duì)給水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)及消防設(shè)計(jì)對(duì)其組成和布置、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案運(yùn)行進(jìn)行了分析，并結(jié)合已有設(shè)計(jì)實(shí)例，探討了在高層建筑給排水及消防設(shè)計(jì)中的一些問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給排水；消防設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU998文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）11-0120-02

近些年，在國(guó)內(nèi)土地供應(yīng)緊張的大型城市如上海、重慶、北京、廣州、杭州高層和超高層建筑保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，超過24米的公共建筑，或包括10層和10層以上的居住建筑都屬于高層建筑。筆者作為一名建筑給排水設(shè)計(jì)師，根據(jù)工程實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，結(jié)合國(guó)家規(guī)范要求，對(duì)高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)展開探討，給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面論述了給排水管道設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的問題，以確保給排水系統(tǒng)的良好工況。

一、高層建筑給排水工程概述

高層建筑給排水的特點(diǎn)：高層建筑的建筑標(biāo)準(zhǔn)高。給水排水設(shè)備使用人數(shù)多，水量大，一旦發(fā)生停水或排水管道堵塞事故，影響范圍大；豎向分區(qū)多；動(dòng)力設(shè)備多；火災(zāi)隱患大；高層建筑的排水量大，管道長(zhǎng)，管道中壓力波動(dòng)大。

目前，如何合理地設(shè)計(jì)給排水及消防系統(tǒng)，對(duì)高層建筑日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，以及消防時(shí)的安全性和可靠性是高層建筑給排水設(shè)計(jì)最主要的問題。當(dāng)前的高層給排水技術(shù)總體上日趨成熟，但也存在許多待解決的問題：（1）新型減壓、穩(wěn)壓設(shè)備的研制與應(yīng)用；（2）安全可靠經(jīng)濟(jì)實(shí)用運(yùn)行管理方便的供水技術(shù)的研究與推廣應(yīng)用；（3）低成本高效能新型管道材料的開發(fā)與應(yīng)用；（4）高層建筑消防與自動(dòng)控制技術(shù)；（5）提高排水系統(tǒng)過水能力，穩(wěn)定排水系統(tǒng)壓力的技術(shù)措施；為了適應(yīng)和推動(dòng)高層建筑的發(fā)展，必須不斷改進(jìn)和提高給排水的技術(shù)水平。

二、高層建筑給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

高層建筑生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的是給水方式的選擇，它直接關(guān)系到生活給水系統(tǒng)的使用質(zhì)量和工程造價(jià)。根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)條文，高層民用建筑生活給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分區(qū)，且各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處靜水壓力不宜大于0.45MPa；水壓大于0.35MPa的入戶管，宜設(shè)置減壓閥。另外應(yīng)該合理確定給水系統(tǒng)垂直分區(qū)，保證給水設(shè)備衛(wèi)生器具的正常使用，避免壓力過高，出現(xiàn)不必要的能量浪費(fèi)。給水器材出水過猛，當(dāng)啟閉這些器材時(shí)易產(chǎn)生水擊，使管網(wǎng)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)甚至管件破裂，致使衛(wèi)生潔具給水零件容易破壞。

就目前我國(guó)城市給水狀況而言，水壓一般只能滿足建筑五至六層的生活用水要求，對(duì)于高層建筑，城市市政給水管網(wǎng)的水壓就不能滿足高區(qū)部分生活用水的要求，絕大多數(shù)采用分區(qū)給水方式，因此合理劃分生活給水系統(tǒng)豎分區(qū)，也是生活變頻調(diào)速供水設(shè)備節(jié)能的重要因素，分區(qū)內(nèi)層數(shù)較多，則會(huì)造成變頻設(shè)備設(shè)計(jì)流量加大，在用水量較小的情況下，需開啟水泵的負(fù)荷增加；另外，由于分區(qū)內(nèi)系統(tǒng)壓力較高，入戶管設(shè)置減壓閥的層數(shù)增加，耗能也相應(yīng)變大。以筆者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，針對(duì)不同的高層建筑，給水方式主要有以下幾種：

1．分區(qū)串聯(lián)給水方式。如圖1a）所示，各區(qū)設(shè)置水箱和水泵，各區(qū)水泵均設(shè)在技術(shù)層內(nèi)，自下區(qū)水箱抽水供上區(qū)用水。

2．分區(qū)并聯(lián)給水方式。如圖1b）所示，每一分區(qū)分別設(shè)置一套獨(dú)立的水泵和高位水箱，向各區(qū)供水。其水泵一般集中設(shè)置在建筑的地下室或底層水泵房?jī)?nèi)。

3．分區(qū)減壓給水方式。如圖2a）所示為減壓水箱減壓給水方式，是由設(shè)置在底層（或地下室）的水泵將整幢建筑的用水量提升至屋頂水箱，然后分送至各分區(qū)減壓水箱減壓后再供下區(qū)使用。

4．減壓閥減壓給水方式。如圖2b）所示為減壓閥減壓給水方式，是由設(shè)置在底層（或地下室）的水泵將整幢建筑的用水量提升至屋頂水箱，然后再經(jīng)各分區(qū)減壓閥減壓后供各區(qū)用水。

5．分區(qū)無水箱給水方式。如圖3所示為分區(qū)無水箱給水方式，各分區(qū)設(shè)置單獨(dú)的變速水泵供水，未設(shè)置水箱，水泵集中設(shè)置在建筑物底層的水泵房?jī)?nèi)，分別向各區(qū)管網(wǎng)供水。

工程實(shí)例：浙江臺(tái)州某商住綜合樓（建筑面積4.2萬m²）地下1層，地上18層，地面上高度56m。該建筑供水高度達(dá)60多米，按照常規(guī)設(shè)計(jì)理念和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手法，上部供水大多采用底部水池、水泵加中間中轉(zhuǎn)水箱、中轉(zhuǎn)水泵（加壓）至最高用水點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法。

這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法其優(yōu)點(diǎn)是：（1）各分區(qū)供水段壓力較小，對(duì)管材質(zhì)量要求較低；（2）各供水區(qū)段有一定的水箱調(diào)節(jié)容積，能保證在輸水故障時(shí)，有限延時(shí)供水時(shí)間。

它的缺點(diǎn)是：（1）上區(qū)供水受下區(qū)供水故障影響，安全度較差；（2）中轉(zhuǎn)水箱、中轉(zhuǎn)水泵需要占用中間樓層面積，且防振、噪聲問題也很難解決；（3）中轉(zhuǎn)水箱存在二次污染問題。

經(jīng)過認(rèn)真分析比較，大膽采用無水箱給水方式，采用變頻給水設(shè)備直接供水方式，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：減少了供水環(huán)節(jié)，從而提高了供水安全度；減少了二次污染；不占用中間樓層面積，減少了建設(shè)成本，提高了業(yè)主效益；避免了中轉(zhuǎn)水泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲從而給放置水泵的附近樓層帶來的不利影響。

三、高層建筑排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

建筑內(nèi)部的排水系統(tǒng)直接影響著人們的日常生活和生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)首先保證排水的通暢和室內(nèi)良好的居住環(huán)境，避免疾病的傳染。尤其對(duì)于高層建筑的排水立管，因排水量大，建筑高度高，合理地設(shè)置排水通氣系統(tǒng)和消能裝置，對(duì)增加立管排水流量，保證排水系統(tǒng)的通暢有著重要的意義。

由于高層建筑衛(wèi)生潔具排水系統(tǒng)連接管的立管較長(zhǎng)，底層排水壓力大，易使下層衛(wèi)生潔具發(fā)生排水噴濺；衛(wèi)生潔具屬于間斷排水，使排水方向的前行管道系統(tǒng)產(chǎn)生正壓，水流下降過程中，后續(xù)管道產(chǎn)生負(fù)壓形成抽吸，均可能使管道系統(tǒng)發(fā)生水噴濺和水封水抽吸。一般10層及以上的建筑生活污水立管應(yīng)設(shè)置專用通氣體立管，從最高層算起，污水管道每隔六層設(shè)置消能裝置，每隔三層設(shè)結(jié)合通氣管同主通氣立管相連接。

故筆者在該商住綜合樓建筑排水系統(tǒng)采取了下列措施：（1）高層建筑的一、二層單獨(dú)排水；（2）排水管系統(tǒng)加強(qiáng)通氣，保持管系內(nèi)氣壓平衡，采用專用通氣管或新型排水管道系統(tǒng)；（3）排水立管采用乙彎消能措施；（4）污水、廢水應(yīng)分開設(shè)置立管排放，以便于廢水回收和進(jìn)行污水處理。采用了生活廢水和生活污水分流制，廢水系統(tǒng)即中水原水系統(tǒng)；生活污水系統(tǒng)包括衛(wèi)生間沖廁、洗衣房排水、廚房、餐廳及地下車庫排水；廚房餐廳排水及地下車庫排水經(jīng)隔油池處理后排放。

四、高層建筑消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

建筑物內(nèi)容消火栓一般包括：消火栓箱、消火栓、水龍帶、水槍。對(duì)于商住樓中的住宅部分， 消火栓在消防電梯前室設(shè)置，并且每一層有兩股水柱同時(shí)到達(dá)室內(nèi)任何部位的要求。另外，消火栓給水系統(tǒng)中應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定在需減壓處設(shè)置減壓孔板等減壓裝置，避免消火栓栓口的靜水壓力過大，引起消火栓拴潤(rùn)的損壞。消火栓栓口的靜水壓力超過0.8MPa時(shí)，采取分區(qū)給水系統(tǒng)，大于0.5MPa時(shí)，則設(shè)置減壓孔板等減壓裝置。該商住綜合樓設(shè)計(jì)室內(nèi)消火栓消防水量為40L/s，室外消防水量為30L/s，火災(zāi)延續(xù)3h，室內(nèi)消防水量由屋頂水箱和消防加壓水泵聯(lián)合供應(yīng)。屋頂水箱儲(chǔ)存18m3消防水量，在水箱間內(nèi)設(shè)有2臺(tái)穩(wěn)壓管道泵（一用一備）和1個(gè)氣壓水罐用以確保消火栓。在管網(wǎng)安裝完畢后，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。

五、結(jié)語

1．采用變頻水泵直接供水的新方法，提高了供水安全度、減少了二次污染、不占用中間樓層面積，減少了管道等其他的配套投資建設(shè)成本，節(jié)省了大量的資金。

2．在保證室內(nèi)排水的通暢的前提下，做好中水回用系統(tǒng)的應(yīng)用，節(jié)約水資源，減少水處理成本。

3．消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照規(guī)范的要求，滿足水量，水壓的要求，定期對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保高層建筑的安全。

總之，建筑給排水設(shè)計(jì)的好壞直接影響到人們的生活質(zhì)量和生活環(huán)境，所以在設(shè)計(jì)過程中除了滿足相關(guān)規(guī)范要求外，設(shè)計(jì)者還需要從使用效果上精心考慮，不斷總結(jié)和完善設(shè)計(jì)技術(shù)，達(dá)到設(shè)計(jì)安全、合理、經(jīng)濟(jì)的目的。

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作者簡(jiǎn)介：張謙（1973－），男，浙江仙居人，浙江省仙居縣建筑設(shè)計(jì)所工程師，研究方向：給排水。