工業(yè)給排水設(shè)計(jì)中的管道布置及選材分析

杜江曉

【摘要】近幾年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在各種因素的影響下飛速發(fā)展，所有行業(yè)在這樣的形勢(shì)下都有了非常好的發(fā)展前景。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的落實(shí)和推進(jìn)，工業(yè)受到了較為明顯的影響。給排水設(shè)計(jì)中的排水和管道作為整個(gè)工作的重點(diǎn)內(nèi)容，與工業(yè)生產(chǎn)用水有直接關(guān)系。為了保障工廠生產(chǎn)用水持續(xù)穩(wěn)定，給排水設(shè)計(jì)中的管道布置和選材必須符合國(guó)家以及當(dāng)?shù)氐囊?guī)范。但由于不同的工業(yè)生產(chǎn)對(duì)給排水設(shè)計(jì)的要求會(huì)有所區(qū)別，因此給排水設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的具體情況進(jìn)行調(diào)整。鑒于此，文章首先分析了工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的重要性、當(dāng)前我國(guó)工業(yè)給排水設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題以及工業(yè)給排水管道的南北差異;其次探討了工業(yè)給排水管道布置策略以及選材原則。望能為有關(guān)人士提供參考。

【關(guān)鍵詞】工業(yè);給排水設(shè)計(jì);管道布置;選材分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

近幾年我國(guó)大力倡導(dǎo)節(jié)能、減排低碳環(huán)保，這一理念對(duì)各行業(yè)都造成了極為明顯的影響。工業(yè)作為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)性能源消耗問(wèn)題備受各界關(guān)注。工業(yè)用水量在城市總用水量中的比重逐漸提升，并且工業(yè)給排水系統(tǒng)中的水污染處理、水資源循環(huán)利用等技術(shù)尚不完善。為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，優(yōu)化工業(yè)給排水設(shè)計(jì)內(nèi)容，提高排水的節(jié)能環(huán)保性迫在眉睫。

1、工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的重要性

工業(yè)給排水系統(tǒng)是一項(xiàng)非常復(fù)雜且專業(yè)性非常高的項(xiàng)目，因此工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的合理性將會(huì)直接關(guān)系到系統(tǒng)的后期應(yīng)用效果。提高工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，有利于提升給排水管道的施工質(zhì)量，充分發(fā)揮給排水系統(tǒng)的作用與價(jià)值。工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的重要性可以分為以下三點(diǎn)內(nèi)容：第一，提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性。給排水系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)包括消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)，高效的工業(yè)給排水系統(tǒng)有利于降低工業(yè)生產(chǎn)中的安全事故發(fā)生概率，確保工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所有人員的生命安全[1]。第二，環(huán)保已成為了如今社會(huì)的重點(diǎn)話題之一。提高工業(yè)給排水設(shè)計(jì)的合理性不僅響應(yīng)了國(guó)家的號(hào)召和政策，同樣實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)資源的節(jié)約與循環(huán)利用，提升了工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。第三，優(yōu)化工業(yè)給排水設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)提高工業(yè)企業(yè)形象也有重要助力。

2、當(dāng)前我國(guó)工業(yè)給排水設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

新時(shí)代到來(lái)之后，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)用水量迅速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，現(xiàn)代化城市的發(fā)展讓城市人口激增，雙重壓力下城市水資源短缺。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水資源污染、水資源浪費(fèi)等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，只有對(duì)工業(yè)給排水設(shè)計(jì)提出新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，才能改善當(dāng)前現(xiàn)狀。如今我國(guó)常見的工業(yè)給排水設(shè)計(jì)問(wèn)題有：首先，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。排水系統(tǒng)中的諸多設(shè)備都不符合環(huán)保以及節(jié)水要求，且排水系統(tǒng)中不具備中水處理系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)水資源的二次循環(huán)利用。其次，給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域與水資源供應(yīng)地距離較大，超壓供水現(xiàn)象造成了大量水資源浪費(fèi)。最后，不重視雨水的循環(huán)利用。大量雨水直接排入市政管網(wǎng)，沒有對(duì)其展開循環(huán)利用[2]。

3、工業(yè)給排水管道的南北差異

3.1南方工業(yè)給排水管道設(shè)計(jì)

南方的氣候相對(duì)來(lái)說(shuō)比北方更為溫暖，因此南方的大型工業(yè)給排水管道設(shè)計(jì)大多采用架空敷設(shè)方式，小型工業(yè)的給排水管道設(shè)計(jì)通常會(huì)使用架空和埋地綜合敷設(shè)的方式。南方通常不會(huì)出現(xiàn)因室外溫度過(guò)低而造成的管道冰凍情況，如果南方的部分建筑物中沒有取暖措施，可以對(duì)建筑物中的管道進(jìn)行適當(dāng)保溫。如果管道處于露天情況下，設(shè)計(jì)人員一定要考慮到極限天氣對(duì)管道所產(chǎn)生的影響。例如天氣溫度過(guò)低所造成的管道冰凍、裂縫可能性。另外還有一部分地區(qū)會(huì)出現(xiàn)氣候變化異常的情況，為了防止氣候變化異常對(duì)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的影響，需提前對(duì)管道采取相應(yīng)的保暖措施。南方春夏季節(jié)的雨水比北方多，而且呈酸性，為了防止酸性雨水管道造成的腐蝕現(xiàn)象，需要在給排水管道施工過(guò)程中做好管道防腐措施，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件對(duì)管道設(shè)計(jì)展開優(yōu)化。

3.2北方工業(yè)給排水管道設(shè)計(jì)

北方地區(qū)溫度普遍比南方低，特別是在冬季，因此北方的工業(yè)管道經(jīng)常會(huì)面臨凍害問(wèn)題[3]。為了防止極端天氣條件對(duì)工業(yè)給排水管道造成過(guò)于嚴(yán)重的影響，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)采用埋地敷設(shè)形式，而且工業(yè)給排水管道，大多埋設(shè)在北方冰凍線0.15m以下。但如果施工區(qū)域的給排水管道大多存在于冰凍線以上，或者當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件不會(huì)對(duì)工業(yè)給排水管道造成過(guò)為嚴(yán)重的凍害影響，可以對(duì)管道采用淺埋措施，但是一定要對(duì)管道做好相應(yīng)的保障?？偠灾?，北方地區(qū)管道的具體埋設(shè)深度，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件變化數(shù)據(jù)以及過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)確定。為了保證給水管道順利運(yùn)行應(yīng)當(dāng)采用雙層保溫井蓋，但如果當(dāng)?shù)赜羞^(guò)使用其他井蓋的經(jīng)驗(yàn)，而且未出現(xiàn)任何意外措施，也可以使用其他類型的井蓋。但不論采用哪種措施，設(shè)計(jì)人員都要提前考慮到氣候?qū)艿浪斐傻挠绊?，防止影響工業(yè)的正常生產(chǎn)。

4、工業(yè)給排水管道布置策略以及選材原則

4.1管道布置策略

4.1.1埋地敷設(shè)

埋地敷設(shè)是工業(yè)給排水管道設(shè)計(jì)中最常用的一種方式，這種方式的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，例如防凍、隱蔽性好、管道穩(wěn)定等等[4]。首先，工業(yè)給排水管道的自重本就較高，因此對(duì)管道的支撐要求標(biāo)準(zhǔn)也較高。如果工業(yè)給排水管道的敷設(shè)程度較大，管道受到熱脹冷縮作用所產(chǎn)生的影響非常明顯，這同樣是工業(yè)給排水管道運(yùn)行的安全隱患之一。使用埋地敷設(shè)方法將管道完全鋪于地下，大地為工業(yè)給排水管道提供了巨大的支撐力，同樣也固定了管道位置，極大程度保障了工業(yè)給排水管網(wǎng)的穩(wěn)定性。其次，如果管道所處的環(huán)境溫度較低，管道內(nèi)的水如果位于零度環(huán)境下會(huì)結(jié)冰、斷水，一旦管道內(nèi)的介質(zhì)結(jié)冰，體積膨脹，會(huì)對(duì)管道以及管道內(nèi)的附件產(chǎn)生破壞。對(duì)工業(yè)給排水管道采用埋地敷設(shè)方式，并將管道敷設(shè)于凍土層以下，能夠有效避免管道受到天氣影響所產(chǎn)生的冰凍現(xiàn)象。由此可見，埋地敷設(shè)是管道保溫最可靠的方式之一，該方式所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本也最低。最后，將管道埋于地下，管道的隱蔽性較好。但是埋地敷設(shè)也會(huì)造成如果工業(yè)給排水管道存在著滴漏現(xiàn)象，工作人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修

通過(guò)上面分析，得出了這樣的一個(gè)結(jié)論：工業(yè)給排水管道是否要使用埋地敷設(shè)的方式，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)工業(yè)的實(shí)際情況以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于所處地區(qū)天氣較為寒冷且工業(yè)給排水管道數(shù)量較少的工業(yè)使用埋地敷設(shè)方式經(jīng)濟(jì)有效。但是對(duì)于工業(yè)來(lái)說(shuō)，如果所有的管道均選擇埋地敷設(shè)，所產(chǎn)生的占地面積必然非常大，設(shè)計(jì)人員還要考慮到這一點(diǎn)[5]。

4.1.2地下管廊敷設(shè)

地下管網(wǎng)敷設(shè)是指將所有的給排水管道分層分區(qū)，將其立體的敷設(shè)在固定的地下管廊中。使用地下管廊敷設(shè)的不僅僅是工業(yè)給排水管道，燃?xì)夤艿?、電氣管線等多種介質(zhì)，都會(huì)選擇地下管廊敷設(shè)這一方式。但工業(yè)給排水管道往往有單獨(dú)的管廊，主要原因是工業(yè)給排水系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性。使用地下管廊敷設(shè)這一方式的優(yōu)點(diǎn)眾多，例如節(jié)省地上用地面積，防止管道出現(xiàn)凍害，管道的可見性較高。首先，將管道立體鋪設(shè)在地下，節(jié)省管道的占地面積是非常明顯的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。其次，由于工業(yè)用水大多以35～60℃的循環(huán)水為主，地下管廊敷設(shè)方法是一種封閉的管道敷設(shè)方法，因此能夠有效的實(shí)現(xiàn)工業(yè)給排水系統(tǒng)保溫。就算將地下管廊布置在凍土層以上，管道內(nèi)的工業(yè)用水也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。最后，使用地下管廊敷設(shè)方法，能夠幫助工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地下管廊的運(yùn)行情況，一旦工業(yè)給排水系統(tǒng)出現(xiàn)了損壞或事故，工作人員能快速定位給排水系統(tǒng)中問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)位置。由此可見，地下管道敷設(shè)方法對(duì)于保障工業(yè)給排水系統(tǒng)的安全非常有效。但地下管廊敷設(shè)也有著非常明顯的缺點(diǎn)，對(duì)于工業(yè)企業(yè)而言，地下管廊的敷設(shè)成本較高，除了地下管廊的土建工程之外，建設(shè)人員還要考慮地下管廊的通風(fēng)、照明以及排水系統(tǒng)，這些都會(huì)在無(wú)形中增加地下管廊的造價(jià)成本。但是當(dāng)前工業(yè)給排水系統(tǒng)應(yīng)用地下管廊的概率并不高，主要原因是地下管廊需要靠支架支撐管道，這會(huì)造成工業(yè)給排水管道穩(wěn)定性下降。

通過(guò)上面的分析得出這樣一個(gè)結(jié)論：地下管道敷設(shè)方式和埋地敷設(shè)方式同樣具備較好的防凍效果，地下管廊敷設(shè)方式的可見性較高，同時(shí)還能幫助工業(yè)企業(yè)節(jié)省占地面積。但由于地下管道敷設(shè)方式的造價(jià)成本高昂，因此幾乎不會(huì)有工業(yè)企業(yè)選擇用地下管廊敷設(shè)方式設(shè)置給排水系統(tǒng)。工業(yè)企業(yè)一般會(huì)在兩者中展開綜合比較，為了實(shí)現(xiàn)利益最大化和效益最大化，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)會(huì)選擇地下管廊和埋地敷設(shè)方式相結(jié)合的給排水設(shè)計(jì)[6]。

4.1.3架空管廊敷設(shè)

架空管廊敷設(shè)是布置在地上的管道結(jié)構(gòu)。架空管廊通常會(huì)采用鋼結(jié)構(gòu)支架。鋼結(jié)構(gòu)支架的高度需要根據(jù)管廊下方的凈空需要決定，一般情況下支架約為3～8m。架空管廊敷設(shè)的特點(diǎn)主要有節(jié)省占地面積、可見性較高、造價(jià)成本低，但是架空管廊敷設(shè)方式的防凍害性能較差。首先，架空管廊敷設(shè)屬于架空敷設(shè)，所以它的占地面積比較小。其次，架空管廊敷設(shè)方式的管道和管廊可見性都比較高，但是美觀性有所欠缺。由于工業(yè)企業(yè)對(duì)美觀性的要求較低，所以這一缺點(diǎn)可以忽略不計(jì)。最后，架空管敷設(shè)方式比埋地敷設(shè)成本要低1/3左右。工業(yè)企業(yè)所選擇的架空管道類型、規(guī)模、管道材質(zhì)不同，所使用的建設(shè)成本也會(huì)有所區(qū)別。另外，如果工業(yè)企業(yè)使用架空管廊敷設(shè)方式，需要對(duì)管道制定保溫措施，若工業(yè)生產(chǎn)所處地區(qū)異常寒冷，需要考慮伴熱。架空管道敷設(shè)方式同樣還存在著穩(wěn)定性問(wèn)題。與上述兩種管道敷設(shè)方式相比，它的穩(wěn)定性最差，因此對(duì)鋼支架的要求非常高，必要情況下還需配備補(bǔ)償器，防止水平推力破壞管道支架。

通過(guò)上面的闡述能夠發(fā)現(xiàn)，架空管廊敷設(shè)方式的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，但如果工業(yè)企業(yè)處于北方寒冷地區(qū)需要謹(jǐn)慎使用該方式，必要情況下做好保溫防凍措施。架空管廊在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分考慮到工業(yè)生產(chǎn)其他管道的敷設(shè)方式[7]。

4.2選材原則

4.2.1介質(zhì)

管道內(nèi)的介質(zhì)不同所適用的管材會(huì)有所區(qū)別。有部分工業(yè)企業(yè)會(huì)使用腐蝕性較強(qiáng)的酸液，工作人員需要選擇抗腐蝕能力強(qiáng)的管道材質(zhì)。

4.2.2深度

埋設(shè)深度在一定程度上決定著管道材質(zhì)的強(qiáng)度。對(duì)于排水管道而言，埋設(shè)越深坡度越大，需要選擇適合的管道材質(zhì)。

4.2.3環(huán)境

不從生產(chǎn)區(qū)域的介質(zhì)溫度、壓力會(huì)有所區(qū)別，設(shè)計(jì)人員要考慮周圍環(huán)境可能對(duì)管道材質(zhì)所造成的影響，例如PVC管道不能應(yīng)用于高溫環(huán)境下，否則會(huì)造成管道老化變形。焊接鋼管不能應(yīng)用到酸性環(huán)境下，否則會(huì)造成管道腐蝕。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，給排水系統(tǒng)作為工業(yè)生產(chǎn)中極為重要的組成部分，對(duì)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)效率都有非常重要的影響。工業(yè)給排水管道的布置和選擇，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行挑選，就這樣才能保障工業(yè)給排水系統(tǒng)順利運(yùn)行。

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