高層建筑給水排水設(shè)計方案分析

陳洪升

（臺州學院，浙江臺州 318000）

0 前言

經(jīng)濟建設(shè)水平的不斷進步，和科學水平的快速發(fā)展，極大的推動了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，并且在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，高層建筑開始占據(jù)越來越大的比重。建筑層數(shù)不斷增加、功能要求不斷提高，在一定意義上，高層建筑的規(guī)模已經(jīng)成為了一個城市現(xiàn)代化程度的主要體現(xiàn)。但是同時，也由于高層建筑體積大、層數(shù)多的特點也就相應(yīng)的對給排水工程的設(shè)計提出了更高的要求，只有研究新的設(shè)計施工技術(shù)，并合理的進行利用，做到對高層建筑給排水系統(tǒng)工況的充分保證，才能良好的滿足當前條件下，高層建筑的功能要求。

1 高層建筑給排水工程設(shè)計中需要注意的特點

受高層建筑體積大、層數(shù)多及用水和排水量大等特點的影響，對給排水的設(shè)計施工，及材料和建筑管理等方面都提出了更加嚴格的標準和要求。相對于普通建筑，高層建筑給排水有以下一些特點：（1）高層建筑的消防系統(tǒng)靜水壓力極大，若以單獨供水區(qū)來支持使用，一定會降低使用效果，同時也會壓力過大而造成管路及供水部件的損壞。（2）造成高層建筑火災(zāi)發(fā)生的因素極多，并且一但發(fā)生火災(zāi)，還具有發(fā)展快、危險重以及不易控制的特點。所以，對于高層建筑的消防系統(tǒng)就提出了更高的要求，以增加火災(zāi)撲救時的效果，從目前環(huán)境來分析，消防設(shè)備技術(shù)性能不高，而使高層建筑火災(zāi)不利撲救的情況現(xiàn)實存在，總體來說高層建筑消防的營造理念還是以自救為主。（3）高層建筑的排水量極大，管路全程要大大超過普通建筑，因此使管路系統(tǒng)要承受極大的波動壓力。因此，出于提升高層建筑排水水平，使管路中壓力相對穩(wěn)定的考慮。應(yīng)該在高層建筑的排水系統(tǒng)中進行通氣管路的設(shè)計。在以柔性部件作為高層建筑排水管路接口的同時也應(yīng)該盡可能的選用機械強度高的管路材料。（4）由于高層建筑的總體高度過大，用水戶數(shù)極多，所以非常難以避免短時間內(nèi)的給、排水量過大的情況，如果當某一時段發(fā)生給、排水量過大而造成供水管路擁堵時，必然會造成極大的影響，所以，一定要在設(shè)計過程中，進行有效措施的設(shè)計和研究，以實現(xiàn)安全用水和用水順暢。（5）高層建筑需要涉及到大量的動力裝備，振動及噪音現(xiàn)象非常嚴重，在進行高層建筑給、排水設(shè)計時，一定要以機具及管路的振動預防和噪音處理有充足的考慮。

2 高層建筑給排水豎向分區(qū)設(shè)計

2.1 進行豎向分區(qū)設(shè)計的必要性研究

高層建筑與多層建筑相比體積更大、高度更高，如果只采用室外供水路線的設(shè)計，一定會由于壓力不足，而不能使整個建筑中的各個用水環(huán)節(jié)的供水質(zhì)量得到充分的滿足，所以在高層建筑的供水系統(tǒng)中，都需要進行增壓設(shè)施的設(shè)計，來彌補自然壓力的不足。在這樣的條件下，如果不采用豎向分區(qū)的設(shè)計，就會使高層建筑中的底層用水點靜水壓力過大，就會因此而造成一些弊病，如（1）較低樓層的出水器具的流量過大，在高壓作用下，就會形成噴射狀的水流，使用戶的使用造成不便，并且也會形成極大的浪費。（2）上層的出水器具的流量不足，在物理學的作用下，往往會形成負壓抽吸的現(xiàn)象，水的反向流動很容易出現(xiàn)污染的情況。（3）高層建筑的底部管線需要承受極大的水壓，因此當水門關(guān)閉時會難免發(fā)生水錘，在水錘的作用下，形成明顯的振動現(xiàn)象并且伴有嚴重的噪聲，問題嚴重時還會對管線構(gòu)成嚴重的破壞。（4）高層建筑的最底層用水設(shè)施如閥門等，磨損的情況相對嚴重，同時在強大的水壓作用下，更加容易發(fā)生泄露，并且在高壓的作用下，也使設(shè)備的維修與更換增加了更大的難度。更為嚴重的是，如果在長期的供水運行中，持續(xù)過大的超出供水設(shè)備和管線承壓界限的壓力，就一定會造成供水設(shè)施的配件及管路系統(tǒng)的嚴重損壞，給高層建筑供水造成不阻礙和不可預測的經(jīng)濟損失。因此，基于以上諸多原因的考慮，高層建筑的給排水系統(tǒng)，采用分區(qū)的運行方式，是使以上問題得到良好解決的重要手段。

2.2 高層建筑給排水豎向分區(qū)的方式研究

通過以上的分析已經(jīng)得出結(jié)論，高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計，必須要采用豎向分區(qū)的方式來進行。大體說來，進行高層建筑給排水系統(tǒng)豎向分區(qū)要堅持以下一些原則：

進行分區(qū)設(shè)計時，要科學合理進行壓力值的選取，如果選取的壓力值過高，還是會出現(xiàn)不進行分區(qū)供水的一些弊端。而如果選取的分區(qū)壓力值過低，又會造成由于分區(qū)部分過多，使給排水所需要的設(shè)備、配件及管線等額外增加。不但會造成經(jīng)濟上的不必要損失，也同時會使高層建筑在今后的使用中，出現(xiàn)維護、維修工作量過大的情況。所以，在進行高層建筑給排水系統(tǒng)的分區(qū)時，一定要根據(jù)具體的使用要求、材料質(zhì)量和各個配件的額定工作壓力等因素相結(jié)合來進行科學合理的壓力值的確定。通常來說，我國目前在進行高層建筑給排水系統(tǒng)的分區(qū)時，所選取的壓力值，都是以各處分區(qū)最底部用水點的靜水壓力低于配件的額定工作壓力的標準來進行確定的。

在我國2009年頒發(fā)的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中有明確的規(guī)定，高層建筑給排水系統(tǒng)分區(qū)，每部分分區(qū)的最底部用水點位置的靜水壓力必須控制在0.45MPA 以下，而如果靜水壓力超出0.35MPA 的用水節(jié)點處，必須要進行適當?shù)臏p壓及壓力調(diào)整設(shè)施。在各個分區(qū)中，處于最為不利用水點處的水壓，必須要達到正常供水壓力標準。當采用高位水箱的方式進行供水時明確規(guī)定，高位水箱放置位置確定后的最底部，與供水最為不利的用水點位置的供水配件的垂直距離必須要達到或超過此供水不利位置的流出水頭同水流流經(jīng)高位水箱的最底部供水管線與水表的水頭損失的總和。在實際的操作中，一般都會把以上運算過程得出的數(shù)值叫做該供水分區(qū)的最低靜水壓力值。結(jié)合以往的經(jīng)驗可以得出結(jié)論，通常高層建筑的供水分區(qū)的最低靜水壓力值大約為0.1MPA。所以，用以上數(shù)據(jù)做為參考，高層建筑的每一個供水分區(qū)頂部入戶管線的進管壓力值一定要保證在0.1MPA以上，通常生活中的居民用水的最理想水壓應(yīng)該為0.20MPA 至0.30MPA之間。因此，當有些用水位置的壓力值超過0.35MPA時，就應(yīng)該適當?shù)倪M行降壓設(shè)備的放置，從而，最大程度的避免用水壓力過大及過小而造成的用水障礙。

3 高層建筑給排水方式的設(shè)計研究

3.1 氣壓罐供水設(shè)計

高層建筑氣壓罐供水系統(tǒng)中，主要包括離心泵和氣壓罐兩個主要部分。在此系統(tǒng)中的氣壓罐是一種鋼材料制造的全封閉的存水容器，當給水操作進行時，在此氣壓罐內(nèi)所存儲的空氣的作用下，產(chǎn)生對貯水量的調(diào)整作用，同時在氣壓的作用下，把此容器內(nèi)的水壓提升至所需的幾何高程，從而產(chǎn)生節(jié)約水量的效果。采用氣壓罐供水設(shè)計主要有以下一些優(yōu)勢：（1）存留在此密封裝置中的水不會受到污染，而容易保持潔凈。（2）建設(shè)資金的投入較小，有利節(jié)約成本。（3）由于不需要進行高位水箱的使用，而使整體荷載降低。（4）方便管理，自動管理容易實行。同時也具有以下一些缺點：（1）此密封容器的存水量通常不大，因此水量調(diào)節(jié)能力也有所降低，供水可靠性不高。（2）供水壓力變化較大，容易形成一定的起伏。（3）單位時間內(nèi)的水量存貯能力不高，因此導致水泵的運行次數(shù)較多，并且經(jīng)常處于變壓狀態(tài)下運行，使水泵的效能和使用壽命縮短。

3.2 減壓分區(qū)供水設(shè)計

此方式的工作原理，是通過對減壓水箱及減壓閥進行減壓處理，由水泵將水供入建筑最頂層的貯水裝置，每個分區(qū)都進行貯水裝置的設(shè)計，進行由上一級貯水裝置向下一級貯水裝置進行供水的動作?；蛘邔p壓閥設(shè)置在高低兩個相鄰的分區(qū)之間，減壓閥門替代了水箱的作用。上區(qū)向下區(qū)進行送水時，經(jīng)由主管線的減壓閥門，再流入下一層的給水管網(wǎng)。采用此方式進行給水較為可靠，并且整體結(jié)構(gòu)相對簡單，減少成本、便于維護。由于不需要在每個供水分區(qū)進行水箱的設(shè)置，從而使建筑面積可以更加有效的利用。缺點是底部分區(qū)的水壓損失過大，水泵的能量損失過大。

3.3 高位水箱供水設(shè)計

在高位水箱給水方式中的主要組成部分為水箱和水泵。同時高位水箱供水方式又可以細分做串聯(lián)式給水設(shè)計、并聯(lián)式給水設(shè)計及減壓水箱供水設(shè)計和減壓閥門供水設(shè)計等四種。高位水箱供水設(shè)計的主要工作原理為：由設(shè)置于建筑頂部的高位水箱負擔起存貯水量和對本分區(qū)內(nèi)進行調(diào)節(jié)壓力及用水量的功能。而由安置于單獨建筑設(shè)施內(nèi)的水泵進行向此高位水箱的供水。采用高位水箱供水設(shè)計有以下一些優(yōu)勢：（1）此設(shè)計方案的水壓基本能夠保持平穩(wěn)。（2）高位水箱內(nèi)存貯相對更大的水量，因此可以保證供水的持續(xù)性和可靠性。（3）因為高位水箱內(nèi)可以存貯相對較多的水量，所以水泵可以不作過多次數(shù)的運轉(zhuǎn)，大大的提高的運行效率。（4）系統(tǒng)安裝簡單，不必投入太大的資金。同時也具有以下一些缺點：（1）使高層建筑結(jié)構(gòu)在原有的基礎(chǔ)上，增添了一定的復雜性，主體結(jié)構(gòu)建筑投資有一定程度的提高。（2）高位水箱存貯的水，經(jīng)過過長時間的存貯后，不容易保持衛(wèi)生。（3）當水泵向水箱進行供水時，管路系統(tǒng)和機電系統(tǒng)容易產(chǎn)生一定程度的振動和噪音。（4）高位水箱的體積較大，會相對增加對建筑面積的過多占用。

4 結(jié)論

伴隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的不斷進步，高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)備和材料一定會出現(xiàn)多樣化的發(fā)展方向，技術(shù)能力也一定會相對更加完善，并且向程序化發(fā)展。但同時也必然會對高層建筑給排水設(shè)計工作者提出了更高的要求。作為設(shè)計工作者，只有時刻努力進行對新材料新技術(shù)的學習和研究，才能更好的適應(yīng)不斷發(fā)展變化的市場環(huán)境，才能創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟利益和社會效益。

[1]邱冠文，高層建筑給排水系統(tǒng)安裝及施工技術(shù)[J]，山西建筑，2007（03）135

[2]尹綱領(lǐng)，高層建筑給排水設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題[J]山東建筑工程學院學報，2005(03):34

[3]袁長標，張昭杰，翟瑞華，超高層建筑給排水設(shè)計中幾個問題的思考[J]，甘肅科技，2005，21(3)：129—130