建筑室內(nèi)排水系統(tǒng)優(yōu)化研究

任高翔

(安徽建筑大學 城市建設(shè)學院，安徽 巢湖 238076)

隨著我國生活水平的不斷提高，人們對房屋居住質(zhì)量的要求越來越高；但在建筑內(nèi)室排水方面多數(shù)建筑仍采用的是傳統(tǒng)室內(nèi)排水技術(shù)，該種排水技術(shù)有著噪音大，滲透現(xiàn)象嚴重等問題，并且在時代逐漸發(fā)展的今天，某些建筑家具的擺放也容易因其受到限制。因此，對室內(nèi)排水系統(tǒng)進行優(yōu)化是非常有必要的。

1 多層次模糊綜合評價

影響建筑排水的因素眾多，包括經(jīng)濟因素、技術(shù)因素、社會因素等不確定因素，因此對建筑排水進行評價時常具有模糊性〔1-2〕，故本文選取數(shù)學模糊綜合評價理論的方式對其開展評價，以爭取相對較好的評價效果。

所謂多層次模糊綜合評判法，即基于項目特點，通過建立評價指標體系的方式，按類別層次對所能考慮到的因素進行劃分，再以從低到高的順序?qū)Ω黝悓哟芜M行綜合評價，以在對各類評價結(jié)果的基礎(chǔ)上再開展高層次綜合評價，以取得較為符合實際又能得到定量化的評價結(jié)果。在此過程中，對于各影響因素所占據(jù)的比重，需依靠層次分析或?qū)＜掖蚍诌M行確定。

1.1 多層次模糊綜合評判數(shù)學模型的建立

一般情況下，設(shè)計人員在選擇建筑排水系統(tǒng)時應(yīng)從以下三方面進行考慮，即經(jīng)濟、技術(shù)以及社會效益〔3〕。在現(xiàn)場調(diào)研并綜合其他設(shè)計人員的建議下，本文基于規(guī)范基礎(chǔ)上，對其進行了劃分，具體如下：

(1) 經(jīng)濟指標：該方面包括有造價，管理維修以及運行三方面費用。

(2) 技術(shù)指標：該方面是確保安全排水的關(guān)鍵，在文中共將其劃分成如下圖1所示的5方面內(nèi)容。

(3) 社會環(huán)境指標：基于人們對美好生活不斷向往的今天，本文將其劃分為如下圖1所示的3方面內(nèi)容。

基于上述指標建立排水類型多層次模糊評價指標體系如圖1所示。

圖1 多層次模糊綜合評價指標體系

1.2 評判集的確定

為評判該排水系統(tǒng)類型是否適合運用于某種建筑類型，本文以四種等級對評判結(jié)果進行劃分，分別為優(yōu)、良、中、差，并將其量化為C=(2.1.0.-1)。為確定某一建筑設(shè)計時各級評判結(jié)果的占比，可邀請多名專家對其各項指標進行評判，以取得評判集〔4〕。

1.3 確定各級指標權(quán)重分配

文中對各級指標權(quán)重分配的確定采用專家打分法。通過調(diào)查得到各級指標權(quán)重中排水專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业拇蚍智闆r，權(quán)重分級以0.04、0.09、0.14、0.19、0.24、0.29、0.34、0.39、0.44、0.49、0.54、0.59共十二個等級進行考慮。

因篇幅所限，文章直接給出各級指標的權(quán)重分配。

表1 權(quán)重分配統(tǒng)計表

1.4 構(gòu)造單因素評價矩陣

針對上述待選排水方式進行優(yōu)、良、中、差的評判，并采用各項的占比r來表示評判結(jié)果，從而獲取各項指標的單因素評判矩陣。

針對技術(shù)指標有：

針對經(jīng)濟指標有：

針對社會環(huán)境指標有：

基于上述分析，設(shè)一級權(quán)重指標分配為A；設(shè)二級權(quán)重指標分配分別為：技術(shù)指標A1；經(jīng)濟指標A2;社會環(huán)境指標為A3。則其各自的一級模糊綜合評判結(jié)果為：

D1=A1×R1

D2=A2×R2

D3=A3×R3

取二級模糊綜合評判結(jié)果為：

D=A×R

最后，以評判級別C值對其進行量化，以取得最終的綜合評價值：

W=D×C

在重復上述步驟之后，即可獲取綜合評價值，在該過程中所得到的綜合評價值的最大值即為最佳排水方式。

2 多層次模糊綜合評價實例

某二類高層綜合樓將4樓以下用于商用，5樓(包含5樓)以上為住宅樓，室外排水采取的是分流生活污水以及雨水的管道系統(tǒng)，室內(nèi)排水以收集污水的方式集中排放，其室內(nèi)污水日排放量可達80m3/d。

在本工程項目中，本文在基于規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)選設(shè)置專用通氣管系，螺旋管單立管以及特殊配件單立管三種排水系統(tǒng)類型進行多層次模糊綜合評判的優(yōu)選。

(1)按上述內(nèi)容確定評價指標；

(2)確定評判集：以四個等級確定評判結(jié)果，并以C對其進行量化。邀請專家評判排水方式的各項指標，以確定其各自的占比，從而得出評判集；

(3)確定各級評價指標權(quán)重，并基于實際情況對各排水方式評價指標進行評價。基于篇幅所限，本文僅列出部分數(shù)據(jù)。

表2 設(shè)專用通氣管排水系統(tǒng)各評判指標評價統(tǒng)計表

綜合上述分析，分別以多層次模擬綜合評判法對三種排水系統(tǒng)進行評判，以取得三種排水系統(tǒng)的綜合評價值，分別為：

設(shè)置專用通氣管排水系統(tǒng)：0.678；

特殊配件單立管排水系統(tǒng)：0.556；

螺旋管單立管排水系統(tǒng)：0.695。

經(jīng)綜合分析評價后，在該建筑工程中螺旋管單立管排水系統(tǒng)最為合適。

3 建筑室內(nèi)排水系統(tǒng)管材優(yōu)化選擇

對于建筑室內(nèi)排水管道的選擇，需要結(jié)合實際情況，針對建筑物的不同情況，綜合考慮進行選擇。當前市場上有多種管材類型，如何選取也是一個值得商榷的問題。文中選取了兩種較為常見的管材類型進行分析探討：

(1)柔性卡箍式離心鑄鐵管。與普通的承插式鑄鐵管比較，該鑄鐵管的耐用性更強，并且不易出現(xiàn)老化等現(xiàn)象，無需增加伸縮裝置，便于安裝及維修〔5〕。

(2)排水塑料管。建筑室內(nèi)排水塑料管采用的主要是UPVC塑料管。該種塑料管多在小于100 m的高層建筑中使用。UPVC排水管可基于不同的要求選擇不同的添加劑，使其物理及化學性能更加多樣化。相比于普通塑料管，該種塑料管的硬度以及強度更高，可視作剛性管進行使用，且其各項理化指標較能滿足實際需要，具有較長的使用壽命。

當前規(guī)范僅對某些特殊情況作出規(guī)定，而在一般情況下選用何種管材并無推薦。因此，本文以技術(shù)以及經(jīng)濟方面對UPVC排水管與鑄鐵排水管進行對比分析。

(1)材質(zhì)：鑄鐵管材密度約為UPVC管材的5倍，故在實際操作中UPVC排水管具有更小的操作難度；

(2)排水性能：對比鑄鐵管材，UPVC管材管內(nèi)壁更加光滑，從而具備更好的水力條件〔6〕。基于排水立管水膜流理論，對立管通水性能進行計算分析，得出以下結(jié)論：在相同管徑下，UPVC排水管的排水能力比鑄鐵排水管的排水能力提高20%。

(3)隔音及抗震效果：基于噪聲理論，水流強度與噪音大小有著正比例關(guān)系，基于立管水膜流理論，對立管排水終限流速進行計算分析，得出，相比于UPVC管，鑄鐵排水管具有更小的終限流速，因此其具有相對較小的排水噪音。

綜上分析，文章建議以功能角度選取排水管材時，對于超高層建筑應(yīng)優(yōu)先選擇柔性接口鑄鐵排水管；在某些對噪音環(huán)境有較大的要求的地方，應(yīng)強制選擇柔性接口鑄鐵排水管，而在某些對噪音要求較低的建筑則可以選擇UPVC排水管。

4 結(jié)語

通過上述對室內(nèi)排水方式的優(yōu)化選擇以及室內(nèi)排水管材的對比，文章主要得出以下結(jié)論：

(1)采用多層次模擬綜合評判法選擇排水系統(tǒng)類型較為合理。首先從三方面確定出評價指標及權(quán)重，再確定其評判級別以評判各類別指標，從而建立起評判矩陣，最后再綜合評判各級別，最優(yōu)的排水方式即綜合評價所取得的最大值。

(2)通過對兩種管材的比較分析，建議在以功能角度考慮時，對于超高層建筑以及對噪聲要求較高的建筑應(yīng)選用柔性接口鑄鐵排水管；而對噪音要求較低的建筑，則可選用UPVC排水管。