郭興宇 王增長(zhǎng)

建筑物內(nèi)部的排水系統(tǒng)是建筑設(shè)備完成其服務(wù)功能的重要組成部分,其作用是將人們生活和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用過(guò)的受到污染的水收集起來(lái),及時(shí)地排到戶外。排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理直接影響著整個(gè)建筑物內(nèi)生活工作的人群,被人們視為住宅設(shè)備的“心臟”。建筑物的排水系統(tǒng)如果有缺陷,如出現(xiàn)污水跑冒滴漏、臭氣從管道進(jìn)入室內(nèi)等問(wèn)題,輕則影響室內(nèi)的美觀清潔,給室內(nèi)人群的正常生活帶來(lái)不便;重則可能會(huì)傳染疾病,甚至危及生命。特別是我國(guó)在經(jīng)歷了2003年爆發(fā)的大規(guī)模“非典”事件后,使人們對(duì)室內(nèi)排水系統(tǒng)的關(guān)注度達(dá)到了新的水平。因此,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行研究使之不斷得到完善顯得尤為必要。

1 建筑壓力流排水系統(tǒng)提出的背景

隨著物質(zhì)生活水平和生活品味的不斷提高,以及節(jié)能減排的觀念深入人心,人們逐漸對(duì)室內(nèi)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝和施工質(zhì)量有了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)重力流排水系統(tǒng)不論是在舒適安全,還是在節(jié)能環(huán)保等方面都已經(jīng)不能滿足新時(shí)代的要求。于是我們看到今天的建筑排水系統(tǒng)在不斷的派生著各種新的子系統(tǒng),新技術(shù)、新材料如雨后春筍般涌現(xiàn)。從同層排水系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)利用到真空流、壓力流排水系統(tǒng)的初步嘗試,新的建筑排水系統(tǒng)正在逐漸被人們認(rèn)識(shí)并接受,有些已經(jīng)在日常生活和生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用。

壓力流排水系統(tǒng)的研究是美國(guó)在1954年提出的,當(dāng)時(shí)主要目的是想把合流制下水道改造為分流制下水道。20世紀(jì)70年代進(jìn)行了50多戶居民實(shí)用性壓力流排水管道的改造,隨后在200多處別墅和住宅中推廣實(shí)施。80年代中期,原聯(lián)邦德國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)家也開(kāi)始了壓力流排水系統(tǒng)的研究。其中日本等國(guó)家也相繼開(kāi)始了室內(nèi)壓力流排水系統(tǒng)的研究。

筆者在現(xiàn)有的條件下搭制了高為4 m的鋼制高臺(tái),在臺(tái)上按照一般住宅衛(wèi)生間的布置,設(shè)置了坐便器、洗手盆、浴缸等衛(wèi)生器具,按壓力流排水系統(tǒng)的組成和連接等要求,進(jìn)行管道、管件、衛(wèi)生器具的安裝和連接,并按照壓力流排水的動(dòng)作和特點(diǎn),模擬壓力流排水實(shí)驗(yàn)。本文在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上,對(duì)建筑壓力流的含義作出分析和評(píng)價(jià),在探討其使用優(yōu)勢(shì)的同時(shí),大膽的提出幾個(gè)今后對(duì)其重點(diǎn)關(guān)注和研究的方向。

2 建筑壓力流排水系統(tǒng)的構(gòu)成和動(dòng)作

2.1 系統(tǒng)的構(gòu)成

建筑壓力流排水系統(tǒng)是一種依靠貯水、增壓裝置的聯(lián)動(dòng)作用,產(chǎn)生了高壓的水流,將各個(gè)衛(wèi)生器具產(chǎn)生的廢水及時(shí)排除的排水系統(tǒng)。它由衛(wèi)生器具(洗面盆、盥洗盆、壓力坐便器等)、污水接納裝置(污水罐、傳感器等)、增壓裝置、壓力管道及排水附件等組成,單個(gè)衛(wèi)生間的大致結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.2 排水系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程

1)強(qiáng)制壓力坐便器的排水過(guò)程。糞便等排泄物降落,首先臨時(shí)處于壓力坐便器內(nèi)。需要排除時(shí),隨著給水閥的打開(kāi),少量的水流和排泄物一起組成糞便廢水進(jìn)入了污水罐中,當(dāng)罐中廢水水位升高到設(shè)定值時(shí),傳感器動(dòng)作將信號(hào)傳達(dá)給水泵,隨即水泵開(kāi)啟,將糞便廢水排除。當(dāng)污水罐內(nèi)水位下降到設(shè)定值之下時(shí),水泵停機(jī),污水罐重新空置,而給水閥還要再延長(zhǎng)給水時(shí)間3 s～4 s,使坐便器內(nèi)有新鮮水停留,起到保持衛(wèi)生和潤(rùn)濕的作用,為下一次接納污物作準(zhǔn)備。至此,坐便器一次排水動(dòng)作全部結(jié)束,系統(tǒng)重新回到待機(jī)狀態(tài)。在排除的過(guò)程中利用水泵的高速水流壓力沖刷作用使廢水高效高速的排除。2)其他衛(wèi)生器具的排水過(guò)程。其他排水器具的動(dòng)作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單:一次排水時(shí),生活污水進(jìn)入本器具對(duì)應(yīng)的污水罐中,當(dāng)罐內(nèi)水位升高到設(shè)定值時(shí),傳感器動(dòng)作將信號(hào)傳于水泵,水泵開(kāi)啟,直接或?qū)⒐桃夯旌衔镞M(jìn)行破碎后排除。隨著器具排水的停止,污水罐內(nèi)水位下降到設(shè)定值之下,水泵關(guān)閉,污水罐空置,一次排水動(dòng)作結(jié)束,系統(tǒng)回到待機(jī)狀態(tài)。

3 建筑壓力流排水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1)強(qiáng)制壓力流坐便器的一次沖水量?jī)H需2 L左右,可大大減少日常生活用于沖廁的水量。節(jié)水的直接經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生于節(jié)約的水費(fèi)、水資源費(fèi)及排污費(fèi)。更為重要的是從節(jié)約水資源的角度,滿足了全球性環(huán)境保護(hù)的要求。

2)由于系統(tǒng)產(chǎn)生了壓力水流,廢水不必靠自身重力流動(dòng),可以使排水管管徑大大減小。敷設(shè)于住戶內(nèi)的排水橫管可以采用DN32甚至口徑更小的DN25承壓排水管,在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)施工時(shí)就可徹底打破傳統(tǒng)重力流排水管道的施工方法,模仿給水管的敷設(shè),將排水管道置于本層樓板墊層或墻體甚至天花板內(nèi)。這樣管線安裝靈活,可輕松連接遠(yuǎn)距離潔具,必要時(shí)可上升鋪設(shè),無(wú)坡度要求,輕易避開(kāi)障礙物,使排水管的敷設(shè)變得輕松而簡(jiǎn)單。

3)明確了房屋的產(chǎn)權(quán)問(wèn)題,增大了空間,有利于強(qiáng)調(diào)私密性。新型的壓力流排水管道系統(tǒng)全部在本住戶自家完成,避免管道穿樓板。凡涉及到管道的維修和改造不需再和下層住戶交涉,同時(shí),下層廚衛(wèi)的有效空間增大,打破了廚衛(wèi)裝修吊頂?shù)膫鹘y(tǒng)方式。這對(duì)于目前強(qiáng)調(diào)私密性和追求最大使用空間的住宅建筑尤為重要。

4)排水管埋地、埋墻,管道不必裸露在外,排水時(shí)大大減小了噪聲,增加了房屋使用的舒適度。

5)隨著各種管道配件的完善使用和成熟運(yùn)用,加之施工技術(shù)的日臻精益,壓力管道氣密性增強(qiáng),使困擾住戶或住戶之間的污水跑冒滴漏、臭氣溢入室內(nèi)的問(wèn)題得到解決,杜絕了疾病的傳播,室內(nèi)環(huán)境特別是廚衛(wèi)的環(huán)境不會(huì)受到污染。

6)有壓流增大了水流對(duì)管道的沖刷強(qiáng)度,使管內(nèi)無(wú)雜物沉積,避免了器具和管道的堵塞,省去了清通的工作。

7)在每戶排水橫管接排水立管的地方要相應(yīng)的設(shè)置排水止回閥。這樣不管其他住戶的排水情況多么復(fù)雜也不會(huì)影響到本戶排水系統(tǒng)內(nèi)的水流,直接省去了傳統(tǒng)重力流排水系統(tǒng)中用于制造水封的“S”“P”等形式的存水彎,使管道內(nèi)由于壓力波動(dòng)或其他原因引起的水封減少或破壞得到根本解決,管道內(nèi)的有害氣體和污水不會(huì)回溢到室內(nèi)。

8)壓力流排水系統(tǒng)中,在壓力的作用下,管道中的水很快被排除,不需要通氣管路系統(tǒng),大大減少了設(shè)計(jì)量和施工量,節(jié)省了資源,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。特別是在現(xiàn)代大型綜合樓的設(shè)計(jì)施工中,為了樓頂?shù)目諝猸h(huán)境或房屋立面的美觀,很多情況下不能或不宜伸頂或側(cè)墻通氣。這種條件下,壓力流排水系統(tǒng)不需要通氣管路的優(yōu)點(diǎn)就更加地明顯了。

9)壓力流排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)重力流排水系統(tǒng)相比,在管道系統(tǒng)中不但省去了較為占用空間的存水彎,更去除了管路復(fù)雜的通氣管道系統(tǒng),大大簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成,同時(shí)用DN25,DN32的管道替代了DN50～DN110的管道,節(jié)省了所用的管材,降低了工程造價(jià),簡(jiǎn)化了施工的過(guò)程。在經(jīng)濟(jì)方面和實(shí)際施工操作方面也有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 建筑壓力流排水系統(tǒng)的研究方向

1)普通常用的衛(wèi)生器具的排水口到排水橫管的一段距離中有相當(dāng)充裕的空間來(lái)安置增壓裝置,甚至有人認(rèn)為,在條件和技術(shù)允許下,增壓裝置、儲(chǔ)污罐和衛(wèi)生器具可以連為一體,減少了連接的管道,也大大提高了系統(tǒng)的美觀性。但像排水地漏這樣的地面排水器具怎樣融入壓力流排水系統(tǒng)中還有待于深入地探討。2)排水止回閥的質(zhì)量和性能在整個(gè)系統(tǒng)中起了很關(guān)鍵的作用。理論上分析認(rèn)為,由于這些管件的存在與作用,有效的避免了排水時(shí)立管內(nèi)壓力水流產(chǎn)生的正、負(fù)壓力變化對(duì)其他住戶排水橫管的影響,可以消除一戶排水多戶冒水的隱患。通過(guò)作者了解,我國(guó)目前已有為數(shù)不少的公司、廠家在排水止回閥的新型排水管件的開(kāi)發(fā)與研制上取得了很大的成果。但具體到實(shí)際中時(shí)仍需相關(guān)的部門通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制定一系列嚴(yán)格的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)定排水止回閥的各項(xiàng)指標(biāo),使其設(shè)計(jì)、應(yīng)用更加合理、安全、可靠。3)壓力流使得排水管管徑大大的減小,節(jié)省了管材,但管徑大小卻不是任意的。傳統(tǒng)重力流排水管管徑的確定綜合了大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),往往兼顧了排水量、流速、坡度、充滿率等等重要因素。壓力流的排水管管徑也需要通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際工程實(shí)用的驗(yàn)證來(lái)確定。4)壓力排水系統(tǒng)中要用到增壓裝置“水泵”,由于人們用水的不規(guī)律性,使排水時(shí)斷時(shí)續(xù),水量也極不穩(wěn)定,造成水泵開(kāi)開(kāi)停停,頻繁的啟閉。這種情況下就自然的考慮到水泵的失靈和開(kāi)泵水錘。在研究壓力流排水系統(tǒng)時(shí)不應(yīng)忽略這兩個(gè)問(wèn)題。5)要承受有壓的污、廢水沖擊,排水管的管材應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證而慎重選擇。6)由于系統(tǒng)的特殊要求,目前在國(guó)內(nèi)運(yùn)用會(huì)使工程造價(jià)超過(guò)傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)的造價(jià);作為新型的系統(tǒng),它使用的安全可靠性也是使用者最為關(guān)心的問(wèn)題之一,因此,在一些涉及到保障排水的安全可靠的細(xì)節(jié)上應(yīng)給予足夠的重視。

5 建筑壓力流排水系統(tǒng)的展望

綜上所述,建筑內(nèi)壓力流排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一種新型的排水方式,但在我國(guó)長(zhǎng)期形成的傳統(tǒng)觀念影響下,其系統(tǒng)成型、成熟至開(kāi)始使用直到推廣普及一定會(huì)是一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過(guò)程。作為建筑排水技術(shù)上的一次變革,首先需要廣大從事給排水工作的專家、學(xué)者以及一線工作者轉(zhuǎn)變觀念,同時(shí)也需要相關(guān)的機(jī)構(gòu)、企業(yè)等的積極支持,并由國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)或各相關(guān)高校開(kāi)展一些必要的試驗(yàn)。

我國(guó)對(duì)日益嚴(yán)重的水資源和環(huán)境問(wèn)題高度重視,提倡建立資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì),在“以人為本”基本理念不斷深入人心的今天,隨著我國(guó)綜合實(shí)力和人民生活水平的迅速提高,以及科學(xué)技術(shù)的日新月異,我們相信,人們的傳統(tǒng)觀念會(huì)很快發(fā)生轉(zhuǎn)變,建筑壓力流這樣一種高效、節(jié)能、節(jié)水及環(huán)保的排水系統(tǒng)一定會(huì)很快得到認(rèn)可并接受。況且隨著目前我國(guó)室外壓力排水系統(tǒng)工程的普遍應(yīng)用和技術(shù)的日臻成熟,對(duì)室內(nèi)的壓力流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)化、理論化和設(shè)計(jì)、施工、管理規(guī)范化,也應(yīng)該盡快納入議事日程,以便使壓力排水技術(shù)在基礎(chǔ)工程建設(shè)中發(fā)揮更大的作用,使得住宅室內(nèi)環(huán)境越來(lái)越好,真正提高人們的生活水平,優(yōu)化住宅質(zhì)量,滿足對(duì)和諧社會(huì)建設(shè)的要求。

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