高層住宅建筑給排水環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)
——以某工程為例

林金堤

漳州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（363000）

高層住宅建筑給排水環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)
——以某工程為例

林金堤

漳州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（363000）

我國(guó)是一個(gè)人口眾多，人均資源極其有限的國(guó)家。因此環(huán)保節(jié)能問(wèn)題，已經(jīng)成為了各行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題。住宅建筑作為建設(shè)部指定要求采用環(huán)保節(jié)能技術(shù)的建筑物之一，正確認(rèn)識(shí)住宅建筑給水排水設(shè)計(jì)中的環(huán)保節(jié)能問(wèn)題，尋求環(huán)保節(jié)能的優(yōu)良措施顯得越來(lái)越重要。這里以某住宅小區(qū)為例對(duì)住宅建筑給水排水的環(huán)保節(jié)能措施提出了一些看法，與大家共同探討。

高層建筑；給排水環(huán)保節(jié)能；設(shè)計(jì)

1 工程概況

該項(xiàng)目位于漳州某地區(qū),建筑總高度約85.15 m,地下室1層，地上共28層，1層為商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，2層及以上為住宅，共有8棟28層住宅，一棟14層住宅，一棟幼兒園。在該項(xiàng)目的給排水設(shè)計(jì)應(yīng)用中，分別為:給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)。排水系統(tǒng)由生活污廢水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng)組成；消防系統(tǒng)分為消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)。該工程的地下1層和1層商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，配電室及發(fā)電機(jī)房設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。

2 生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）合理確定用水量的定額。該項(xiàng)目有套房970套，每套按3.5人算，店面4 100 m2，住宅每人每天150 L（按《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50555-2010取值），店面每平方6 L，該小區(qū)最高日用水量Qd= 540 m3，最高時(shí)用水量Qh=56.0 m3。

2）充分利用市政管網(wǎng)壓力，采用分區(qū)給水方式并合理確定分區(qū)的個(gè)數(shù)。由于市政給水管網(wǎng)水壓0.25 MPa，只能滿足地下室至四層的水壓要求,根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2009年版），居住建筑入戶管給水壓力不應(yīng)大于0.35 MPa；《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50555-2010，分區(qū)內(nèi)低層部分應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施保證各用水點(diǎn)處供水壓力不大于0.20 MPa，所以采取分區(qū)供水的方式對(duì)建筑供水。與其他供水方式相比，分區(qū)供水既減少能耗，降低壓力浪費(fèi)，又避免大量設(shè)備的使用，同時(shí)避免個(gè)別區(qū)域噪聲污染。在高層建筑給水系統(tǒng)豎向分區(qū)當(dāng)中，應(yīng)遵循節(jié)能、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)的原則，參考其他已竣工的優(yōu)秀工程實(shí)例，并設(shè)計(jì)多個(gè)方案比較，使選取的分區(qū)供水方式節(jié)省能源、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。又根據(jù)漳州市自來(lái)水廠的要求每個(gè)分區(qū)不超過(guò)6層，通過(guò)諸方案的比較，將該建筑生活給水設(shè)計(jì)為5個(gè)區(qū)，供水方式均為下行上給式。為充分利用市政壓力，地下一層車庫(kù)至地上4層由市政管網(wǎng)直接供給;5層以上分為4個(gè)區(qū)，5～10層為加壓1區(qū)，11～16層為加壓2區(qū)，17～22層為加壓3區(qū)；23～28層為加壓4區(qū)。將需要加壓的4個(gè)區(qū)的豎向供水方式制定了兩種方案，即高位水箱結(jié)合減壓閥供水方式和無(wú)水箱并列供水方式。最低區(qū)供水壓力在市政提供的壓力范圍之內(nèi)，由于商業(yè)用水的機(jī)動(dòng)性，該區(qū)完全符合用水要求，無(wú)需泵等相關(guān)設(shè)備，合理利用資源，減少電力等能源的浪費(fèi)。

方案1:由于該建筑為普通高層建筑，為合理利用空間，不設(shè)避難層，無(wú)法在各區(qū)設(shè)置水箱獨(dú)立供水，只能在頂層設(shè)立高位水箱，向下供水。水泵房設(shè)置2臺(tái)大功率水泵，1用1備，為高位水箱供水。根據(jù)規(guī)范，各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓不宜大于0.45 MPa,特殊情況下不宜大于0.55 MPa,所以應(yīng)在各分區(qū)設(shè)立總減壓閥，并通過(guò)計(jì)算，在各區(qū)壓力超過(guò)規(guī)定的入戶端設(shè)分戶減壓閥。假設(shè)每個(gè)分區(qū)的流量都是Q，加壓1、2、3、4區(qū)的揚(yáng)程分別為2 H、3 H、4 H、5 H，因?yàn)樵摲桨杆械挠盟慷际窍燃訅旱剿?，所以揚(yáng)程均為5 H，水泵總能耗為5H× 4Q=20H×Q。方案1系統(tǒng)如圖1所示。

方案2:按照分區(qū)高低不同分別設(shè)置并列4組給水立管,每個(gè)分區(qū)由2臺(tái)變頻水泵直接獨(dú)立供水,無(wú)需水箱儲(chǔ)水或減壓，給水立管均設(shè)在管道井內(nèi),根據(jù)規(guī)范計(jì)算各分區(qū)入戶端水壓，在超壓處設(shè)分戶減壓閥,同方案1。水泵總能耗為5H×Q+4H×Q+3H×Q+2H×Q=14H×Q。方案2系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 方案1、方案2系統(tǒng)圖

方案1與方案2的對(duì)比如表1所示。從建筑安全和節(jié)能節(jié)水角度分析，方案2更適合高層建筑給水系統(tǒng)分區(qū)。

3）使用節(jié)水器材、器具，禁用淘汰產(chǎn)品，減少用水量及加壓能耗。閥門及管道容易泄漏，所以閥門選擇正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，給水干管及立管采用內(nèi)襯塑料鋼塑復(fù)合管,支管采用PPR給水塑料管,能減少漏水的可能，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)減少阻力損耗及熱損耗，達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的。

閥門是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質(zhì)量的好壞影響用水質(zhì)量。一般截止閥比閘閥關(guān)的嚴(yán)，閘閥比蝶閥關(guān)得嚴(yán)。當(dāng)同等條件時(shí)，我們就應(yīng)當(dāng)選用更能夠節(jié)水的低阻力閥門和倒流防止器。

使用小容積水箱大便器。為減少?zèng)_洗水量，使用沖水量6 L水箱節(jié)水型大便器。廚房洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭采用充氣水嘴。

4）給水用水量計(jì)量，是節(jié)水的重要措施之一。采用一戶一表。水表的使用期限，DN15～DN20不超過(guò)6年，DN25～DN50不超過(guò)4年。住宅每戶設(shè)分戶水表計(jì)量，其他需要獨(dú)立計(jì)量的管道系統(tǒng)（如道路澆灑用水、汽車沖洗用水、地面沖洗用水等）單設(shè)水表計(jì)量。

3 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 高層排水系統(tǒng)特點(diǎn)

高層建筑既要求將污水安全地排出室外，還要盡量減小管道內(nèi)的氣壓波動(dòng)，防止管道系統(tǒng)水封破壞，避免排水管道中的有害氣體進(jìn)入室內(nèi)。高層建筑內(nèi)排水均屬于生活污廢水排放，污物變化比較穩(wěn)定。為了節(jié)約能量，地上部分可以采用重力排水，地下集水坑采用壓力排水，在和設(shè)備方面較合理。但是重力排水也會(huì)產(chǎn)生一系列影響住戶生活的后果:水封一旦被破壞，管道中難聞氣味會(huì)從衛(wèi)生器具進(jìn)入住戶，污染居室空氣，產(chǎn)生惡劣影響;高層排水進(jìn)入立管，水躍高度大，使底層管道受壓大且集中，對(duì)管道質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕和沖擊，底層用戶也會(huì)受到噪聲的影響;衛(wèi)生器具大量使用，一次集中排水較頻繁，排水瞬時(shí)流量較大，在管道橫向轉(zhuǎn)彎處容易產(chǎn)生堆積堵塞，一旦處理不當(dāng)，對(duì)整個(gè)高層排水系統(tǒng)和人們的正常生活將產(chǎn)生不利影響。為了防止以上情況的發(fā)生,該項(xiàng)目根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2009年版）盡量做到:自衛(wèi)生器具至排出管的管道最省，排水立管盡量靠近大便器，能迅速排出污廢水，水力條件好，使管內(nèi)氣壓穩(wěn)定，防止管道系統(tǒng)水封被破壞和水塞形成；管道及設(shè)備的安裝必須牢固，防止震后位移、漏水。

3.2 排水系統(tǒng)選擇

表1 高層給水系統(tǒng)豎向分區(qū)兩種方案對(duì)照表

該高層排水主要從污水、廢水和雨水3個(gè)方面入手制定系統(tǒng)方案。由于建筑高度大，雨水比較集中，瞬時(shí)流量相對(duì)污水大，采用獨(dú)立排水，陽(yáng)臺(tái)雨水單獨(dú)設(shè)置排水立管，方便雨水快速排出，不發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間淤積，雨水立管采用HDPE塑料管。

對(duì)于污廢水系統(tǒng)，制定了兩種方案:方案1，污廢分流排水系統(tǒng)，衛(wèi)生間設(shè)一根排水立管和一根專用通氣立管（同一戶兩個(gè)衛(wèi)生間靠在一起的可采用同一根專用通氣立管），廚房設(shè)一根排水立管;方案2，污廢合流排水系統(tǒng)，衛(wèi)生間設(shè)一根排水立管，采用特殊單立管排水系統(tǒng)，廚房設(shè)一根排水立管。

方案1的特點(diǎn):1）單管排水又排氣。高層建筑不需要排氣立管，單管實(shí)現(xiàn)排氣和排水。通過(guò)管件內(nèi)部葉片形成螺旋水流下水，水流貼管壁旋轉(zhuǎn)減速排出，同時(shí)形成中空排氣。2）節(jié)約空間。由于省去了排氣管，系統(tǒng)只占一個(gè)排水管空間。同時(shí)，該系統(tǒng)的噪音很低。3）安裝維修更簡(jiǎn)捷。單管系統(tǒng)安裝和維修都更方便簡(jiǎn)捷,又節(jié)省了安裝人工和費(fèi)用成本。安裝時(shí)就可以逐層檢測(cè)，不存在雙管系統(tǒng)安裝中排水和排氣管道配合的問(wèn)題，每套系統(tǒng)每層只需要打一個(gè)安裝孔,并且可以通過(guò)壓力檢測(cè)口接頭逐層安裝、逐層檢查，保證系統(tǒng)安裝質(zhì)量。

方案2的特點(diǎn):1）有豐富的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際的使用效果，無(wú)論是施工還是設(shè)計(jì)都比較成熟。2）運(yùn)行比較穩(wěn)定，噪聲低。3）造價(jià)與特殊單立管比較低。

圖2 方案1、方案2排水系統(tǒng)

通過(guò)比較兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，后來(lái)與甲方協(xié)商確定使用方案2，并使用了噪聲比較小的內(nèi)螺旋消音塑料排水管。

4 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 基本參數(shù)

該項(xiàng)目屬于一類高層民用建筑（普通住宅），建筑高度超過(guò)50 m，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》,室外消防用水量20 L/s,室內(nèi)消防用水量20 L/s,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為2 h，屋頂消防水箱為20 m3，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)地下室按照中危險(xiǎn)II級(jí)，地上部分按照中危險(xiǎn)I級(jí)，采用濕式枝狀供水系統(tǒng)，噴水強(qiáng)度為地下室8.0 L/min·m2，地上部分6.0 L/min·m2，作用面積為160 m2，持續(xù)時(shí)間為1 h。

4.2 消防系統(tǒng)

高層建筑火災(zāi)類型和危險(xiǎn)等級(jí)比普通多層建筑復(fù)雜。建筑高度越大，風(fēng)速越大，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)猛烈，向高處蔓延迅速。高層建筑內(nèi)有大量可燃性物品，燃燒產(chǎn)生濃煙和熱量，不斷向上發(fā)展，使發(fā)生火災(zāi)層以上的住戶來(lái)不及疏散?；馂?zāi)可能影響到通訊，使上下樓層住戶與外界通訊阻斷，即使收到火災(zāi)消息，也會(huì)因火勢(shì)猛烈或通道集中，在消防系統(tǒng)不完善的情況下,造成大量人身和財(cái)產(chǎn)損失。在高層建筑各系統(tǒng)中,消防系統(tǒng)是重要的組成部分，消防系統(tǒng)的選擇是重中之重。

4.2.1 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)

高層消防系統(tǒng)分為消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和滅火器系統(tǒng)。該高層建筑內(nèi)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)布設(shè)在地下車庫(kù)、一層的商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn),報(bào)警閥設(shè)置在該建筑地下一層報(bào)警閥室。電信營(yíng)業(yè)廳設(shè)置水流指示器、信號(hào)閥及末端試水裝置。濕式報(bào)警閥以前的管網(wǎng)應(yīng)布置成環(huán)狀，以后的管網(wǎng)布置成枝狀。住宅的電梯前室設(shè)置簡(jiǎn)易噴淋，接自消火栓立管。整套系統(tǒng)與電氣專業(yè)合理配合，在有效地反應(yīng)火情并自動(dòng)報(bào)警和噴射足夠水量的前提下，盡最大程度節(jié)約電能等能源。噴淋系統(tǒng)變化比較單一，通過(guò)計(jì)算即可合理布置管線和分配消防給水流量，盡量節(jié)省鋼管，在此不做詳細(xì)介紹。

4.2.2 消火栓系統(tǒng)的選擇

消火栓系統(tǒng)包含大量相關(guān)設(shè)施和配件，需要在保證配水合理的基礎(chǔ)上合理配置消防管道，選擇更優(yōu)分區(qū)系統(tǒng)，有效地節(jié)材節(jié)能節(jié)水，達(dá)到事半功倍的效果。根據(jù)《高層民用建筑防火規(guī)范》GB 50045-95(2005年版),消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00 MPa，當(dāng)大于1.00 MPa時(shí)，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.50 MPa時(shí)，應(yīng)采取減壓措施。該項(xiàng)目共有8棟28層住宅，一棟16層住宅，28層的建筑總高度約85.15 m,在加上最高層的消火栓靜壓不小于7 m,地下室高度5 m,所以:85.15 m-3 m（層高）+1.1 m（消火栓口高度）+7 m+5 m+2 m（消防水箱高度）=95.25 m，消火栓系統(tǒng)可以不分區(qū)，但是后因建筑的限高問(wèn)題，消防水箱只能設(shè)置在屋面上,滿足不了最高層的消火栓靜壓不小于7 m的要求,在消防水箱出水口設(shè)置增壓穩(wěn)壓設(shè)備，導(dǎo)致底層消火栓栓口的靜水壓力大于1.00 MPa。消火栓系統(tǒng)共分兩個(gè)區(qū),考慮其中有棟14層的建筑，14層及以下為低區(qū)，15層及以上為高區(qū)。進(jìn)水管與地下室環(huán)狀管網(wǎng)連接，并在室內(nèi)形成環(huán)狀。目前，工程上高低兩區(qū)消防給水方案基本有兩種:方案1，兩個(gè)分區(qū)各設(shè)一套消火栓加壓泵(并列型)；方案2，每個(gè)分區(qū)各設(shè)一套消火栓加壓泵(串聯(lián)型)。方案1、方案2消火栓供水系統(tǒng)如圖3所示。方案1消火栓供水系統(tǒng)從消防安全與節(jié)能等方面比較兩種方案，方案1每個(gè)分區(qū)相互獨(dú)立，極大提高了消防安全性。方案2的水泵揚(yáng)程低，功率小,可以減少電力等能源的消耗，管線較方案1短，使用一般管線就可以滿足壓力要求，最大限度地節(jié)省了建材。但是串聯(lián)方式將兩個(gè)分區(qū)供水系統(tǒng)相聯(lián)系，一旦某個(gè)分區(qū)供水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，另一個(gè)分區(qū)不能正常供水，可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。該項(xiàng)目高層建筑不設(shè)避難層，為了建筑空間有效利用，無(wú)法在中間層設(shè)高位水箱和水泵間，不能滿足方案2的配置條件。在高層建筑消防系統(tǒng)應(yīng)用中，方案1以供水安全性好，管理方便等特點(diǎn)受到推廣。在滿足供水安全的前提下，可以從消火栓的合理布置、優(yōu)化管線敷設(shè)等方面考慮節(jié)能等問(wèn)題。該高層建筑選擇方案1(并列型)作為消火栓系統(tǒng)供水方式。

圖3 消火栓供水系統(tǒng)

5 結(jié)論

1）高層建筑生活給水系統(tǒng)建議采用不設(shè)水箱并列供水方式，排水系統(tǒng)建議采用污廢水合流排水方式，消火栓系統(tǒng)建議采用并列型供水方式。

2）作為建筑給排水設(shè)計(jì)人員在保證建筑物基本使用功能的設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)同時(shí)貫徹“建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、和環(huán)保”的方針，應(yīng)在技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的條件下，積極采用節(jié)能技術(shù)，處理好節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。