淺談高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)

孔娟

摘要：本文闡述了高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)，介紹了幾種高層建筑給水方式及排水系統(tǒng)的布置，分析了高層建筑給水排水的發(fā)展趨勢(shì)，以改進(jìn)和提高高層建筑給水排水技術(shù)，推動(dòng)高層建筑的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑給水方式排水系統(tǒng)通氣系統(tǒng)。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)水平的不斷提高，高層建筑逐漸成為發(fā)展的趨勢(shì)，高度和層數(shù)也在不斷的增加，隨著社會(huì)的發(fā)展需要，高層建筑已成為現(xiàn)代化大都市的一種標(biāo)志，而高層建筑的迅猛發(fā)展也標(biāo)志著我國建筑技術(shù)的日益成熟。

高層建筑具有建筑面積大、高度大、用水要求高、排水量大、火災(zāi)撲救難度大等特點(diǎn)，而隨著人們生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)住宅等的要求也越來越高，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)

高層建筑給水排水工程與一般多層建筑和低層建筑給水排水工程

相比，基本理論和計(jì)算方法在某些方面是相同的，但因高層建筑層數(shù)多、建筑高度大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及所受外界條件的限制等，高層建筑給水排水無論是在技術(shù)深度上，還是在高度上，都超過了低層建筑給水排水工程的范疇，并具有一下特點(diǎn)。

（1）高層建筑給水排水設(shè)備的使用人數(shù)多，瞬時(shí)的給水流量和排水流量大，若發(fā)生停水和排水管道堵塞事故，影響范圍較大，所以必須具備安全可靠的水源，以及經(jīng)濟(jì)合理的給水排水系統(tǒng)形式，并妥善處理排水管道通氣問題，以保證供水安全可靠、排水通暢和維護(hù)管理方便。

（2）高層建筑層數(shù)多、高度大，給水排水消防系統(tǒng)中的靜水壓很大，為保證管道及配件免受破壞，必須對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行合理的豎向分區(qū)，加設(shè)減壓設(shè)備以及中間和屋頂水箱，使系統(tǒng)運(yùn)行完好。

（3）高層建筑的功能復(fù)雜，失火的可能性大，失火后蔓延迅速，人員疏散及撲救困難。因此，高層建筑的消防系統(tǒng)的安全可靠性必須要比低層建筑高。由于目前我國消防設(shè)備能力有限，撲救高層建筑火災(zāi)的難度較大，所以高層建筑消防給水的設(shè)計(jì)應(yīng)“立足自救”，方可保證及時(shí)撲滅火災(zāi)，防止重大事故的發(fā)生。

（4）高層建筑由于室內(nèi)管道及設(shè)備種類繁多、管線長、噪聲源和震源多，必須考慮管道的防震、防沉降、防噪音、防管道伸縮變位等措施。

（5）高層建筑由于給水排水、消防、采暖空調(diào)、電氣等各種管道設(shè)備繁多，設(shè)計(jì)時(shí)要做好各管線的綜合布置，處理好各種管線的綜合交叉，以便于日后維修。

2高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高層建筑給水系統(tǒng)的確定，主要取決于建筑的性質(zhì)和建筑內(nèi)部的設(shè)施水平。高層建筑的給水方式主要分以下三種：高位水箱供水、氣壓罐供水及水泵直接供水（或無水箱供水）。

2.1高位水箱給水方式

高位水箱供水方式包括水泵和水箱。高位水箱的作用是存儲(chǔ)調(diào)節(jié)本區(qū)的水量和穩(wěn)壓。水箱內(nèi)的水由設(shè)在水泵房?jī)?nèi)離心水泵供給。根據(jù)加壓水泵與高位水箱設(shè)置方式不同，又分為并列供水方式、串聯(lián)供水方式、減壓水箱供水方式、減壓閥供水方式等四種類型。對(duì)于高層建筑采用水箱水泵分區(qū)供水方案的，一般存在下列條件：外網(wǎng)水壓不夠；流量不滿足設(shè)計(jì)流量；須通過調(diào)節(jié)池用泵升壓供水；建筑物允許設(shè)水箱，水壓要求平穩(wěn)。水泵可采用恒速泵。但各種水箱供水方式均有優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)置水箱，增加了供水的可靠性，防止一旦停電，全樓立即停水的現(xiàn)象發(fā)生。但增加了結(jié)構(gòu)負(fù)荷，水箱供水水質(zhì)比較差，應(yīng)采用防止二次污染的措施。

2.2氣壓罐供水方式

氣壓罐的設(shè)備包括離心水泵和氣壓罐。氣壓罐供水方式平時(shí)由氣壓罐維持管網(wǎng)壓力，并供用水點(diǎn)用水，當(dāng)壓力下降至最小工作壓力時(shí)，泵啟動(dòng)供水，并向氣壓罐內(nèi)沖水，至最大工作壓力時(shí)停泵。氣壓罐供水方式可適用于不能設(shè)置高位水箱的建筑物和地震區(qū)建筑。這種供水方式具有節(jié)省基建投資；便于集中管理，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；罐內(nèi)水質(zhì)不易受污染等優(yōu)點(diǎn)，但也存在供水壓力不穩(wěn)，常出現(xiàn)周期性的波動(dòng)；氣壓罐有效容積有限，儲(chǔ)水量少，水泵啟動(dòng)頻繁，水泵效率低，縮短水泵使用壽命，而且增加了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)，供水可靠性差等缺點(diǎn)。

2.3水泵直接供水方式

變頻調(diào)速水泵給水是目前高層建筑中普遍采用的一種給水方式。變頻調(diào)速供水裝置是采用離心式水泵配以變頻調(diào)速控制裝置，通過改變電機(jī)定子的供電頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，可以改變水泵的流量、楊程和功率，使出水量適應(yīng)用水量的變化，實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷供水。變頻調(diào)速供水的最大優(yōu)點(diǎn)是：高效節(jié)能；設(shè)備占地面積小，不設(shè)高位水箱，減少了建筑負(fù)荷，有效的避免了水質(zhì)的二次污染，給水系統(tǒng)也隨之相應(yīng)簡(jiǎn)化。但變頻器價(jià)格貴，整機(jī)費(fèi)比其他給水設(shè)備昂貴，且對(duì)環(huán)境條件要求較高，易受外界電池干擾而影響機(jī)組正常運(yùn)行等缺點(diǎn)。

3 高層建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

排水系統(tǒng)主要排除糞便污水、生活廢水和雨水。高層建筑標(biāo)準(zhǔn)較高的旅館等尚有冷卻水及特殊排水。

排水管道的布置

建筑物內(nèi)排水管布置應(yīng)符合下列要求：1）自衛(wèi)生器具至排水管的距離應(yīng)最短，管道轉(zhuǎn)彎應(yīng)最少，排水出戶管應(yīng)以最短距離排至室外。2）立管宜設(shè)在排水量最大、靠近最臟、雜質(zhì)最多的排水點(diǎn)處。立管盡量不轉(zhuǎn)彎。3）排水管不得穿越伸縮縫、變形縫、沉降縫、煙道和風(fēng)道等。4）有利于安全和建筑物的使用、維修及清通。

3.2排水管道的敷設(shè)

建筑物內(nèi)排水管敷設(shè)應(yīng)符合下列要求：1）管道之間、管道與墻之間要有一定的間距，管道穿墻、穿樓板、基礎(chǔ)要預(yù)留洞。2）排水立管與排出管端部的連接宜采用兩個(gè)45°彎頭或彎曲半徑小于4倍管徑的90°彎頭。

3.3通氣管系

高層建筑層數(shù)多、高度大，衛(wèi)生器具多，排水量大，且排水立管聯(lián)接的橫支管多，多根橫管同時(shí)排水，由于水舌的影響和橫干管起端產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊流使水躍高度增加，會(huì)引起管道中較大的壓力波動(dòng)，導(dǎo)致水封破壞，室內(nèi)環(huán)境污染。為防止水封破壞，保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，高層建筑必須對(duì)排水系統(tǒng)中氣壓變化幅度予以控制，通氣管系即起著這種控制平衡作用。因此，高層建筑通氣系統(tǒng)的好壞，對(duì)排水管系排水能力的充分發(fā)揮和保護(hù)系統(tǒng)的水封不被破壞起著極為重要的作用。

3.3.1 高層建筑排水系統(tǒng)通氣方式

高層建筑排水系統(tǒng)采用的通氣方式通常有三種：即，專用通氣、環(huán)形通氣和衛(wèi)生器具通氣。三種通氣方式，各由不同功能的通氣管組成：1）專用通氣管系由專用通氣管、伸頂通氣管和結(jié)合通氣管組成。2）環(huán)形通氣管系有兩種形式：一種由環(huán)形通氣管、主通氣管、伸頂通氣管和結(jié)合通氣管組成；另一種由環(huán)形通氣管、副通氣管和伸頂通氣管組成。3）器具通氣管系統(tǒng)由器具通氣管、主通氣管、伸頂通氣管和結(jié)合通氣管組成。

3.3.2 各種通氣管及其作用

器具通氣管

對(duì)一些衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)與控制噪聲要求較高的排水系統(tǒng)，應(yīng)在每個(gè)器具排水管上設(shè)置器具通氣管。器具通氣管從衛(wèi)生器具存水彎出口端接出，在高于衛(wèi)生器具上邊緣不小于0.15m處與通氣立管連接，器具通氣管通氣效果最好，可以防止器具的自虹吸且有控制噪聲的作用。

環(huán)形通氣管

環(huán)形通氣管是連接于排水橫支管與通氣立管之間的通氣管道，以便對(duì)連接較多衛(wèi)生器具或超過允許負(fù)荷的橫支管進(jìn)行通氣。通氣立管與排水立管可在同側(cè)設(shè)置（稱主通氣立管），也可分開設(shè)置（稱副通氣立管），需視具體布置條件而定。

安全通氣管

在設(shè)環(huán)形通氣管的情況下，若一根橫支管接納的衛(wèi)生器具數(shù)量甚

多，或橫支管過長時(shí)，還需設(shè)安全通氣管以加強(qiáng)通氣能力。

專用通氣管

除設(shè)置環(huán)形通氣管情況下必須設(shè)置通氣立管外，在高層建筑中，

若每層聯(lián)向排水立管的衛(wèi)生器具不多且連接管段較短并當(dāng)排水立管超過允許排水負(fù)荷時(shí)，設(shè)置專用通氣立管，可以增加排水立管的排水能力并可以起到很好的保護(hù)水封的作用。

結(jié)合通氣管

結(jié)合通氣管是連接排水立管與專用通氣立管或主通氣立管的通

氣管路。其作用是當(dāng)建筑物上部橫支管排水時(shí)，排水立管內(nèi)水流下落，管內(nèi)水流前方的空氣被壓縮產(chǎn)生正壓力，通過結(jié)合通氣管將氣體釋放到通氣立管中去，從而使排水立管水流暢通，氣壓平衡。

伸頂通氣

伸頂通氣管指排水立管最高層檢查口以上伸出屋面部分的管道，該部分管道與大氣相同，可以平衡管道內(nèi)的壓力波動(dòng)，排除有害氣體。

4 高層建筑給水排水的發(fā)展趨勢(shì)

高層建筑給水排水設(shè)備的完善程度，必須考慮今后的發(fā)展和要求。目前高層建筑給水排水技術(shù)有待解決的問題主要有以下幾個(gè)方面：1）采用完善、舒適、便于維護(hù)管理、集中控制以及自動(dòng)化的給水排水系統(tǒng)和設(shè)備。2）注意采用節(jié)水、節(jié)能的給水排水系統(tǒng)方式和設(shè)計(jì)方法，研制此類設(shè)備及附件。3）新型減壓、穩(wěn)壓設(shè)備的研制與應(yīng)用。4）安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、運(yùn)行管理方便的供水技術(shù)與方式的研究與推廣應(yīng)用。5）發(fā)展體型小、質(zhì)量輕‘能耗低、效率高、無噪音的整體式設(shè)備。6）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。7）低成本、高效能的新型管道材料開發(fā)與應(yīng)用。8）高層建筑消防技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)。

結(jié)語

高速發(fā)展的建筑業(yè)必將對(duì)建筑給水排水技術(shù)提出更高的要求，為

了適應(yīng)和推動(dòng)我國建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，必須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，努力汲取國內(nèi)外最新的技術(shù)成就，創(chuàng)造高層建筑給水排水技術(shù)體系，把高層建筑給水排水工程技術(shù)提高到一個(gè)嶄新的水平。