高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)研究

張文麗

摘 要：闡述了高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)，分析了高層建筑給水排水工程存在的問題，介紹了幾種高層建筑的給水方式，研究了高層建筑排水系統(tǒng)的組成和布置，以改進(jìn)和提高高層建筑給排水技術(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)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)水平的不斷提高，高層建筑的高度和層數(shù)也在不斷地增加。進(jìn)入21世紀(jì)，高層建筑向著層數(shù)更多、設(shè)備更完善、功能更齊全、技術(shù)更先進(jìn)的方向發(fā)展。高層建筑已成為現(xiàn)代化大都市的一種標(biāo)志。

高層建筑有別于低層建筑，具有層數(shù)多、高度大、振動(dòng)源多、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)、施工、材料及管理方面都提出了新的技術(shù)要求，必須采取新的技術(shù)措施，才能確保給水排水系統(tǒng)的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。

1 高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)

與低層建筑給水排水工程相比，高層建筑給水排水工程具有以下特點(diǎn)：（1）高層建筑給水排水消防系統(tǒng)靜水壓力大，如果只采用一個(gè)區(qū)供水，不僅影響使用，而且管道及配件容易被破壞。因此，供水必須進(jìn)行合理的豎向分區(qū)，使靜水壓力降低，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。（2）高層建筑引發(fā)火災(zāi)的因素多，火勢(shì)蔓延速度快，火災(zāi)危險(xiǎn)大，而且撲救困難。（3）高層建筑的排水量大，管道長(zhǎng)，管道中壓力波動(dòng)大。為了提高排水系統(tǒng)的排水能力，穩(wěn)定管道的壓力，保護(hù)水封不被破壞，高層建筑的排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置通氣管系統(tǒng)或采用新型單立管系統(tǒng)。（4）高層建筑的建筑標(biāo)準(zhǔn)高，給水排水設(shè)備使用人數(shù)多，水量大，一旦發(fā)生停水或排水管道堵塞事故，影響范圍大。因此，高層建筑必須采用有效的技術(shù)措施，保證供水安全可靠，排水通暢。（5）高層建筑動(dòng)力設(shè)備多，管線長(zhǎng)，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。因此，高層建筑的給水排水必須考慮設(shè)備和管道的防振動(dòng)和噪聲的技術(shù)措施。

2 高層建筑給水排水工程存在的問題

經(jīng)過上百年的發(fā)展，高層建筑的給水排水技術(shù)已日趨成熟，但也存在著許多有待解決的問題，具體有以下幾個(gè)方面：（1）節(jié)水、節(jié)能的給水排水設(shè)備及附件的開發(fā)與運(yùn)用。（2）新型減壓、穩(wěn)壓設(shè)備的研制與應(yīng)用。（3）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。（4）高層建筑消防技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)。（5）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。（6）低成本高效能的新型管道材料開發(fā)與應(yīng)用。（7）熱效率高、體積小的熱水加熱設(shè)備的研制與應(yīng)用 。

3 高層建筑給水方式

3.1 高位水箱給水方式

高位水箱供水方式包括水泵和水箱。該方式又可分為并聯(lián)供水式、串聯(lián)供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。高位水箱的作用是存儲(chǔ)調(diào)節(jié)本區(qū)的用水量和穩(wěn)壓。水箱內(nèi)的水由設(shè)在泵房?jī)?nèi)的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）水箱內(nèi)可儲(chǔ)備一定水量，供水比較安全可靠；（2）水壓穩(wěn)定；（3）泵啟動(dòng)次數(shù)較少，效率較高；（4）設(shè)備費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)較低。其主要缺點(diǎn)：（5）水箱的設(shè)置占用了一些建筑面積；（6）增加了高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，基建投資相對(duì)上升；（7）水質(zhì)較易受到污染；（8）水箱進(jìn)水時(shí)，產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。

3.2 氣壓罐給水方式

氣壓罐的設(shè)備包括離心水泵和氣壓罐。a.氣壓罐為一鋼制密閉容器，供水時(shí)利用容器內(nèi)空氣的可壓縮性存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)水量，并將罐內(nèi)儲(chǔ)水壓送到一定的幾何高度，達(dá)到節(jié)能的目的；b.水泵機(jī)組采用軟啟動(dòng)和循序啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)無塔供水。氣壓罐供水的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）一般不需要水箱和水塔，荷載大大減小，尤其適用于地震區(qū)的高層建筑；（2）罐內(nèi)水質(zhì)不易受污染；（3）基建投資較?。唬?）便于集中管理，較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其主要缺點(diǎn)：（5）供水壓力不穩(wěn)，常出現(xiàn)周期性的波動(dòng)；（6）氣壓罐容積有限，儲(chǔ)水較少，因而水泵啟動(dòng)頻繁，且水泵在變壓狀態(tài)下工作，不僅效率低，而且增加了設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，縮短了水泵的使用壽命；

3.3 變頻泵無水箱給水方式

變頻調(diào)速水泵，是一種將單片機(jī)技術(shù)、變頻技術(shù)和水泵機(jī)組相結(jié)合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水壓與流量可調(diào)的給水設(shè)備。由于變頻泵的水壓和流量可調(diào)，可取消高位水箱。該方式的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)能；（2）在保持設(shè)定壓力的前提下，根據(jù)用水量的變化情況隨時(shí)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，既可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，又能保證運(yùn)行的可靠性；（3）調(diào)速全自動(dòng)化，使用方便；（4）結(jié)構(gòu)緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調(diào)速水泵的缺點(diǎn)：（5）變頻器價(jià)格貴，整機(jī)費(fèi)用比其他給水設(shè)備昂貴；（6）變頻器對(duì)工作環(huán)境條件（包括溫度、濕度、灰塵等）要求較高；（7）變頻器易受外界電池干擾，影響機(jī)組正常運(yùn)行。

3.4 減壓分區(qū)給水方式

減壓分區(qū)給水方式是利用減壓閥或各區(qū)的減壓水箱進(jìn)行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區(qū)分別設(shè)置水箱，由上區(qū)的水箱向下區(qū)的水箱供水，利用水箱減壓，或者上下區(qū)之間設(shè)置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區(qū)供水時(shí)，先通過干管上的減壓閥，然后進(jìn)入下一區(qū)的管網(wǎng)，依次向下區(qū)供水。特點(diǎn)是供水比較可靠，設(shè)備和管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)約投資，維修管理方便。

總的來說，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況和各個(gè)地方的不同要求采用相應(yīng)的供水方式，必要時(shí)也可以使幾種供水方式相結(jié)合。

4 高層建筑排水系統(tǒng)的組成和布置

4.1 組成

排水系統(tǒng)由衛(wèi)生器具或生產(chǎn)設(shè)備受水器、排水管道、通氣管系統(tǒng)、清通氣設(shè)備、抽升設(shè)備、局部處理構(gòu)筑物組成。

4.2 管道布置與敷設(shè)

4.2.1 設(shè)置。不同性質(zhì)的污、廢水用不同管道排出的體制為排水系統(tǒng)的分流制，排水機(jī)制依據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩大因素決定排水采用分流制還是合流制，需做經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較。（1）民用建筑：生活污水與雨水分流排放。（2）工業(yè)建筑：生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水較輕，可以與雨水合流；生產(chǎn)污水污染嚴(yán)重的，應(yīng)單獨(dú)收集處理。

4.2.2 排水管道布置。（1）以最短的距離排出室外；（2）盡量不越變形縫；（3）有利于安全和建筑物的使用、維修及清通。

4.2.3 排水管道的敷設(shè)。（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°彎頭或彎曲半徑不小于4倍管徑的90°彎頭。

4.2.4 通氣管道系統(tǒng)。建筑內(nèi)排水管道系統(tǒng)要設(shè)置通氣管與大氣相通，以排泄正壓或補(bǔ)給空氣減少負(fù)壓，使管道內(nèi)氣流保持接近大氣壓力。排水管道有如下通氣方式：（1）伸頂通氣管；（2）專用通氣管；（3）環(huán)形通氣管；（4）主通氣管；（5）副通氣立管；（6）結(jié)合通氣管；（7）器具通氣管。

5 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)高層建筑的發(fā)展，必須不斷改進(jìn)和提高高層建筑給水排水技術(shù)，使高層建筑給水排水技術(shù)達(dá)到一個(gè)新的水平。