淺析排水系統(tǒng)中通氣立管的設(shè)置

路茜茜

中外建工程設(shè)計與顧問有限公司濟(jì)南分公司（250000）

1 排水系統(tǒng)常出現(xiàn)的問題

隨著現(xiàn)代生活質(zhì)量的提高，人們對房屋使用上的要求也越來越嚴(yán)格，尤其是隨著高層，甚至是超高層的建筑越來越多，也給從事建筑及設(shè)備設(shè)計的設(shè)計人員帶來很多困難，排水系統(tǒng)中的問題逐漸增多。如新聞上經(jīng)常出現(xiàn)哪個樓盤上的一樓被水淹了，哪一層排水排不下去，甚至有的衛(wèi)生間一直返臭味。這些本應(yīng)在給排水系統(tǒng)設(shè)計的過程中解決的問題，因為排水管、通氣管的設(shè)置不合理，造成了嚴(yán)重的后果，不僅影響了用戶的使用體驗，甚至直接造成了經(jīng)濟(jì)損失。所以如何更加安全合理地設(shè)計排水管，一直是一個不容忽視的難題。

如何避免在使用的過程中出現(xiàn)地漏反味、馬桶溢水、管道堵塞的問題，但又不能過分地加大管徑，盲目設(shè)置排水設(shè)施，既要保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又要考慮到節(jié)省投資。如何設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理、使用方便、符合要求的排水系統(tǒng)，尤其考驗設(shè)計師的設(shè)計水平。

2 關(guān)于通氣管

通氣管是使排水管道能夠流動暢通且維持排水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定不可或缺的組成部分。是否設(shè)置通氣管，設(shè)置什么形式的通氣管，直接影響排水立管的排水能力，不管是在《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）中（以下簡稱“建水標(biāo)準(zhǔn)”），還是在行業(yè)技術(shù)措施中，都明確了排水系統(tǒng)在設(shè)置伸頂通氣、專用通氣、自循環(huán)通氣、特殊單立管通氣時，不同管徑下的最大設(shè)計排水能力，其中因為通氣管的形式不同，排水能力最多能差3.6倍，由此可見，通氣立管對排水能力影響之大。

由于排水立管是氣液兩相流，而且是非滿流設(shè)計，要想把污廢水順利地排出室外，不造成堵塞，必須設(shè)置通氣管。通氣管可以將排水管道中的氣體排至室外，同時補(bǔ)給空氣，減少管內(nèi)壓力變化。

然而，在規(guī)范更新?lián)Q代的過程中，對于通氣管的設(shè)置要求也發(fā)生過不小的變化，最明顯的就是在2009版“建水標(biāo)準(zhǔn)”中，增加了特殊單立管這一說法，肯定了加強(qiáng)型旋流器單立管排水較大的通水能力。在2019版“建水標(biāo)準(zhǔn)”中也對通氣立管的設(shè)置要求進(jìn)行了更加詳細(xì)的說明。規(guī)范的內(nèi)容也在與時俱進(jìn)地更新，大膽納入新材料和新方法。

3 幾種常用形式的通氣管

3.1 伸頂通氣管

將原有排水立管向室外延伸，位于排水立管頂端的這一處管道便是伸頂通氣管。需要注意的是，通氣管管材與排水立管管材應(yīng)相同。“建水標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定，通氣管高出屋面不得小于0.3 m，而在經(jīng)常上人的屋面，應(yīng)高出屋面不小于2 m。這樣設(shè)置的目的，不僅是為了把管內(nèi)氣體順利排出室外，而且還要保證人員安全[1]。

伸頂通氣管是如今在排水系統(tǒng)設(shè)計中最常用的一種形式，因為其不僅具有占地空間小、節(jié)省管材、節(jié)省一次性投資等優(yōu)點，還能很好地滿足排水立管的通氣要求。因此，當(dāng)設(shè)計人員根據(jù)建筑形式，衛(wèi)生器具計算出來排水流量后，在滿足規(guī)范要求的前提下，伸頂通氣管無疑是一項很好的選擇。

3.2 環(huán)形通氣管

環(huán)形通氣管布置在衛(wèi)生器具的排水橫支管上，從始端衛(wèi)生器具接至立管上的一段管道?！敖ㄋ畼?biāo)準(zhǔn)”中明確規(guī)定，連接4個及4個以上衛(wèi)生器具且橫支管的長度大于12 m的排水橫支管，連接6個及6個以上大便器的污水橫支管，設(shè)有器具通氣管，特殊單立管偏置，這幾種情況下需設(shè)置環(huán)形通氣管，并且明確禁止用吸氣閥替代環(huán)形通氣管。

3.3 專用通氣管

專用通氣管就是專門設(shè)置一根管道用來通氣，僅與排水立管相連接。這種通氣管雖然通氣效果最好，但具有占地空間大、一次性投資高等問題。

除此之外，通氣管的接連部位和連接形式都有具體的要求，對設(shè)計和施工都有不小的挑戰(zhàn)。

4 特殊單立管

為了適應(yīng)時代發(fā)展，新型管道材料應(yīng)運(yùn)而生，甚至專門有新的技術(shù)規(guī)程來說明，足以見得隨著規(guī)范規(guī)定得越來越嚴(yán)格，整個建筑行業(yè)也在尋求新的方法解決這一難題。

為了能夠有效解決排水立管排氣的問題，市場上推出了新型特殊單立管管材，這種管道既能滿足立管的排水要求，又能滿足排氣要求，也就是常說的特殊單立管。在滿足規(guī)范的前提下，特殊單立管省去一根專用通氣管，有效節(jié)省成本和占用空間，出臺的相應(yīng)技術(shù)規(guī)程也表明行業(yè)和市場是接受并允許的。文章以內(nèi)螺旋UPVC排水管和旋流加強(qiáng)型CHT特殊單立管舉例進(jìn)行說明。

4.1 內(nèi)螺旋UPVC排水管

內(nèi)螺旋UPVC排水管，已經(jīng)被廣泛使用在建筑排水系統(tǒng)中，常被用作排水立管。它的工作原理是排水管內(nèi)壁與管壁形成的三角形螺旋可起導(dǎo)流作用，水流沿內(nèi)壁呈螺旋狀下落時，可以在排水管道的中間形成通暢的空氣柱，能夠降低排水立管內(nèi)的壓力波動，防止破壞衛(wèi)生器具水封，能夠增加管道的排水能力?！督ㄖ潘畠?nèi)螺旋管道工程技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 94-2019）中明確規(guī)定，建筑內(nèi)螺旋排水管道的生活排水設(shè)計秒流量計算可按“建水標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定進(jìn)行計算，得到的數(shù)值宜乘以1.1～1.6流量修正系數(shù)作為生活排水管道設(shè)計秒流量的結(jié)果。可見，內(nèi)螺旋管道能有效地增大排水流量[2]。

但要注意選用管材時，應(yīng)符合相應(yīng)的現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選取符合標(biāo)準(zhǔn)的管材及配套構(gòu)件。另外，由于排水橫管水流是沿切線方向流入排水立管,避免進(jìn)水水流與立管水流碰撞,保證立管水流螺旋狀下落,形成較為密實的旋轉(zhuǎn)水流,同時極大地降低管道系統(tǒng)噪聲。

4.2 旋流加強(qiáng)型CHT特殊單立管

這種管材主要是通過立管上部特制配件和立管下部特制配件，使立管水流和橫支管匯入水流快速形成旋流，且能滿足氣水分離，能夠使水流沿管壁螺旋向下流動，而管道中間聚集的氣體能夠迅速地排出室外，能夠有效降低管道內(nèi)的正壓波動，改善橫管水力工況。由于特制配件是關(guān)鍵所在，因此在采購配件時，需滿足相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，才能保證排水流量。

可見，通過合理使用管材也可以設(shè)計出更加經(jīng)濟(jì)有效的排水系統(tǒng)。

5 具體建筑具體分析

每種通氣管都有其優(yōu)勢和弊端，在設(shè)計排水系統(tǒng)時，要具體問題具體分析，面對不同類型的建筑形式、衛(wèi)生間形式，甚至是衛(wèi)生器具的數(shù)量，選擇最合適的排水系統(tǒng)。對于一般建筑，用伸頂通氣立管可以滿足要求，如規(guī)范中給出DN100管徑的排水立管排水能力是4 L/s，DN150管徑的排水立管的排水能力是6.4 L/s。可見，通過增大排水立管管徑增大排水能力也不失為一種方法。下面以高層病房樓和高層辦公樓為例進(jìn)行說明。

5.1 高層酒店、病房樓

酒店客房和醫(yī)院病房有許多相似之處，衛(wèi)生間的布置也是大同小異。通常情況下，衛(wèi)生間里面的衛(wèi)生器具包括洗臉盆、大便器、淋浴器等。布置排水系統(tǒng)時，排水立管和通氣立管的布置就成了整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。

下面以某醫(yī)院16層病房樓為例。病房樓首層單排，因此計算病房層數(shù)總共是15層，因為像這樣的建筑物通常都是每個病房單獨設(shè)置排水立管，所以以一間病房為單元進(jìn)行計算。

首先，計算排水設(shè)計秒流量。旅館、酒店式公寓、醫(yī)院等建筑的計算公式是相同的。取洗臉盆排水流量0.25 L/s，排水當(dāng)量0.75；大便器排水流量1.2 L/s，排水當(dāng)量3.6；淋浴器排水流量0.15 L/s，排水當(dāng)量0.45。根據(jù)“建水標(biāo)準(zhǔn)”，按公式4.5.2進(jìn)行計算，也就是一根排水立管上需要負(fù)擔(dān)15個洗臉盆、15個大便器和15個淋浴器的排水。經(jīng)計算得到計算管段排水設(shè)計秒流量為2.73 L/s。

得到這個數(shù)據(jù)后，與給排水標(biāo)準(zhǔn)上的表4.5.7進(jìn)行對比，表中DN100排水立管設(shè)置伸頂通氣后的最大設(shè)計排水能力為4.0 L/s＞2.73 L/s。可見，此種類型就能滿足計算管段的排水流量。

因此，像這種16層病房樓，每個病房單獨設(shè)置排水立管的情況，流量如上述計算，且排水橫管長度不大于12 m的情況下，采用DN100伸頂通氣的排水立管足以滿足排水要求。

5.2 高層辦公樓

同樣以16層為例，建筑功能為辦公樓，也是設(shè)計中常見的建筑形式。這種建筑一般情況下不會分散獨立設(shè)計衛(wèi)生間，通常是在每層相同位置設(shè)置公共衛(wèi)生間。這類衛(wèi)生間，衛(wèi)生器具通常比較多，計算和設(shè)計起來要比一般建筑復(fù)雜不少。

本建筑設(shè)定為:男、女衛(wèi)生間，相鄰設(shè)置，每個衛(wèi)生間分別設(shè)置兩個洗臉盆和拖布池，女衛(wèi)生間設(shè)置5個大便器，男衛(wèi)生間設(shè)置3個大便器和3個小便器。取洗臉盆排水流量0.25/s，排水當(dāng)量0.75；大便器排水流量1.2 L/s，排水當(dāng)量3.6；拖布池排水流量0.33 L/s，排水當(dāng)量1；小便器排水流量0.1 L/s,排水當(dāng)量0.3。根據(jù)“建水標(biāo)準(zhǔn)”公式4.5.2進(jìn)行計算[3]。

像這樣的衛(wèi)生間可以有兩種布置形式，第一種可以設(shè)置一根立管進(jìn)行排水，第二種男、女衛(wèi)生間分別設(shè)置立管進(jìn)行排水。

先說第一種形式，如果設(shè)置一根立管，這種布置形式有極大的可能會造成排水橫支管上連接4個及4個以上的衛(wèi)生器具，或者連接6個及6個以上的大便器，也就是滿足“建水標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的設(shè)置環(huán)形通氣管的條件。利用“建水標(biāo)準(zhǔn)”公式4.5.2計算。此時一根排水立管上需要負(fù)擔(dān)60個洗臉盆、120個大便器、30個拖布池和45個小便器的排水，經(jīng)計算得到計算管段排水設(shè)計秒流量為5.20 L/s。對照“建水標(biāo)準(zhǔn)”表4.5.7，如果已經(jīng)設(shè)置環(huán)形通氣管，DN100的排水管最大設(shè)計排水能力為5.9 L/s，可以滿足要求。

對于第二種形式，男、女衛(wèi)生間分別設(shè)置立管，男衛(wèi)排水立管需要負(fù)擔(dān)30個洗臉盆、45個大便器、15個拖布池和45個小便器的排水，經(jīng)計算得到計算管段排水設(shè)計秒流量為3.71 L/s＜4 L/s。因為這種情況可以通過設(shè)計避免排水橫支管設(shè)置環(huán)形通氣管的條件，因此不考慮設(shè)置環(huán)形通氣管。女衛(wèi)生間排水立管需要負(fù)擔(dān)30個洗臉盆、75個大便器、15個拖布池的排水，經(jīng)計算得到計算管段排水設(shè)計秒流量為4.31 L/s＜6.4 L/s。對照“建水標(biāo)準(zhǔn)”表4.5.7，男衛(wèi)生間可設(shè)置DN100設(shè)伸頂通氣的排水立管，女衛(wèi)生間可設(shè)置DN150設(shè)伸頂通氣的排水立管，也可以設(shè)置專用通氣立管的排水立管形式，同樣可以滿足要求。

5.3 首層單排

無論是進(jìn)行高層還是多層設(shè)計，總是不可避免地碰到首層單排的問題。究其原因，污水立管的水流速度大，而在立管轉(zhuǎn)水平管時，流速突然變小，就使得立管底部產(chǎn)生正壓。這一現(xiàn)象會使靠近立管底部的衛(wèi)生器具的水封遭受破壞，進(jìn)而導(dǎo)致衛(wèi)生器具發(fā)生冒泡、滿溢的現(xiàn)象。在一般建筑中，首層的排水很容易出現(xiàn)上述狀況，如果出現(xiàn)，會嚴(yán)重影響使用，因此，“建水標(biāo)準(zhǔn)”中明確規(guī)定，排水立管的最低橫支管應(yīng)與排水立管保持一定的距離，用來避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。具體規(guī)定見“建水標(biāo)準(zhǔn)”表4.4.11，表中明確規(guī)定，根據(jù)排水立管連接的衛(wèi)生器具數(shù)，決定是否要設(shè)置底層單獨排出。

相關(guān)規(guī)范明確規(guī)定，最低橫支管單獨排出是解決立管底部造成正壓影響最低層衛(wèi)生器具使用的最有效辦法。由此可見，對于不同建筑物和建筑功能，應(yīng)靈活布置排水立管及通氣管。為了使用方便和經(jīng)濟(jì)節(jié)省，設(shè)計人員可以靈活布置立管，改變排水系統(tǒng)的布置形式，來達(dá)到既滿足規(guī)范要求，又能節(jié)省投資的目的。但也要注意，在規(guī)范中明確要求必須設(shè)置通氣管的部位，一定要無條件滿足規(guī)范。

6 結(jié)語

通氣管的布置不是一成不變的，是根據(jù)建筑物的形式、衛(wèi)生間的布置以及設(shè)計人員的思路靈活變化的，因此，只有理論聯(lián)系實際，利用合理的設(shè)計和精確的計算才能設(shè)計出一套經(jīng)濟(jì)合理的排水系統(tǒng)。