高層建筑給水排水工程設(shè)計(jì)問(wèn)題及優(yōu)化策略

周曉波

摘 要：從設(shè)計(jì)的角度對(duì)高層建筑的給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并針對(duì)目前高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的有關(guān)問(wèn)題，提出了一些優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：高層建筑;給排水設(shè)計(jì);存在問(wèn)題;優(yōu)化策略

引 言

我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)高層建筑是這樣定義的：建筑高度>27米的住宅、建筑高度>24米的非單層公共建筑及建筑高度>24米的非單層工業(yè)建筑屬高層建筑[1]，建筑高度>100米的建筑為超高層建筑[2]。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑大量涌現(xiàn)，相比于單層及多層建筑，高層建筑的設(shè)計(jì)要求更為嚴(yán)格，尤其是給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，直接影響到人們的生活質(zhì)量及身體健康！

一、高層建筑給排水設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑給排水設(shè)計(jì)與一般單、多層建筑相比，計(jì)算方法、設(shè)計(jì)步驟及基本理論是基本相同的。高層建筑具有層數(shù)較多、建筑高度較大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建筑功能較廣等特性，使其給排水設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：①必須有可靠的水源，合理的管網(wǎng)布置;②必須進(jìn)行合理的豎向分區(qū);③應(yīng)力于消防自救;④必須有可靠的排水系統(tǒng);⑤必須嚴(yán)格采取防震、防噪音、防水錘、防沉降等措施;⑥設(shè)計(jì)工作量大，施工難度也大。

二、高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及優(yōu)化策略

2.1存在問(wèn)題。高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，比較突出的是水錘問(wèn)題。水錘是由于管道壓力突然變化（例如突然關(guān)閉閥門(mén)），由水的壓縮性引起的供水系統(tǒng)中的沖擊波壓力。水錘破壞力較大，及容易造成爆管事故。

2.2優(yōu)化策略。水錘，是供水管道中經(jīng)常遇見(jiàn)的物理情況，影響供水管道及閥門(mén)使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)爆管。因此，在高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)預(yù)防水錘的破壞。推薦以下幾種方法：

（1）給水加壓系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置水錘消除裝置[3]，水泵的出水管上裝設(shè)水錘消除器，該設(shè)備主要防止停泵水錘，安裝在水泵出口管附近，利用管道本身的壓力為動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓自動(dòng)動(dòng)作，防止水錘對(duì)設(shè)備和管道的沖擊。

（2）采用控制流速技術(shù)

在建筑給水設(shè)計(jì)中，為防止或減少管道水錘的發(fā)生，管道流速宜采用現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的下限值：DN≥80mm時(shí)，采用v≤1.8m/s為宜;25≤DN<80mm時(shí)，采用v=1.2～1.5m/s為宜;DN≤20mm時(shí)，采用v=1.0m/s為宜[3]。

（3）采用恒壓控制技術(shù)

采用變頻控制水泵機(jī)組，采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)變頻泵實(shí)行自動(dòng)控制，檢測(cè)管網(wǎng)壓力，反饋控制水泵的啟、停并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流量，使壓力維持在設(shè)定值范圍內(nèi)，避免壓力波動(dòng)，使產(chǎn)生水錘的概率減小。

三、高層建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及優(yōu)化策略

3.1存在問(wèn)題。排水系統(tǒng)含污（廢）水系統(tǒng)及雨水系統(tǒng)，其中污（廢）水系統(tǒng)中的地漏設(shè)置不當(dāng)、水封破壞嚴(yán)重、異味反入室內(nèi)的問(wèn)題較為常見(jiàn)。雨水系統(tǒng)中尤其要屬陽(yáng)臺(tái)返水問(wèn)題較為突出，在超過(guò)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的暴雨發(fā)生時(shí)，雨水管道內(nèi)部將形成滿(mǎn)管壓力流，此時(shí)陽(yáng)臺(tái)地漏會(huì)出現(xiàn)反水問(wèn)題，最終導(dǎo)致陽(yáng)臺(tái)位置積存的雨水無(wú)法快速排出。

3.2優(yōu)化策略。污（廢）水系統(tǒng)地漏的設(shè)置應(yīng)符合《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50015-2019）第4.3.5條規(guī)定“地漏應(yīng)設(shè)置在有設(shè)備和地面排水場(chǎng)所，如：衛(wèi)生間、盥洗室、淋浴間、開(kāi)水間;洗衣機(jī)、直飲水設(shè)備、開(kāi)水器等設(shè)備的附近;食堂、餐飲業(yè)廚房間”[3]。

根據(jù)使用場(chǎng)合的不同選擇不同類(lèi)型的地漏，食堂、廚房和公共浴室等排水設(shè)置網(wǎng)筐式地漏;設(shè)備排水應(yīng)采用直通式地漏;地下車(chē)庫(kù)如有消防排水時(shí)，設(shè)置大流量專(zhuān)用地漏。地漏應(yīng)設(shè)置在易濺水的器具或沖洗水嘴附近，且應(yīng)在地面的最低處。

四、高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及優(yōu)化策略

4.1存在問(wèn)題

（1）消防水池容積設(shè)計(jì)不合理。消防水池的有效容積設(shè)計(jì)偏小，造成此問(wèn)題的主要原因是設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑消防用水量及火災(zāi)延續(xù)時(shí)間判斷不當(dāng)。消防水池的有效容積設(shè)計(jì)偏大，存在浪費(fèi)，造成此問(wèn)題的主要原因是某些地區(qū)由于供水企業(yè)無(wú)法保證市政給水系統(tǒng)的安全性，室內(nèi)、外消防用水量均必須儲(chǔ)存在消防水池中，導(dǎo)致消防水池容積設(shè)計(jì)偏大。

（2）水泵接合器的數(shù)量不夠或設(shè)置位置不合理?！断澜o水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014）規(guī)定消防水泵接合器應(yīng)設(shè)在室外便于消防車(chē)使用的地點(diǎn)，且距室外消火栓或消防水池的距離不宜小于15m，并不宜大于40m。實(shí)際工程中有的水泵接合器設(shè)在拐彎處、地溝邊、墻角下，位置不明顯，消防車(chē)無(wú)法靠近，操作起來(lái)極為不便;水泵接合器的數(shù)量設(shè)計(jì)不夠，許多設(shè)計(jì)人在確定水泵接合器的數(shù)量時(shí)帶有很大的主觀(guān)性，沒(méi)有按要求獨(dú)立設(shè)置水泵接合器。

4.2優(yōu)化策略

（1）正確計(jì)算消防水池容積。在高層建筑設(shè)計(jì)中，市政消防給水設(shè)計(jì)流量小于建筑室內(nèi)外消防給水設(shè)計(jì)流量時(shí)，消防供水采用一路消防供水或只有一條入戶(hù)引入管時(shí)，都要求設(shè)置消防水池。計(jì)算消防水池容積時(shí)，應(yīng)將火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)各種系統(tǒng)的消防用水量之和減去市政進(jìn)水管的補(bǔ)水量?？偨Y(jié)消防水池的設(shè)計(jì)步驟如下：①對(duì)建筑物進(jìn)行定性;②確定建筑物設(shè)置有哪幾種水消防系統(tǒng);③確定哪些消防系統(tǒng)的水量需要儲(chǔ)存在消防水池;④確定水量?jī)?chǔ)存于消防水池中的每一種水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量及火災(zāi)延續(xù)時(shí)間;⑤判定水量?jī)?chǔ)存于消防水池的水消防系統(tǒng)中，哪些水消防系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)需要同時(shí)開(kāi)啟，將這些系統(tǒng)的消防水量相疊加;⑥判定消防水池的容積計(jì)算是否需要減去火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)消防水池補(bǔ)水管的補(bǔ)水量;⑦消防水池有效容積計(jì)算公式：

（2）嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)水泵接合器的數(shù)量和位置

按照《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974-2014）的要求，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)設(shè)置消防水泵接合器的目的是便于消防隊(duì)員現(xiàn)場(chǎng)撲救火災(zāi)能充分利用建筑物內(nèi)已經(jīng)建成的水消防設(shè)施。消防水泵接合器的設(shè)置場(chǎng)所：①下列場(chǎng)所的室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防水泵接合器：a.高層民用建筑;b.設(shè)有消防給水的住宅、超過(guò)五層的其他多層民用建筑;c.超過(guò)2層或建筑面積大于10000平方米的地下或半地下建筑（室）、室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量大于10L/s平戰(zhàn)結(jié)合的人防工程等。②自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)和固定消防炮滅火系統(tǒng)等水滅火系統(tǒng)，均應(yīng)設(shè)置消防水泵接合器。

五、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)高層建筑在不斷的發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了一些亟待解決的技術(shù)問(wèn)題，需要相關(guān)技術(shù)從業(yè)者不斷探索革新。高層建筑給排水設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足水壓、水質(zhì)和水量的要求，并根據(jù)這些要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度實(shí)現(xiàn)建筑的安全性和舒適性。這就要求設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新對(duì)給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出先進(jìn)、安全、實(shí)用的高層建筑給排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、安全舒適，不斷提高人們?cè)诟邔咏ㄖ械墓ぷ骱蜕钯|(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50016-2014（2018年版），建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] GB 50352-2019，民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB50015-2019，建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].