淺談高層建筑排水系統(tǒng)及實例分析

□□ 段楊慧

(山西職業(yè)技術學院，山西 太原 030006)

建筑設計

淺談高層建筑排水系統(tǒng)及實例分析

□□ 段楊慧

(山西職業(yè)技術學院，山西 太原 030006)

介紹了在高層建筑排水系統(tǒng)中，新型單立管排水系統(tǒng)的4種設計形式，闡述了其工作原理等相關內(nèi)容，給出了一個工程案例。根據(jù)該工程的實際需要，最終選擇了通氣管和螺旋排水系統(tǒng)設計。

高層建筑；排水系統(tǒng)；新型單立管

引言

隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市建筑中高層建筑所占比例越來越大，幾乎每一棟新建工程均是高層建筑。高層建筑施工是一個極其復雜而精密的過程，往往一些細小的因素就可能決定整棟建筑的質(zhì)量，高層建筑排水系統(tǒng)的設計和施工就是其中最為關鍵的環(huán)節(jié)之一[1]。

高層建筑排水設施服務的人數(shù)多、使用頻率高、負荷大、流速高，這就要求排水設施必須安全、可靠，并盡可能節(jié)省空間。高層建筑中的排水管接納的排水設備眾多，而且這些設備同時排水的概率較大，因此立管中的水流量大，容易形成水塞流，使立管的下部形成負壓，從而破壞衛(wèi)生潔具等設備的水封。一般是通過設排水通氣系統(tǒng)來解決通氣問題，即雙立管排水系統(tǒng)，由通氣管和排水管連成一個系統(tǒng)，通氣管內(nèi)部無水流，具有加強排水管內(nèi)部氣流循環(huán)流動、控制壓力變化的作用。該系統(tǒng)排水性能好、運行可靠，但系統(tǒng)復雜、投資大、占地多、施工難度大。自瑞士教師蘇瑪于1959年提出高層建筑新型單立管排水系統(tǒng)以來，經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，已形成了完整的理論體系[2]。

1 高層建筑新型單立管排水系統(tǒng)

高層建筑新型單立管排水系統(tǒng)通過采用特殊的配件減少立管內(nèi)的壓力變化，保持管內(nèi)的氣流暢通，提高了管道系統(tǒng)的排水能力，同時也減低了工程費用。新型單立管排水系統(tǒng)系統(tǒng)包括以下4種設計形式。

1.1 蘇維脫排水系統(tǒng)

1959年，瑞士蘇瑪提出了一種采用氣、水混合或分離的配件來代替一般零件的新型單立管排水系統(tǒng)，它是將排水管和通氣管的功能合二為一，包括氣水混合器和氣水分離器兩個基本配件，具有自身通氣的作用，因而可節(jié)約大量管材，降低造價，有利于提高設計質(zhì)量，加快施工進度以及工業(yè)化施工。

1.1.1 氣水混合器

氣水混合器是一種特殊的管件(見圖1)，安裝在立管與每層橫管的連接處。氣水混合器內(nèi)部有3處特殊的構造：隔板、乙字彎以及隔板上部約1 cm高的間隙。其工作原理是：自立管下降的污水經(jīng)乙字彎管時，水流撞擊分散并與周圍空氣混合成水沫狀氣水混合物，由于污水比重變輕，下降速度減緩，減少抽吸力。橫支管排出的水受隔板阻擋，不能形成水舌，能保持立管中氣流通暢，氣壓穩(wěn)定。

圖1 氣水混合器

1.1.2 氣水分離器

氣水分離器通常安裝在立管底部，是由具有凸塊結構的管件及跑氣管組成的一種特殊配件(見圖2)。其工作原理是：沿立管流下的氣水混合物遇到凸塊后濺散，從而把70%的氣體從污水中分離出來，由此減少了污水的體積，降低了流速，并使立管與橫干管的泄流能力平衡，氣流不至于在轉(zhuǎn)彎處被阻塞。另外，將釋放出的氣體用一根跑氣管引到干管的下游，從而達到防止立管底部產(chǎn)生過大反壓力的目的。

圖2 氣水分離器

1.2 旋流排水系統(tǒng)

1967年，法國提出一種新型單立管排水系統(tǒng)(見圖3)，廣泛應用于10層以上的高層建筑，具有壓力波動小、性能良好等特點。該系統(tǒng)主要有兩種特殊管件：一是安裝于橫管與立管相接處的旋流接頭，旋流接頭由主室和側(cè)室組成，主側(cè)室之間有一側(cè)壁，用以消除立管流水下落時對橫支管的負壓吸引。立管下端裝有滿流葉片，能將水流整理成沿立管縱軸旋流狀態(tài)向下流動，這有利于保持立管內(nèi)的空氣芯，維持立管中的氣壓穩(wěn)定，有效控制排水噪聲。二是立管底部與排出管相接處的大曲率導向彎頭，它是在彎頭凸岸設有一導向葉片，葉片迫使水流貼向凹岸一邊流動，減緩了水流對彎頭的撞擊，能消除部分水流能量，避免立管底部氣壓的過大變化，理順水流。

圖3 旋流排水系統(tǒng)

1.3 芯形排水系統(tǒng)

20世紀70年代初，日本提出一種新型單立管排水系統(tǒng)，它是在前人研究的基礎上，進一步加強了立管和橫管的排水能力。該系統(tǒng)主要有以下兩個特殊管件：

1.3.1 高奇馬接頭

在各層排水橫管與立管連接處設置的高奇馬接頭，外觀呈倒錐形(見圖4)，在上入流口與橫支管入流口交匯處設有內(nèi)管，從橫支管排入的污水沿內(nèi)管外側(cè)向下流入立管，避免了因橫支管排水產(chǎn)生的水舌阻塞立管。從立管流下的污水經(jīng)過內(nèi)管后發(fā)生擴撒下落，形成氣水混合物，減緩了下落流速，保證了立管內(nèi)空氣暢通。高奇馬接頭配件的橫支管接入形式有兩種：正對橫支管垂直接入和沿切線方向接入。

圖4 高奇馬接頭

1.3.2 角笛彎頭

角笛彎頭裝在排水立管的底部(見圖5)，由于其上入流口端斷面較大，從排水立管流下的水流，因過水斷面突然增大而使得流速變緩，下泄的水流所夾帶的氣體被釋放。一方面水流沿彎頭的緩彎滑道面導入排出管，消除了水躍和水塞現(xiàn)象；另一方面，由于角笛彎頭內(nèi)部有較大空間，可使立管內(nèi)的空氣與橫管上部的空間充分連通，保證了氣流的暢通，減少了壓力波動。

圖5 角笛彎頭

1.4 UPVC螺旋排水系統(tǒng)

韓國于20世紀90年代開發(fā)的有螺旋導流線的UPVC單立管排水系統(tǒng)，是一種簡易的新型單立管排水系統(tǒng)(見圖6)。該系統(tǒng)由UPVC管和偏心三通組成，UPVC管是由硬聚氯乙烯材料制成的管件，管件內(nèi)壁有與管壁一起加工成型的6條突出的三角形螺旋，其作用是用于水流的導流作用，三角形螺旋突起高約6 mm，管內(nèi)水流沿管內(nèi)壁呈螺旋式下降，從而形成穩(wěn)定且密實的水膜旋流。管件中心是一個通暢的空氣柱，在水流下降過程中，流速也有所減少，明顯降低了立管內(nèi)的壓力波動，極大地提高了排水能力。偏心三通安裝在立管與橫管的連接處，由橫支管流入的水流經(jīng)偏心三通從圓周切線方向進入立管，旋流下降，可以起到削弱支管進水水舌的作用以及避免水塞的形成。同時由于減少了水流的碰撞，起到了減少噪聲的良好效果[3]。

圖6 UPVC管材和偏心三通

2 工程實例分析

某高層住宅項目位于山西省太原市杏花嶺區(qū)小新街10號，為框架剪力墻結構，地上28層，地下2層，地上高度96.5 m，建筑總面積25 513 m2。地下一層為地下室和自行車庫，地下二層為設備用房，合同總工期535 d。該項目排水系統(tǒng)設計采用污、廢水合流制，由于高層住宅住戶多，用水量大，排水頻率高，故該項目在排水設計中同時采用通氣管和UPVC單立管排水系統(tǒng)。

通氣管的設置是為了防止排水管內(nèi)形成水塞，水塞流使立管上部特別是在排水管以下2層造成較大的壓力，會使附近的設備水封遭到破壞。為避免臭氣四溢污染周環(huán)境，需設通氣管，使排水管內(nèi)的氣體與大氣相通，及時補氣和排氣。在通氣管系統(tǒng)設計中，考慮到排水管與專用通氣管的間隔不能過大，否則不能充分發(fā)揮通氣管的通氣作用，故采用通氣管每層都與排水管相連接。采用UPVC單立管排水系統(tǒng)，主要是考慮該系統(tǒng)的造價低廉、施工簡易，最重要的一點是UPVC管道噪聲控制良好，克服了普通塑料管噪聲大的缺點，提高了生活質(zhì)量。但需要注意的是，UPVC管的耐熱性較差，瞬間排放溫度不能超過80 ℃，故在設計時均遠離熱源，以保證管材的正常使用。

3 結語

高層建筑排水系統(tǒng)的設計與施工，是整個建筑給排水設計的重要內(nèi)容之一，其質(zhì)量直接影響到將來人們的工作和生活質(zhì)量，因此從一開始就需要精心考慮和研究，相關的技術和施工人員對此應給予高度重視。本文總結了4種常見的單立管排水系統(tǒng)，并給出了一個工程案例，以期為高層建筑單立管排水系統(tǒng)的設計與施工提供參考。

[1] 鄒斯偉.淺談高層建筑排水系統(tǒng)的若干技術措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2013(23)：151.

[2] 馮霞.談高層建筑給排水中常見問題[J].山西建筑，2014，40(18)：133-134.

[3] 華健.探討高層建筑排水施工過程中要注意的問題及對策[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014(7)：73.

(編輯 盛晉生)

Drainage System of High-Rise Buildings and Case Analysis

DUAN Yang-hui

(Shanxi Polytechnic College，Taiyuan，Shanxi，030006，China)

This paper introduces four designs of the new-type single stack drainage system of high-rise buildings，illustrates the working principle and introduces a project.According to the actual needs of the project，ventilation pipes and the spiral drainage system are adopted.

high-rise building；drainage system；new-type single stack

1009-9441(2015)05-0009-03

TU 823.1

A

段楊慧(1983- )，女，山西聞喜人，助教，碩士研究生，2009年7月畢業(yè)于太原理工大學環(huán)境工程專業(yè)，現(xiàn)從事教學工作。

2015-08-07