高層建筑給水排水設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

彭仕森

（廣東建安消防機(jī)電工程有限公司，廣東 廣州 510300）

1 高層建筑給排水工程的特征

（1）高度重視消防安全問(wèn)題。高層建筑的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為功能多、綜合性強(qiáng)等，這就使得高層建筑內(nèi)部一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)使安全事故的風(fēng)險(xiǎn)不斷地?cái)U(kuò)大，因此，高層建筑對(duì)消防系統(tǒng)安全防護(hù)的要求要比普通建筑或者是低層建筑的消防系統(tǒng)防護(hù)要求要高得多。

（2）靜水壓力大。高層建筑的給排水系統(tǒng)靜水壓力非常大，如果靜水壓力比較大，就會(huì)給用戶的生活用水問(wèn)題帶來(lái)嚴(yán)重的不良影響，水壓大，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的噪音，給用戶正常的生活帶來(lái)不同程度的負(fù)面影響。

（3）排水量大。高層建筑具有特殊的排水標(biāo)準(zhǔn)，高層建筑的住戶比較多、樓層比較高，使得排水量和供水量都非常大。在日常生活的過(guò)程中，一旦排水管道出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，給水系統(tǒng)就會(huì)隨之發(fā)生斷水的情況，給住戶正常的生產(chǎn)和生活帶來(lái)不利的影響。

（4）管道長(zhǎng)。高層建筑的排水量比較大，樓層數(shù)比較多，使得管道的長(zhǎng)度也隨之增加。要想使高層建筑給排水效果達(dá)到最佳的狀態(tài)，設(shè)計(jì)人員就要對(duì)管道內(nèi)的壓力進(jìn)行高效的管控，使其始終保持著穩(wěn)定的狀態(tài)。

（5）易于出現(xiàn)振動(dòng)與噪音。在高層建筑建設(shè)施工時(shí)，使用的動(dòng)力設(shè)施比較多，在設(shè)計(jì)和維護(hù)排水管道時(shí)，易于出現(xiàn)振動(dòng)的情況和噪音。設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，要采取積極的措施，將振動(dòng)問(wèn)題和噪音控制到最低，高效的控制不良因素給用戶造成的負(fù)面影響[1]。

2 設(shè)計(jì)高層建筑給水系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)高層建筑給水系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)給水方式進(jìn)行合理的選擇，給水方式會(huì)直接影響著工程的造價(jià)和水資源的使用質(zhì)量。國(guó)家出臺(tái)的有關(guān)規(guī)定中明確的指出，高層建筑的給水系統(tǒng)要設(shè)置豎向分區(qū)，各個(gè)分區(qū)最不利衛(wèi)生器具配水點(diǎn)位置靜水壓力要保持在0.45MPa以內(nèi)，假如入戶的管水壓超過(guò)了0.35MPa，就要及時(shí)的將減壓閥安裝好。科學(xué)、合理的設(shè)置給水系統(tǒng)豎向垂直分區(qū)，使水設(shè)備的正常使用得以保證，防止因壓力過(guò)大而出現(xiàn)不必要浪費(fèi)問(wèn)題[2]。

綜合分析我國(guó)給水系統(tǒng)的使用情況以后發(fā)現(xiàn)，正常情況下的水壓能夠滿足五、六層建筑的用水需求。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，通常城市市政給水管網(wǎng)的水壓是不能滿足高層建筑的用水需求的，高層建筑要設(shè)置分區(qū)給水的方式，因此，要科學(xué)合理的劃分高層建筑給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)。假如用水量比較小，水泵的荷載就會(huì)隨之增加。受分區(qū)里系統(tǒng)壓力比較大的影響，對(duì)入戶處的減壓閥層數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾?，使得耗能也隨之變大。受高層建筑不同類型的影響，其給水方式的具體情況如下。

（1）給水分區(qū)串聯(lián)式。在每個(gè)分區(qū)中都設(shè)置水泵和水箱，將水泵安裝到各個(gè)技術(shù)層中，從下區(qū)水箱中抽水來(lái)給上區(qū)進(jìn)行水資源的供應(yīng)。

（2）給水分區(qū)并聯(lián)式。在每個(gè)分區(qū)中，都要單獨(dú)安裝一套水泵和高位水箱，使各個(gè)分區(qū)的供水得以保證。在安裝水泵時(shí)，需要將水泵集中安裝到建筑的最底層或者是地下室中。

（3）給水分區(qū)減壓方式。減壓水箱減壓的主要給水方式就是給水分區(qū)減壓方式，利用地下室或者是建筑底層安裝的水泵將建筑用水及時(shí)的提送到頂層的水箱中，頂層水箱在向各個(gè)分區(qū)減壓水箱送水，在減壓處理以后，使下區(qū)供水得以實(shí)現(xiàn)。

（4）給水分區(qū)無(wú)水箱方式。將變速水泵安裝到各個(gè)分區(qū)內(nèi)來(lái)完成供水任務(wù)，在沒(méi)有安裝水箱以前，在建筑物最底層的水泵房中集中安裝水泵，每臺(tái)水泵都設(shè)置了需要供水的分區(qū)內(nèi)管網(wǎng)。給水分區(qū)無(wú)水箱給水方式在普通高層建筑中得到了廣泛的使用，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：各個(gè)分區(qū)供水段的壓力比較小時(shí)，對(duì)管道材料的質(zhì)量要求也會(huì)隨之降低；分區(qū)供水段具有調(diào)節(jié)容積存在，在輸水出現(xiàn)問(wèn)題以后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水時(shí)間的有效延時(shí)。其不足之處體現(xiàn)為：建筑下區(qū)出現(xiàn)供水故障以后，上區(qū)的供水也會(huì)受到影響，其安全性不強(qiáng)；水泵、水箱等中轉(zhuǎn)裝置會(huì)占用一定的建筑樓層空間，而噪聲和振動(dòng)問(wèn)題也很難得到高效的處理；中轉(zhuǎn)水箱易于出現(xiàn)被二次污染的情況。

3 設(shè)計(jì)高層建筑排水系統(tǒng)

高層建筑排水系統(tǒng)與人們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活息息相關(guān)，在設(shè)計(jì)高層建筑排水系統(tǒng)時(shí)，對(duì)建筑內(nèi)部良好的居住環(huán)境和通常的排水給予足夠的重視，使得傳染疾病得到高效的避免。受高層建筑特征的影響，用來(lái)連接衛(wèi)生潔具排水的立管敷設(shè)管道比較長(zhǎng)，使得底層的排水壓力非常大，處于下層的衛(wèi)生潔具易于出現(xiàn)排水噴濺的問(wèn)題。衛(wèi)生潔具排水具有加強(qiáng)的間斷性，排水方向前行的管道系統(tǒng)呈現(xiàn)出正壓的情況，在水流下降使，后續(xù)管道出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象以后，導(dǎo)致了抽吸的效應(yīng)，使得管道系統(tǒng)出現(xiàn)了抽吸現(xiàn)象或者是噴濺現(xiàn)象。高層建筑物的層數(shù)達(dá)到10 層以上時(shí)，需要將專用的通氣體立管安裝到污水立管位置處，從頂層向下每隔六層就要安裝消能設(shè)備在污水管道位置處，每隔三層安裝通氣管，并與主通氣立管有效的連接在一起[3]。

4 高層建筑給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 高位水箱給水系統(tǒng)

在高位水箱供水的過(guò)程中，水泵和水箱發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在減壓水箱、減壓閥、串聯(lián)和并聯(lián)的模式下，使給水的目的得以真正的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)高層建筑高位水箱給水系統(tǒng)時(shí)，需要有效的調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的供水量，確保高位水箱給水系統(tǒng)能夠滿足給水的各種需求。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)高位給水方式以后，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為以下4個(gè)方面：①高位水箱的存水功能得到了顯著的提升，使高層建筑供水的安全性和穩(wěn)定性得到保證。②使用高位水箱存水以后，高層建筑給水系統(tǒng)因水壓不穩(wěn)造成的影響降到了最低。③使用高位水箱供水模式以后，供水效率發(fā)生了明顯的改變，使啟動(dòng)水泵帶來(lái)的不利影響的有效的控制。④將運(yùn)營(yíng)成本控制到最低。高位水箱給水系統(tǒng)的不足表現(xiàn)為以下4 個(gè)方面：①占用的建筑面積比較大。②高層建筑的施工難度系數(shù)出現(xiàn)不同程度的升高。③水箱易于出現(xiàn)被污染的情況。④水箱存水時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪音。

4.2 氣壓罐給水方式

氣壓穩(wěn)壓裝置的主要組成成分為氣壓罐和離心水泵，氣壓罐是密閉容器的典型代表，能夠儲(chǔ)存一定劑量的水。綜合分析氣壓罐的給水方式以后，通過(guò)合理的調(diào)節(jié)通氣，將水送到一定的高度，使節(jié)能的目的得以實(shí)現(xiàn)。氣壓罐給水方式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：①在使用氣壓罐以后，不再需要使用水箱和水塔，使高層建筑的載荷量得到有效的降低，使無(wú)塔供水得以實(shí)現(xiàn)。②氣壓罐具有良好的密封性，將水污染徹底的杜絕掉。③基建成本投入比較少。④易于集中管理和自動(dòng)控制，使高層建筑用戶用水得到滿足。氣壓罐給水方式的不足表現(xiàn)為：a.在使用氣壓罐供水時(shí)，具有明顯的周期性，波動(dòng)比較明顯，會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音。b.氣壓罐的容積是有限的，存儲(chǔ)的水資源也是有限的。在供水的過(guò)程中，水泵處于變壓狀態(tài)下，就會(huì)使水泵的磨損程度嚴(yán)重、增加了設(shè)備的運(yùn)行成本投入，同時(shí)也會(huì)使供水效率受到不良的影響[4]。

4.3 變頻泵無(wú)水箱給水方式

變頻泵也被稱之為是變速泵，利用單片機(jī)變頻技術(shù)，對(duì)電源的電壓和頻率進(jìn)行改變后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的合理控制，從而使供水量管理和水壓控制得以實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)變頻泵無(wú)水箱給水方式時(shí)，要高效的調(diào)控水壓流量。變頻泵無(wú)水箱給水方式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為：①節(jié)能效果突出。在壓力不變的情況下，水量變化與電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，將設(shè)備的磨損問(wèn)題降到最低，顯著提升供水的實(shí)效性。②工作人員能夠自動(dòng)進(jìn)行調(diào)控。③該給水方式利于集中管理、安裝簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)緊湊。變頻泵無(wú)水箱給水方式的不足表現(xiàn)為：①變頻泵的經(jīng)濟(jì)成本投入非常高，對(duì)高層建筑單位前期成本投入提出了較高的要求。②對(duì)工作運(yùn)行環(huán)境的要求也比較高。③受電池干擾比較明顯，會(huì)給變頻水箱給水系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)不良的影響。

4.4 減壓分區(qū)給水方式

在設(shè)計(jì)減壓分區(qū)給水方式時(shí)，對(duì)分區(qū)減壓水箱和減壓閥進(jìn)行了高效的利用。水泵將水輸送到頂層的水箱中，水箱自身設(shè)置著不同的分區(qū)。設(shè)計(jì)人員將減壓閥設(shè)置在上區(qū)水箱和下區(qū)水箱的中間位置，從而使減壓的目的得以實(shí)現(xiàn)。在上區(qū)向下區(qū)供水時(shí)，在減壓閥的作用下，水會(huì)流入管網(wǎng)中，使下區(qū)供水得以完成。在使用減壓分區(qū)給水方式時(shí)，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為能夠?qū)⒔?jīng)濟(jì)成本投入降到最低；供水保持平穩(wěn)的狀態(tài)，后期維修便利。在設(shè)計(jì)高層建筑的給水系統(tǒng)時(shí)，在選擇給水方式時(shí)，會(huì)給建筑面積的使用率造成不良的影響。

4.5 消火栓給水系統(tǒng)

（1）消火栓給水管道的安裝需滿足消防相關(guān)施工規(guī)范要求。

（2）管材采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管，按規(guī)范采用溝槽連接或絲扣連接。

（3）消火栓立管設(shè)計(jì)管徑為DN100mm，消火栓口徑為65mm；水槍噴口直徑為19mm；配置公稱直徑65有內(nèi)襯里的消防水帶，長(zhǎng)25m。

（4）為了使每層消火栓出水壓力符合消防規(guī)范要求，接近設(shè)計(jì)值，在栓口靜壓超過(guò)0.5MPa 的消火栓栓口前設(shè)置減壓孔板。

（5）消火栓栓口安裝高度離地面為1.1m。

5 高層建筑排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 底板下沉排水方式

在設(shè)計(jì)高層建筑排水系統(tǒng)時(shí)，使用的主要方式為底板下沉式。在設(shè)計(jì)廣西工程時(shí)，使用的主要排水方法為底板下沉排水法，衛(wèi)生間樓板整體下沉50cm，衛(wèi)生間的防水效果達(dá)到了最佳的狀態(tài)，二次排水的實(shí)際需求得到最大程度的滿足，使衛(wèi)生間積水向排水口引流。在使用底板下沉排水方式時(shí)，衛(wèi)生間管道不能出現(xiàn)外漏的情況，靈活設(shè)置衛(wèi)生間的器具，使其空間使用率得到明顯的提升。一旦衛(wèi)生間出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題后，為維修工作提供巨大的便利。對(duì)于傳統(tǒng)高層建筑的排水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，結(jié)構(gòu)荷載非常大，回填時(shí)，使用煤渣完成回填施工，使得維修難度系數(shù)不斷地升高。

5.2 地漏與存水彎配合排水方式

排水管道中會(huì)存在著大量的有毒有害氣體，這些氣體一旦進(jìn)入室內(nèi)，在污染環(huán)境的同時(shí)，也會(huì)給住戶的身心健康造成不利的影響。在優(yōu)化設(shè)計(jì)高層建筑排水系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)存水彎進(jìn)行合理的設(shè)置，假如存水彎設(shè)置的不科學(xué)合理，就會(huì)給高層建筑造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。盡管國(guó)內(nèi)高層建筑排水地漏的有關(guān)規(guī)定中沒(méi)有明確的指出必須要安裝存水彎，但是在實(shí)際生活中，用戶能夠切身的感受到使用存水彎的好處。在有的規(guī)范中對(duì)存水的高度進(jìn)行了明確的設(shè)置，但是設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展高層建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，并沒(méi)有嚴(yán)格落實(shí)這些規(guī)范的要求，施工人員有時(shí)不按施工圖紙施工，使得上、下樓的住戶會(huì)受到串味的影響。

5.3 設(shè)置吸氣閥

在現(xiàn)代建筑工程項(xiàng)目施工時(shí)，不但要對(duì)安全性給予充分的考慮，還要對(duì)整體的美觀度給予高度的重視，這就使得建筑工程排水立管不會(huì)從樓層找那個(gè)穿越。為了使排水能力得到滿足，就要對(duì)排水管的直徑進(jìn)行增加。然而，在排水管直徑增加以后，易于出現(xiàn)負(fù)壓的情況，給排水效果造成了不良的影響，還可能會(huì)破壞水封。在對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，使用的最佳方法為將吸氣閥設(shè)置在立管頂部位置處。吸氣閥處于負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，將吸氣模式開(kāi)啟，關(guān)閉正壓，使排水立管的排水能力要求的滿足，管內(nèi)的廢氣也不會(huì)向室內(nèi)擴(kuò)散。

5.4 室內(nèi)排水管

在設(shè)計(jì)室內(nèi)排水管時(shí)，嚴(yán)格管控管徑的設(shè)置情況，使排水工程設(shè)計(jì)達(dá)到最佳的效果。結(jié)合以往的成功經(jīng)驗(yàn)，DN75 管徑是最佳的管徑形式，究其原因?yàn)?，?jīng)濟(jì)成本投入比較少，易于維修和后期保養(yǎng)，還不會(huì)占用過(guò)大的空間位置。在設(shè)置橫管的過(guò)程中，選擇使用的管徑為Dg150 型，滿足我國(guó)高層建筑建設(shè)的實(shí)際需求。在設(shè)計(jì)高層建筑排水系統(tǒng)時(shí)，橫管管徑的主要類型為Dg100，該管徑易于出現(xiàn)被堵塞的問(wèn)題，因此在后期高層建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，使用Dg150 管徑取代了Dg100 管徑，將管道堵塞的問(wèn)題降到最低，同時(shí)也不會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本投入。顯而易見(jiàn)，該方法在設(shè)計(jì)室內(nèi)排水系統(tǒng)時(shí)，可謂是最佳的方案[5]。

5.5 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

（1）管道均采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管。按規(guī)范采用溝槽連接或絲扣連接。

（2）設(shè)置吊架和支架位置以不妨礙噴頭噴水的原則，吊架距噴頭的距離應(yīng)大于0.3m，距末端噴頭的距離不小于0.7m。

（3）報(bào)警閥應(yīng)設(shè)在距室內(nèi)地面1.2m 左右。

（4）供水干管宜在便于維修的地方設(shè)分隔閥門，閥門經(jīng)常處于開(kāi)啟狀態(tài)。

（5）安裝噴頭的場(chǎng)所要注意防止腐蝕氣體的侵蝕，不能受外力的撞擊，并定期清理噴頭上的塵土。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于高層建筑的給排水系統(tǒng)工程來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)工作的難度系數(shù)非常大，對(duì)設(shè)計(jì)人員專業(yè)技術(shù)水平的要求也比較高。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)以往的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒，以客觀事實(shí)為依托，優(yōu)化升級(jí)高層建筑給水系統(tǒng)，從而使高層建筑給排水工程的質(zhì)量得到顯著的提升。在優(yōu)化設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)時(shí)，能夠使用的給水方式有減壓分區(qū)、變頻泵無(wú)水箱、氣壓罐和高位水箱等給水方式，能夠最大程度的使高層建筑的用水需求得到滿足。