北方寒冷地區(qū)建筑屋面排水設(shè)計(jì)及防凍研究

白國(guó)臣

摘 要：北方地區(qū)冬季比較寒冷，在建筑屋面排水設(shè)計(jì)時(shí)，一定要做好防凍工作，不同的屋面防水方式有著不同的應(yīng)用范圍。本文對(duì)北方寒冷地區(qū)建筑屋面排水設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了研究，還提出了屋面排水防凍的方法，希望對(duì)建筑施工單位提供一定幫助，優(yōu)化屋面排水系統(tǒng)，從而保證建筑功能的正常發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：寒冷；屋面排水；設(shè)計(jì)；防凍

屋面排水有著多種類型，在應(yīng)用的過程中，需要考慮到建筑所處地區(qū)的氣候環(huán)境，北方地區(qū)氣候寒冷，到了冬季經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑屋面排水管道凍裂的情況，這影響了居民的正常生活，為了杜絕此類問題的發(fā)生，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要做好建筑屋面排水系統(tǒng)的防凍設(shè)計(jì)工作。下面筆者對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)屋面排水的主要方式以及設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，以供參考。

1 北方寒冷地區(qū)建筑屋面排水的主要方式

1.1 無組織排水

無組織排水是指自由落水的排水方式，在屋檐上設(shè)置管道，使雨水可以順著管道直接排出，這種排水方式適合應(yīng)用在底層建筑上，但是對(duì)于臨街或者高層建筑并不適用。

1.2 有組織排水

有組織排水是指利用天溝以及雨水管在房屋頂部到地面設(shè)置排水裝置，其可以分為內(nèi)排水、外排水，內(nèi)排水主要是在屋內(nèi)進(jìn)行排水，具有維修簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是造價(jià)比較高。外排水是在室外設(shè)置雨水管，其不會(huì)影響建筑室內(nèi)的美觀性，而且應(yīng)用的范圍也比較廣。

1.3 綜合排水

綜合排水在公共建筑中應(yīng)用比較多，其可以結(jié)合建筑的功能對(duì)排水裝置進(jìn)行改良，具有安裝靈活的優(yōu)點(diǎn)，在標(biāo)高不同的建筑中有著廣泛的應(yīng)用。

2 北方寒冷地區(qū)屋面排水設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 挑檐溝集中落水斗外排水：一般檐溝寬在300～400mm左右，高度250～400mm左右，前面封口，有效排水高度為140～250mm，水斗內(nèi)鋪設(shè)鍍鋅鐵皮，在凍融期內(nèi)每天上午（北京時(shí)間），約十一點(diǎn)鐘左右屋面上的冰雪開始融化，下午約四、五點(diǎn)鐘屋面冰雪開始凍結(jié)，而首先凍結(jié)的是排水口（鐵皮導(dǎo)熱系數(shù)大），而屋面融化的水仍在向排水口匯集，凍結(jié)后封閉水斗。

2.2 女兒墻外落水管排水：管徑一般為DN80～DN100，由于落水管為鐵質(zhì)和PVC材質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)大，有效空間窄小，經(jīng)過幾天的凍融循環(huán)落水口完全封閉，影響排水。PVC雨水管由于屋面溫度和大氣溫度的差別，在凍融循環(huán)期，會(huì)出現(xiàn)南側(cè)女兒墻根雨水口凍結(jié)，北側(cè)雨水落水管凍結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致排水系統(tǒng)失去作用，屋面保溫及防水構(gòu)造遭到破壞。

2.3 屋面較小坡度對(duì)排水不利。目前工程中，仍有部分設(shè)計(jì)屋面的坡度為2%，坡度太小流速慢，不能及時(shí)排走屋面雨水。嚴(yán)寒地區(qū)平屋面設(shè)計(jì)中除要計(jì)算足夠的雨水排水口，落水管截面以外，排水坡度設(shè)計(jì)以2.5%以上為宜。

3 北方寒冷地區(qū)屋面排水設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

3.1 對(duì)于10米以下的小型工業(yè)與民用建筑，采用平屋面挑檐自由落水。這是最經(jīng)濟(jì)也最有效的嚴(yán)寒地區(qū)屋面雨雪冰水排除方式，但建筑造型單調(diào)，檐口處理基本沒有變化。適用范圍有限。

3.2 對(duì)于低層或多層坡屋頂住宅及小型公共建筑，采用坡屋頂成品檐溝排水系統(tǒng)。由于坡屋頂水流速度較快，成品檐溝相對(duì)寬淺，PVC落水系統(tǒng)能及時(shí)將雨水或冰水混合物排走，因此應(yīng)用中未有反饋出現(xiàn)凍融循環(huán)期間堵塞雨水口的案例。造價(jià)稍高，但檐口造型有多樣選擇。

3.3 對(duì)于低層或多層坡屋頂住宅及小型公共建筑，采用現(xiàn)澆混凝土寬淺檐溝排水系統(tǒng)。道理和前者類似，經(jīng)濟(jì)性稍好。以黑龍江省哈爾濱市某小區(qū)為例，坡屋面設(shè)寬淺挑檐溝，截面寬度700寬，檐溝排水坡度2%，水落口附近排水坡度10%，再加上物管部門在容易出現(xiàn)雨水排水系統(tǒng)凍脹堵塞的時(shí)間段內(nèi)加強(qiáng)巡視，解決了困擾當(dāng)?shù)囟嗄甑亩杭疚菝嬗暄┡懦龁栴}。

3.4 對(duì)于高層建筑或者工業(yè)廠房建筑，多采用的是有組織排水系統(tǒng)，在室內(nèi)布置排水裝置，而且需要做好室內(nèi)的保溫工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證保暖系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這樣才能避免排水管道的正常使用受到影響。在冬季氣溫都在零下，所以管道內(nèi)需要充氣，將管道外的積雪融化，這樣才能正常排水。對(duì)于女兒墻的裝飾造型，可以充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者想象，體現(xiàn)出民族風(fēng)情，這也可以達(dá)到美化城市、美化生活的效果。樓上無冰凌，地上無冰塊，居民自由出入，人身安全得到了保證。采用PVC管材，不另設(shè)管?？癸L(fēng)害免費(fèi)用。采用集中內(nèi)排水，有女兒墻圍護(hù)，不受大風(fēng)的危害，減少屋面維修和維修費(fèi)用。日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用較高，但綜合排水系統(tǒng)適用于屋面復(fù)雜，分塊較多的情況，便于根據(jù)具體情況，因地制宜地設(shè)計(jì)完善雨水排除系統(tǒng)。

4 北方嚴(yán)寒地區(qū)建筑給排水設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容

北方地區(qū)冬季氣候寒冷，在對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好防凍工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)室內(nèi)雨水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)以及室內(nèi)生活給水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理。

4.1 室內(nèi)雨水系統(tǒng)及污水系統(tǒng)

建筑房屋在使用的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的生活污水，只有做好排水工作，才能保證業(yè)主的正常生活。建筑給排水設(shè)計(jì)人員一定要做好排水管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證雨水系統(tǒng)與污水系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行。在景觀陽臺(tái)上可以設(shè)置地漏，還要做好陽臺(tái)的防凍工作，在室內(nèi)做好保溫工作。

4.2 室內(nèi)生活給水系統(tǒng)及消防系統(tǒng)

室內(nèi)生活給水系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)主要是靠建筑外墻的管道井發(fā)揮功效，由于室外的溫度比較低，所以設(shè)計(jì)人員可以考慮管道井與采暖管道井合用，在屋頂消火栓的設(shè)置可以考慮安裝在采暖口或者水箱附近。室內(nèi)采暖還需要做好管道系統(tǒng)的保溫工作，消防用的噴淋可以設(shè)置在管道井內(nèi)，這一設(shè)置不適應(yīng)布置在樓梯間不保暖的位置，會(huì)引起管道凍裂，從而影響消防功能的正常發(fā)揮。建筑地下室中，如果采暖效果不好，則可以設(shè)置干式滅火系統(tǒng)，以免管道內(nèi)的水凍住，這種系統(tǒng)可以不充氣，但是需要提供足夠的電量，物業(yè)單位需要按照值班人員定期檢查系統(tǒng)是否正常。如果地下室采暖功能正常，則可以布置濕式系統(tǒng)，主要是采用噴水的方式進(jìn)行滅火。在一些廠房建筑內(nèi)，由于采暖不佳，所以在設(shè)置消防系統(tǒng)時(shí)采用的是自動(dòng)噴水系統(tǒng)，管道內(nèi)平時(shí)不充水，只有使用時(shí)才進(jìn)行噴水，這可以防止管道出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象。

結(jié)束語

北方地區(qū)冬季氣溫較低，在進(jìn)行建筑屋面排水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到氣候?qū)ε潘到y(tǒng)的影響，做好排水管道的防凍工作。北方冬季積雪比較厚，為了保證排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要做好鏟雪工作，而到了春季，積雪會(huì)慢慢融化，排水量比較大，容易造成屋內(nèi)滲水的情況，為了解決這一問題，設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化屋面排水設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)充分的考慮到外界自然因素對(duì)排水系統(tǒng)性能的影響，還要安排物業(yè)人員定期對(duì)積雪進(jìn)行鏟除，這樣才能保證建筑的功能正常發(fā)揮，才能保證業(yè)主居住的舒適性。

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