高層建筑給水排水工程存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)研究

陳 新

（福州市瑯岐路橋建設(shè)有限公司,福建 福州 350007）

為了提高土地利用率，高層建筑在我國很多城市的建筑規(guī)劃中都占據(jù)著很大的用地面積，但高層建筑比普通樓層建筑的施工難度大，設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)高層建筑的給水排水工程時(shí)，要在全面分析了建筑的整體結(jié)構(gòu)后，再做出適宜的給水排水系統(tǒng)格局，讓給水排水系統(tǒng)能發(fā)揮出最大的優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該充分利用好先進(jìn)的科學(xué)手段，合理設(shè)計(jì)，增強(qiáng)高層建筑給水排水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 高層建筑給水排水工程的基本概況

高層建筑距離地面較遠(yuǎn)，相比于低層建筑而言，高層建筑的給水排水難度更大，高層建筑給水排水系統(tǒng)的安裝比低層建筑的系統(tǒng)安裝要更加復(fù)雜繁瑣，對(duì)施工團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力、施工材料以及施工管理等因素要求較高。高層建筑的給水排水工程有以下特征：首先是靜水壓力過大。靜水壓力過大的特點(diǎn)在很多給水系統(tǒng)中多有顯現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員想要處理好這一特點(diǎn)，就要在設(shè)計(jì)過程中對(duì)給水系統(tǒng)豎向分區(qū)，以此來增加給水系統(tǒng)的穩(wěn)步運(yùn)行，防止靜水壓力過大對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性造成的不利影響。設(shè)計(jì)人員要不斷增強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性，從而使給水系統(tǒng)中存在的諸多運(yùn)行安全隱患得到妥善解決。其次是高層建筑中的給水和排水系統(tǒng)需要承擔(dān)過大的水量。高層建筑的樓層高，居民較多，有著較大的用水需求，所以導(dǎo)致了高層建筑中的給水排水系統(tǒng)承擔(dān)著過大的水量。如果建筑中的給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在隱患，那么就非常容易堵塞用水管道，導(dǎo)致人們的正常生活用水得不到及時(shí)供應(yīng)。最后，高層建筑中的排水量較大、排水管道較長。高層建筑相對(duì)于低層建筑來說，其給排水系統(tǒng)的管道較長，這樣才能完成高層的排水工作。同時(shí)，為了讓給排水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到保障，一些設(shè)計(jì)人員會(huì)運(yùn)用延長排水管道長度的方式來使運(yùn)行中管道內(nèi)的壓力波得到緩解。另外，高層建筑的排水管道還可以實(shí)現(xiàn)管道通氣，讓穩(wěn)定管道的內(nèi)部壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)。高層建筑的管道選擇也有一定的講究。國家出臺(tái)相應(yīng)的高層建筑管道使用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高層建筑使用的管道作出規(guī)定。高層建筑的排水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 高層建筑的排水系統(tǒng)

2 高層建筑給水排水工程現(xiàn)存問題

2.1 雨水系統(tǒng)問題

雨水系統(tǒng)出現(xiàn)問題是高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)過程中最容易出現(xiàn)的問題，特別是屋面排水和陽臺(tái)雨水的設(shè)計(jì)。要想讓屋面雨水的排出更具合理性，參與雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人員應(yīng)該依據(jù)近一年來建筑所在地的降水情況，通過科學(xué)地計(jì)算和分析得出最大降水量。并且設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該將極端天氣情況考慮在雨水系統(tǒng)的涉及范圍之內(nèi)，做出最佳的雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。高層建筑屋面中雨水的排出設(shè)計(jì)一旦出現(xiàn)不合理之處，就會(huì)導(dǎo)致雨水排出不暢，積聚在屋面等問題。還有些設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮把陽臺(tái)上的雨水與屋面內(nèi)的雨水同時(shí)混合排出，但這會(huì)使排水量超出原設(shè)計(jì)的最大承受標(biāo)準(zhǔn)，如果有暴雨等極端天氣的發(fā)生，還會(huì)有滿流情況的出現(xiàn)，甚者還會(huì)讓陽臺(tái)出現(xiàn)反水現(xiàn)象。因此，在雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，全方位綜合考慮建筑陽臺(tái)的雨水情況，對(duì)雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和完善，盡量讓雨水能夠及時(shí)地排出陽臺(tái)和屋面。對(duì)于陽臺(tái)的反水情況，設(shè)計(jì)人員要應(yīng)用科學(xué)有效的方法，對(duì)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性不斷改進(jìn)，使雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠最大限度地發(fā)揮作用。

2.2 污水系統(tǒng)問題

除了雨水系統(tǒng)，污水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是高層建筑給水排水設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)問題的系統(tǒng)。污水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會(huì)受到很多因素的影響，具體可以從以下兩個(gè)方面考慮：首先是高層建筑塔樓的污水排出。塔樓的多根雨水處理立管組成了塔樓的污水處理總管，在進(jìn)行處理污水時(shí)通過裙房排出塔樓之外。這種污水排出方式在老式塔樓建筑中較為常見，但是這種方法在應(yīng)用過程中有很多弊端。在雨季到來的時(shí)候，排水量需求會(huì)出現(xiàn)猛增的情況，雨水如果無法及時(shí)排出，就會(huì)使總管因壓力過大而出現(xiàn)變形甚至破損。還因?yàn)榭偣荛L時(shí)間缺少管理和維護(hù)，導(dǎo)致總管在長期的使用中已經(jīng)有了不同程度的破損，讓污水的排出受到影響。其次是由于缺少技術(shù)夾層的設(shè)置而引發(fā)的一系列問題。高層建筑的房屋結(jié)構(gòu)繁瑣，設(shè)計(jì)人員要增強(qiáng)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意，特別要注意的是轉(zhuǎn)換層梁處的設(shè)計(jì)。另外，還要將潔具排水管與轉(zhuǎn)換梁之間的設(shè)計(jì)緊密連接在一起，使污水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠做到更加合理化[1]。

3 高層建筑給水設(shè)計(jì)

因?yàn)楦邔咏ㄖ母叨容^高，無法通過外部管網(wǎng)來滿足供水需求，所以需要使用一些輔助設(shè)備來幫助供水。常見的供水方式有以下幾種。

3.1 高位水箱供水

高位水箱供水主要由水箱和水泵等構(gòu)成?？梢允褂脺p壓閥、減壓水箱和串聯(lián)、并聯(lián)等方式供水。這種水箱的設(shè)計(jì)不僅能夠穩(wěn)定水壓，提高水箱運(yùn)行效率，還能夠減少運(yùn)營成本。但是其缺點(diǎn)是容易造成水質(zhì)的污染，且水箱振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大噪音。

3.2 氣壓罐供水

氣壓罐供水系統(tǒng)主要由鋼制密閉氣壓罐和離心水泵組成，其作用是用空氣壓縮性來控制和貯存水量。在水泵機(jī)組的反復(fù)啟動(dòng)中達(dá)到無塔供水的目的。這樣的供水方式無需安裝水塔和水箱就能實(shí)現(xiàn)供水。氣壓罐是一個(gè)全封閉容器，水質(zhì)被污染的概率小，方便進(jìn)行集中管理。不足之處在于水壓穩(wěn)定性差，經(jīng)常有周期性波動(dòng)，沒有可靠的供水能力，且設(shè)備運(yùn)行的后期維護(hù)費(fèi)用較高。

3.3 變頻泵無水箱供水

變頻泵無水箱的原理是用變頻器來調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)水流和水壓。與其他的變頻電器相比，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約能源。在壓力不變的條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著用水量的變化而變化，讓調(diào)速設(shè)備能夠做到全自動(dòng)化，延長了使用壽命長。這種供水系統(tǒng)的安裝也非常方便，但其安裝和運(yùn)行的費(fèi)用較高且極易被設(shè)備四周的環(huán)境所干擾。

3.4 減壓分區(qū)供水

減壓分區(qū)供水（如圖2所示）就是用減壓閥和減壓水箱降低水壓。減壓水箱可以分區(qū)域來設(shè)置，也可以將下區(qū)的減壓水箱換成減壓閥。這種供水方式比較可靠，且安裝結(jié)構(gòu)簡單，后期維護(hù)費(fèi)用低。但是這種方式易造成下區(qū)的水壓損失大，水泵出現(xiàn)高耗能狀態(tài)。

圖2 減壓分區(qū)供水

4 高層建筑排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

4.1 做好排水口的合理設(shè)置

在設(shè)計(jì)高層建筑的排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要重視排水口的設(shè)計(jì)，使排水口的設(shè)計(jì)更合理科學(xué)。根據(jù)排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，讓排水口的工作能夠高效進(jìn)行。在處理排水口時(shí)，要充分考慮到管道內(nèi)部的壓力，以防止管道因無法承受內(nèi)部壓力而出現(xiàn)變形或破損。在處理完排水口之后，工作人員還應(yīng)該進(jìn)行試水試驗(yàn)，排除所有會(huì)影響排水系統(tǒng)運(yùn)行的因素。為了更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)工作人員還應(yīng)該時(shí)刻讓排水口保持清潔，防止污水的排放污染居民的生活環(huán)境。

4.2 做好排水管道設(shè)計(jì)工作

在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)對(duì)排水管道的設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。根據(jù)高層房屋的建筑結(jié)構(gòu)，在了解排水系統(tǒng)的管道數(shù)量和型號(hào)等信息后，在順應(yīng)建筑群體污水排放量管道布局的基礎(chǔ)上，提高排水系統(tǒng)的整體管理設(shè)計(jì)水平。對(duì)于高層建筑中污水排放需求較大的區(qū)域，如衛(wèi)生間、廚房等，在管道的安裝工作全部完成后，工作人員應(yīng)做好試水試壓測(cè)驗(yàn)，在保證管道能夠正常使用的同時(shí)，還要盡力避免管道破損情況的發(fā)生。

5 高層建筑給水排水設(shè)計(jì)趨勢(shì)

5.1 更加智能化

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，高層建筑給水排水工程的應(yīng)用設(shè)備也越來越先進(jìn)。新設(shè)備被不斷地研發(fā)并投入使用。在高層建筑的給水排水工程的設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員要將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)引入其中，使給水排水設(shè)計(jì)更加智能化。提高給水排水系統(tǒng)的智能化程度，從而做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水流的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，讓給水排水系統(tǒng)的運(yùn)行更加平穩(wěn)，在未來的給水排水工程設(shè)計(jì)中將對(duì)系統(tǒng)的智能化水平做進(jìn)一步提升。

5.2 更加節(jié)約能源

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，越來越多的行業(yè)開始注重節(jié)能環(huán)保，給水排水系統(tǒng)未來的設(shè)計(jì)也會(huì)更加注重能源的節(jié)約，不斷增加給水排水工程的節(jié)能性。例如，利用變頻調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，或使用節(jié)能裝置，降低能源消耗等。未來的高層建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)也可以進(jìn)一步提高水資源的利用率。例如，安裝有節(jié)水性能的儲(chǔ)水裝置或安裝能夠智能操控的儲(chǔ)水設(shè)備，保證水資源能夠得到合理的使用。

太陽能熱水供給是一種節(jié)能環(huán)保的供水方式，由儲(chǔ)水箱和集熱器等結(jié)構(gòu)組成。這種方式利用綠色的太陽能源為高層建筑中的居民提供熱水，有效節(jié)約了居民們的生活成本。但太陽能設(shè)備的體積較大，會(huì)占用較大使用空間，影響美觀，且該種新能源轉(zhuǎn)化設(shè)備還在發(fā)展中[2]。

5.3 結(jié)構(gòu)簡單更美觀

未來的高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)還會(huì)讓給水排水裝置的結(jié)構(gòu)更加簡單，外形更加美觀。由于現(xiàn)有的很多給水排水裝置的結(jié)構(gòu)過于龐大復(fù)雜，導(dǎo)致給水排水裝置不但安裝起來不方便，占地面積大、安裝費(fèi)用高，還會(huì)影響到裝置場(chǎng)地的美觀性。因高層的建筑空間有限，所以高層給水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)向簡潔化、美觀化發(fā)展[3]。

6 結(jié)語

總而言之，由于高層建筑本身的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)其給水排水系統(tǒng)也有較大的難度。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在充分掌握了解高層建筑的特點(diǎn)后，再結(jié)合新技術(shù)、新方法設(shè)計(jì)出較為合理的高層建筑給水排水系統(tǒng)，在提高企業(yè)效益的同時(shí)，又能保證高層建筑居民的良好居住體驗(yàn)。