高層建筑給水排水工程優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

吳海珊

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹高層建筑的給水排水的思路和特點(diǎn)，對(duì)高層建筑常用的幾種給水方式詳細(xì)述，重點(diǎn)提出了對(duì)高層建筑的給排水工程的設(shè)計(jì)優(yōu)化提出建議，從而為使高層建筑的可靠順暢的給水排水提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給水排水；氣壓罐；變頻泵；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的建筑高度在逐漸的增加，在21世紀(jì)的今天，人們對(duì)于居住條件的要求也越來(lái)越高，因此，建筑中設(shè)備的完善和功能的齊全成為了建筑的全新發(fā)展方向。在高層建筑中對(duì)于用水的要求相對(duì)較高，排水量較大，因此在進(jìn)行高層建筑中的給排水設(shè)計(jì)時(shí)就需要進(jìn)一步的優(yōu)化，保證其使用效果和使用質(zhì)量。

在高層建筑中的給水排水系統(tǒng)主要包括給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，在高層建筑中具有排水設(shè)備較多和管線種類(lèi)復(fù)雜等特點(diǎn)。在我國(guó)現(xiàn)有的建筑技術(shù)中，由于存在的技術(shù)要求缺乏統(tǒng)一性，各種施工標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)存在，因此就要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)階段和施工階段的質(zhì)量，對(duì)計(jì)算和設(shè)備的選擇使用進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。在現(xiàn)行的高層建筑給排水設(shè)計(jì)和施工中仍然存在不少的問(wèn)題。例如不能夠滿足給排水的設(shè)備適用要求和后期的維護(hù)與管理?xiàng)l件，對(duì)于新型的材料不能進(jìn)行有效的利用等。

一、高層建筑給水排水特點(diǎn)

在高層建筑中，潛在的火點(diǎn)較多，因此發(fā)生火災(zāi)的可能性較大，受外在條件的影響，火勢(shì)的蔓延速度較快，在進(jìn)行火災(zāi)撲救時(shí)的難度更大。因此在進(jìn)行高層建筑的給排水設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的防火材料的選擇和給排水以及消防設(shè)計(jì)。在高層建筑中的排水量較大，所用排水管的數(shù)量較多、管道長(zhǎng)度較遠(yuǎn)，在使用中的管道波動(dòng)性較大。使用新型的管道系統(tǒng)或進(jìn)行通氣管系統(tǒng)的設(shè)置能夠有效地提高建筑中給排水系統(tǒng)的質(zhì)量，使管道中的壓力保持穩(wěn)定。在進(jìn)行管道材料的選擇時(shí)，要選擇耐用性較高和接口是柔性接口的材料。在高層建筑中，給水系統(tǒng)的靜壓力較大，采用傳統(tǒng)的供水方式方法會(huì)使管道及配件受到影響，采用豎向分區(qū)的供水方法能夠有效減少靜水產(chǎn)生的壓力，使給水系統(tǒng)能夠正常進(jìn)行。在高層建筑中的震動(dòng)和噪聲的污染源較多，因此就需要提高管道的防震和防噪音技術(shù)，延長(zhǎng)使用壽命。

二、高層建筑給水設(shè)計(jì)優(yōu)化

（一）常見(jiàn)的給水方式

1.氣壓罐給水方式

氣壓罐給水的給水方式，在結(jié)構(gòu)上通常依靠離心水泵和氣壓罐。氣壓罐起到了蓄能的作用，當(dāng)系統(tǒng)水壓大于容器內(nèi)空氣壓力時(shí)，系統(tǒng)水就擠入罐體內(nèi)存儲(chǔ)起來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)水壓較小時(shí)，罐內(nèi)的水則會(huì)在壓力作用下被送到一定的垂直幾何高度，補(bǔ)回系統(tǒng)，水泵機(jī)組的工作方式就通過(guò)循環(huán)啟動(dòng)和軟啟動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)無(wú)塔供水。這種壓力給水方式無(wú)需水箱與水塔等設(shè)備，能自動(dòng)控制，罐內(nèi)水不易受污染，方便統(tǒng)一管理，而且它的載荷小，適用地域廣泛。但它具有的供水壓力周期性波動(dòng)，儲(chǔ)水量有限，需頻繁啟動(dòng)水泵等缺點(diǎn)。

2.高位水箱給水方式

采用高位水箱主的給水方式主要依靠水泵和水箱抽水和使用。高位水箱的方式可分為：并聯(lián)供水式、串聯(lián)供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。水箱中的水來(lái)源主要是在泵房?jī)?nèi)的水泵抽水。和氣壓罐給水方式相比較，啟動(dòng)水泵的次數(shù)較少，箱內(nèi)的儲(chǔ)水量比氣壓罐多，供水的壓力穩(wěn)定，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)就需要更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和更高的投資費(fèi)用。

3.減壓分區(qū)給水方式

減壓分區(qū)給水是分區(qū)供水方式的一種，利用減壓閥或各區(qū)的減壓水箱的減壓達(dá)到減壓的目的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，水泵將水直接送入頂層的水箱，各區(qū)分別不再設(shè)置水箱，提高了建筑面積的利用率，而且減壓閥設(shè)備和管道系統(tǒng)價(jià)格低，安裝方便，使其供水可靠，節(jié)約了投資與維護(hù)成本。但下區(qū)供水壓力小損失較大，水泵能源消耗較大。在實(shí)際的使用情況下可通過(guò)一些可調(diào)式的減壓閥來(lái)調(diào)節(jié)。

4.變頻泵無(wú)水箱給水方式。

在無(wú)水箱水泵直接供水系統(tǒng)中，目前普遍采用變頻調(diào)速供水裝置。通過(guò)改變電機(jī)定子的供電頻率來(lái)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、揚(yáng)程和功率，使出水量適應(yīng)用水量的變化，并使水泵變流量供水時(shí)保持高效運(yùn)行。變頻調(diào)速水泵的運(yùn)行通常是控制水泵出水管處壓力恒定。因變頻調(diào)速水泵的變速、變流量只有在一定的范圍內(nèi)才能保持高效運(yùn)行，故選用調(diào)速水泵與恒速水泵組合供水方式可取得更好的節(jié)能效果。為避免給水系統(tǒng)在小流量用水時(shí)，水泵的工作效率低，可選用配有小型水泵和小型氣壓罐的變頻調(diào)速供水裝置，在系統(tǒng)用水量小時(shí)變頻調(diào)速水泵停止運(yùn)行，利用小型氣壓罐供水。高層建筑應(yīng)按照供水安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則確定給水方式。

（二）給水管道的布置與敷設(shè)

確保供水安全、力求經(jīng)濟(jì)合理、保護(hù)管道不受損壞、不影響生產(chǎn)和建筑物的使用、便于安裝維修。給水管道的敷設(shè)有明裝、暗裝兩種形式。暗裝給水宜設(shè)在地下室、頂棚或管溝內(nèi)，立管可敷設(shè)在管井內(nèi)。

明裝給水管道盡量沿墻、梁、柱平行敷設(shè)。

三、高層建筑消防設(shè)計(jì)優(yōu)化

高層建筑消防給水受建筑高度影響，必須遵循“預(yù)防為主，消防結(jié)構(gòu)合”的方針，滅火劑以水為主、其他滅火劑為輔。高層建筑必須設(shè)置室內(nèi)、室外消火栓給水系統(tǒng)。高層建筑消防設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，滅火器系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等。消防用水可由城市自來(lái)水、消防水池或天然水源供給。消防用水量計(jì)算，應(yīng)根據(jù)建筑性質(zhì)、建筑防火類(lèi)別進(jìn)行水量計(jì)算?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，為撲滅火災(zāi)，有大量水流向低處，因此，消防電梯和消防泵房必須采取必要的排水措施。為確保消防供水安全，供高層建筑室外消防給水管網(wǎng)應(yīng)布成環(huán)狀，且進(jìn)水管不宜少于兩條。

四、排水設(shè)計(jì)優(yōu)化

在高層住宅建筑中，衛(wèi)生間作為滿足人們?nèi)粘Ｉ钪懈鞣N衛(wèi)生要求、作為給排水一個(gè)重要組成部分，其排水方式對(duì)管道維護(hù)及居住環(huán)境起著重要的作用。

傳統(tǒng)衛(wèi)生間排水方式采取的是下排式。其化點(diǎn)是管道無(wú)需預(yù)埋，管道及維護(hù)方便，缺點(diǎn)是對(duì)樓下層用戶產(chǎn)生干擾，以及影響樓下用戶衛(wèi)生間凈層高度，特別是管道排水的噪聲的干擾。

廣西工程設(shè)計(jì)中，廣泛采用衛(wèi)生間底板下沉的做法。作者在楓橋荔苑住宅樓等工程設(shè)計(jì)中常采用衛(wèi)生間底板整體下沉、后排式的方式。

1.底板下沉排水方式

在廣西工程設(shè)計(jì)中常采用是底板下沉排水方式。其排水方式是將衛(wèi)生間樓板全部下沉500mm。

下沉排水方式做好衛(wèi)生間的防水是關(guān)鍵，且在降層內(nèi)做好二次排水，將衛(wèi)生間降層內(nèi)的積水引流至立管中。

底板下沉排水方式相對(duì)于下排水方式，底板下沉排水衛(wèi)生間無(wú)管道外露，衛(wèi)生間器具布置靈活，占用下層空間少，提高衛(wèi)生間的有效凈高，清理及維護(hù)不打擾下層用戶，水流噪聲減少?，F(xiàn)采用空心隔板進(jìn)行砌筑，管道發(fā)生堵塞時(shí)，維修方便，且減少結(jié)構(gòu)荷載，與以往煤渣回填，造成結(jié)構(gòu)荷載增大，維修困難，工作大量，優(yōu)點(diǎn)顯著。

綜合比較以上向種排水方式，底板下沉排水方式適合現(xiàn)代的高層住宅。

2.地漏與存水彎的配合

排水管道中存在著一些有毒有害的氣體，為了避免這些氣體進(jìn)入室內(nèi)污染環(huán)境，影響人們的身心健康，在衛(wèi)生器具應(yīng)裝上存水彎裝置。

作者所在的上班場(chǎng)所，洗手盤(pán)沒(méi)按要求安裝存水彎，造成整層辦公場(chǎng)地造成嗅氣外泡，影響人們的身心健康及環(huán)境的污染。

規(guī)范上沒(méi)有規(guī)定排水地漏一定要設(shè)存水彎，但這確實(shí)能影響用戶使用。全國(guó)通用給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集上將帶水封的圓形鐘罩式地漏分為了甲、乙、丙、丁四種，雖然標(biāo)準(zhǔn)圖上對(duì)存水部分的高度都作了具體規(guī)定，但都有一個(gè)存水量小，水封易因水的蒸發(fā)而被破壞的毛病。且往往制造和安裝時(shí)達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。凡是室內(nèi)承接有糞便污水的排水系統(tǒng)的地漏.均應(yīng)配套存水彎，此可有效地防止串味現(xiàn)象。

3.室內(nèi)排水管最小管徑

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)論證在地面以下敷設(shè)的排水管最小管徑宜為DN75，那樣并不需要多增加多少投資，也不占用使用空間，但卻方便使用和維修。對(duì)于樓房合糞便污水的底層排出橫管，使用Dg150為最小管徑更適合中國(guó)國(guó)情。一般這段橫管長(zhǎng)度不大，由Dg100改為Dg150也不會(huì)增加很多投資，但卻能極大地減少管道的堵塞機(jī)會(huì)。而改變管徑位置宜設(shè)在立管地面以下的地方，這樣并不影響地面以上的空間。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李亞鋒 高層建筑給水排水工程 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社2004.