吳占全

摘? ?要：隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口數(shù)量急劇上漲，人們的生活水平也不斷提高，從而人們對(duì)生活質(zhì)量及居住環(huán)境有了新的要求，高層建筑中的給排水與人們生活密切相關(guān)，這樣給高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量提出了更高的要求，設(shè)計(jì)中必須考慮到新技術(shù)的應(yīng)用，為高層建筑給排水性能提供保障。本文首先對(duì)給排水方式進(jìn)行了論述，然后并對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，最后對(duì)高層建筑給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：高層建筑? 給排水? 優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU82? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（a）-0150-03

建筑工程施工中給排水作為重要環(huán)節(jié)，對(duì)整體工程質(zhì)量具有直接影響。尤其是高層建筑，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的壓力。如果設(shè)計(jì)不到位就會(huì)影響到高層建筑給排水的安全性及居民使用的可靠性，同時(shí)會(huì)給工程施工帶來(lái)巨大阻礙，因此，高層建筑給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)成為重要研究?jī)?nèi)容，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)確保給排水施工順利進(jìn)行。在其設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合建筑主體的實(shí)際情況，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，有效提升設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理性，為高層建筑的給排水系統(tǒng)的穩(wěn)定打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)更好地滿足人們的需求，提升人們的幸福水平。

1? 高層建筑給水排水概述

相對(duì)于低層建筑，高層建筑具有樓層數(shù)多、振動(dòng)源多、給排水水量瞬間需求量大的特點(diǎn)，決定高層建筑具有較高的建筑標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而決定了在給排水設(shè)計(jì)、施工材料、施工管理方面有嚴(yán)格要求，需進(jìn)一步引入新技術(shù)，確保給排水的安全性和穩(wěn)定性。首先，高層建筑熱水、消防系統(tǒng)的靜水壓大，如果只有一個(gè)供水區(qū)則組件消耗過(guò)大難以滿足使用要求，需要通過(guò)科學(xué)的豎向分區(qū)供水確保系統(tǒng)穩(wěn)定，降低靜水壓，保證供水系統(tǒng)安全。其次，高層建筑消防隱患諸多，一旦發(fā)生緊急情況危險(xiǎn)大、損失大，高層建筑消防壓力較高。最后，高層建筑中居住人群數(shù)量較多，給排水需求量大，如果發(fā)生故障問(wèn)題影響面積較大。想要確保排水壓力穩(wěn)定就要采用通氣管引入排水系統(tǒng)，或者選擇新型單立管系統(tǒng)，選擇性能良好的材料，確保排水暢通。

2? 高層建筑給排水方式

2.1 高層建筑給排水豎向分區(qū)設(shè)計(jì)

2.1.1 豎向分區(qū)設(shè)計(jì)必要性

高層建筑高差大，若只選擇室外供水路線設(shè)計(jì)可能受壓力影響難以滿足用水要求。因此，供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要增壓設(shè)施設(shè)計(jì)。如果不采取豎向分區(qū)設(shè)計(jì)則底層用水點(diǎn)靜水壓力較大產(chǎn)生一系列問(wèn)題，例如，較低樓層用水器具流量大，受高壓影響產(chǎn)生噴射狀水流影響用戶的使用，而且浪費(fèi)水資源。上層用水器具流量少產(chǎn)生負(fù)壓抽吸，水的反向流動(dòng)產(chǎn)生污染。此外，建筑底層用水設(shè)置閥門，磨損比較嚴(yán)重，在較大水壓下就會(huì)出現(xiàn)滲漏，增加設(shè)備維護(hù)難度。所以，綜合以上原因分析，高層建筑給排水系統(tǒng)采取分區(qū)運(yùn)行是必要的。

2.1.2 給排水豎向分區(qū)方法

分區(qū)設(shè)計(jì)要科學(xué)選取壓力參數(shù)，若壓力參數(shù)較大可能產(chǎn)生很多問(wèn)題;若壓力參數(shù)較小又會(huì)因?yàn)榉謪^(qū)較多，增加設(shè)備、組件、管線使用量，增加成本投入與后續(xù)維護(hù)難度。因此，給排水系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際要求、材料質(zhì)量、組件額定工作壓力確定壓力參數(shù)。一般情況下，高層建筑給排水系統(tǒng)分區(qū)選擇的壓力參數(shù)以各部分分區(qū)最底端用水點(diǎn)的靜水壓力低于組件額定壓力標(biāo)準(zhǔn)確定。根據(jù)建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求：建筑給排水系統(tǒng)各分區(qū)底部用水點(diǎn)位置的靜水壓力在0.35～0.45MPa之間，用水節(jié)點(diǎn)位置需進(jìn)行減壓。各分區(qū)中，處于最為不利用水點(diǎn)處的水壓要符合標(biāo)準(zhǔn)供水壓力標(biāo)準(zhǔn)。高位水箱供水時(shí)，水箱應(yīng)在最頂端。通常高層建筑供水分區(qū)最低靜水壓力為0.1MPa。因此，高層建筑各供水分區(qū)頂部入戶管線的進(jìn)管壓力參數(shù)應(yīng)在0.1MPa以上，生活用水水壓為0.30MPa。水壓大于0.35MPa可安裝降壓設(shè)備，防止水壓過(guò)大導(dǎo)致用水不便。

2.2 高層建筑給排水方式設(shè)計(jì)

2.2.1 氣壓罐供水設(shè)計(jì)

氣壓罐供水系統(tǒng)分為氣壓罐與離心水泵兩部分。氣壓罐是一種鋼材料的密封存水容器。水源來(lái)水經(jīng)水泵壓入密閉壓力罐至最高水位后，在壓縮空氣的作用下由密閉罐將水送至建筑內(nèi)各用水點(diǎn)，是一種利用密封儲(chǔ)罐內(nèi)空氣的可壓縮性進(jìn)行儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)和加壓送水量的裝置。而且，受氣壓影響將此容器內(nèi)水壓提高到用水高度，有效達(dá)到節(jié)能的目的。這種設(shè)計(jì)方法優(yōu)勢(shì)為：第一，儲(chǔ)存在密封氣壓罐里的水不會(huì)受到污染，可保證潔凈。第二，投資少、成本低，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。第三，無(wú)需設(shè)置水塔和水箱，使得建筑總體荷載下降。第四，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，便于集中管理，安全可靠。其不足為：密封容器的存水量較小，水量調(diào)節(jié)能力有限，供水穩(wěn)定性較低，供水壓力變化大導(dǎo)致穩(wěn)定性不高。單位時(shí)間中水量存貯少，造成水泵運(yùn)行頻率快，水泵磨損嚴(yán)重，縮短水泵使用年限。

2.2.2 減壓分區(qū)供水設(shè)計(jì)

減壓設(shè)計(jì)是利用減壓水箱、減壓閥降低壓力，用水泵將水提升至建筑頂層貯水裝置，可根據(jù)高層建筑大小合理設(shè)置分區(qū)減壓水箱。設(shè)計(jì)送水按照由上一級(jí)減壓水箱向下一級(jí)減壓水箱供水，也可以在減壓水箱高低鄰區(qū)安裝減壓閥門。向下區(qū)送水時(shí)通過(guò)主管線減壓閥門流入下層給水管網(wǎng)，這種方法穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。采用這種方式供水，無(wú)需在各供水分區(qū)安裝水箱，充分節(jié)約更大空間。不過(guò)，這種設(shè)計(jì)方法底部區(qū)的水壓損失較大，水泵能量損失較大。

2.2.3 高位水箱供水設(shè)計(jì)

高位水箱給水分為水箱、水泵，串聯(lián)與并聯(lián)等。高位水箱供水設(shè)計(jì)可以保證水壓穩(wěn)定、水箱內(nèi)存貯更多水量，確保供水穩(wěn)定。由于水箱存水量較多因而水泵無(wú)需頻繁啟動(dòng)，有效提升了供水效率，而且安裝簡(jiǎn)便，無(wú)需較多成本投入。其不足為：設(shè)計(jì)復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)成本投入增加，高位水箱存貯水長(zhǎng)期存放水質(zhì)降低，水泵向水箱供水時(shí)，管路系統(tǒng)與機(jī)電系統(tǒng)存在噪聲，高位水箱體積過(guò)大占用較多建筑面積。

2.2.4 變頻泵無(wú)水箱給水方式

所謂的變頻泵，利用變頻器來(lái)改變水泵的轉(zhuǎn)速，來(lái)調(diào)節(jié)水泵的流量和壓力，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備水壓和流量的調(diào)控。因此不需要高壓水箱。此方式最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，在壓力不變的前提下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨水量的變化而變化，水泵磨損小;其次，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，變頻器上一般都有閉環(huán)控制功能，可以根據(jù)壓力信號(hào)自動(dòng)控制運(yùn)行，達(dá)到恒壓供水;再次，可利用變頻器的軟啟動(dòng)功能，使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，最大值也不超過(guò)額定電流，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命，節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用;最后，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，容易安裝，方便集中管理。主要缺點(diǎn)為：變頻器造價(jià)昂貴，前期投資較多。

3? 高層建筑給水排水設(shè)計(jì)問(wèn)題

3.1 給排水泵房中水錘預(yù)防問(wèn)題

水錘作為供水管路主要物理現(xiàn)象，對(duì)供水管路與閥門影響較大，可能發(fā)生爆管，影響其他給水設(shè)施。為此，建筑給排水泵房設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免水錘破壞，優(yōu)化水泵房設(shè)計(jì)尤為重要。

3.2 高層建筑給水設(shè)計(jì)中的水系統(tǒng)壓力問(wèn)題

高層建筑給水設(shè)計(jì)系統(tǒng)比較復(fù)雜，根據(jù)豎向分區(qū)可分為低區(qū)供水和高區(qū)供水兩個(gè)供水系統(tǒng)。低區(qū)供水可采用帶氣罐的變頻供水方式，高區(qū)供水可采用屋頂水箱供水系統(tǒng)。高層建筑樓層較高，難以做到高區(qū)供水和低區(qū)供水的平衡，特別是高層建筑的最頂層，供水壓力相對(duì)較低。供水點(diǎn)的靜水壓力一般不能夠達(dá)0.1MPa以上，滿足不了用水需求。

3.3 地漏設(shè)置與水封問(wèn)題

地漏設(shè)置應(yīng)滿足建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合使用環(huán)境選擇多種類型的地漏，食堂、廚房、公共浴室選擇網(wǎng)框式地漏。但是在后續(xù)使用時(shí)發(fā)現(xiàn)室內(nèi)時(shí)常出現(xiàn)異味，這是因?yàn)榈芈┧馐軗p，排水管道內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)造成污染。在實(shí)際施工中很多單位為節(jié)約成本而選擇劣質(zhì)地漏，其水封深度只有30mm（規(guī)范要求水封深度不得小于50mm），難以達(dá)到水封作用。在排水過(guò)程中，地漏水封因?yàn)檎T導(dǎo)虹吸發(fā)生損壞。尤其是廚房抽油煙機(jī)運(yùn)行時(shí)更加嚴(yán)重，因?yàn)闅鈮鹤兓?，造成水封受損。

3.4 管道滲漏

管道滲漏是建筑工程一種常見(jiàn)現(xiàn)象，發(fā)生原因?yàn)椋旱谝?，給排水管道質(zhì)量差，以次充好。高層建筑高度較高因而具有較大的沖力，對(duì)管道承載力要求較高。如果給排水優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)管道達(dá)不到最低承載力要求就會(huì)在后續(xù)使用過(guò)程中發(fā)生滲漏。第二，給排水管道檢查不到位，一些管材存在砂眼或組件缺陷。如果不認(rèn)真檢查極容易疏忽，這些問(wèn)題只要認(rèn)真檢查都能夠發(fā)現(xiàn)，保證管道符合標(biāo)準(zhǔn)要求。第三，受施工環(huán)境制約，管材質(zhì)量與使用時(shí)間變化，例如：施工現(xiàn)場(chǎng)溫差較大使得材料完整性受到影響，或因?yàn)楣艿肋B接技術(shù)較差，很多細(xì)節(jié)問(wèn)題被忽視從而產(chǎn)生管道連接問(wèn)題。

3.5 排水管道堵塞

第一，排水管道直徑較小，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)管道內(nèi)部堆積雜物發(fā)生堵塞，或居民一次性倒入雜物較多也會(huì)出現(xiàn)堵塞。第二，施工時(shí)管道內(nèi)雜物未清理干凈，這些雜物無(wú)法順利排出，多被堆積在管道轉(zhuǎn)角位置，生成難以被排除的沉淀物導(dǎo)致管道堵塞。

4? 高層建筑給水排水的優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑給排水設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性特點(diǎn)，無(wú)論舊項(xiàng)目改造或是新項(xiàng)目設(shè)計(jì)，首先需要進(jìn)行系統(tǒng)分析，經(jīng)過(guò)分析為決策提供各種可靠數(shù)據(jù)、可供選擇方案，保證決策正確。為此，要想解決給排水中的各種問(wèn)題，必須根據(jù)高層建筑的實(shí)際情況科學(xué)地設(shè)計(jì)給排水管道的管徑與流速，并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，為日后的使用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)之一：泵房中水錘的預(yù)防

水錘，是管路中液體流動(dòng)速度驟然減小和增加都會(huì)引起管道內(nèi)壓力升高而引起的，是一般供水管道中經(jīng)常遇見(jiàn)的物理情況，影響供水管路及閥門，嚴(yán)重可能導(dǎo)致爆管。所以，在建筑給排水的泵房設(shè)計(jì)中，應(yīng)預(yù)防水錘的破壞。設(shè)計(jì)時(shí)可以注意以下幾點(diǎn)：

（1）采用變頻水泵，利用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)水泵進(jìn)行變頻調(diào)控，嚴(yán)格控制水泵的流量，防止發(fā)生水流速度急劇變化，保持水壓平衡;

（2）安裝減壓閥，利用泄壓的方法降低管道中的壓力，避免水流較小時(shí)管網(wǎng)超壓;

（3）在合適的位置安裝止回閥，通過(guò)緩慢關(guān)閉閥門減小水錘的沖擊，并定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng);

（4）可以在管道的最高處設(shè)置自動(dòng)排氣補(bǔ)氣閥，排除管道中的多余氣體，以消除管道中負(fù)壓，可減小水錘壓力，避免管道損壞。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)之二：地漏設(shè)置及水封問(wèn)題

地漏的設(shè)置應(yīng)符合《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003（2009年版）。衛(wèi)生間、廚房及其他特需地面排水的房間，需設(shè)置地漏，并根據(jù)使用場(chǎng)所不同來(lái)選擇適合的地漏。國(guó)家建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定“帶水封的地漏水封深度不得小于50mm”。在實(shí)際生活中，有許多業(yè)主發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)氣味異常，特別是廚房抽油煙機(jī)工作時(shí)氣壓波動(dòng)會(huì)更加嚴(yán)重，這個(gè)問(wèn)題的根源就是地漏的水封被破壞，排水管道內(nèi)氣體上返進(jìn)入室內(nèi)，造成室內(nèi)空氣污染。其主要原因之一是為了降低工程造價(jià)，施工中使用了劣質(zhì)的地漏，水封深度不足不能起到水封的作用;其二是住戶裝修時(shí)選擇地漏不當(dāng)，一些外觀美觀的地漏卻水封深度不能滿足規(guī)范規(guī)定，排水時(shí)地漏的水封由于誘導(dǎo)虹吸或正壓噴濺作用被破壞，導(dǎo)致臭氣上返。因此設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)采用高水封地漏或新型的氣水兩封型地漏，也可在地漏下加存水彎。并采用

4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)之三：飲用水安全

給水是給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要功能之一，給水作為飲用水水源，其安全性尤為關(guān)鍵。如果高層建筑給水形式為一泵到頂、逐級(jí)減壓式供水，管道承壓較大，存在安全隱患?？蓛?yōu)化設(shè)計(jì)，采用全流量高效變頻調(diào)速給水設(shè)備垂直串聯(lián)加壓供水，在設(shè)備層設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱，具有節(jié)能性良好、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。高層建筑若設(shè)供水水箱，選材要符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，建議采用國(guó)家食品級(jí)304不銹鋼材質(zhì)的儲(chǔ)水水箱，無(wú)污染，同時(shí)水箱溢流管要做好防護(hù)措施，避免昆蟲進(jìn)入。確保供水及用水安全。

5? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)備、材料呈現(xiàn)多元化，技術(shù)水平不斷提高、區(qū)域智能化也在不斷發(fā)展。設(shè)計(jì)人員要不斷引入新的設(shè)計(jì)理念，妥善解決、優(yōu)化處理存在的問(wèn)題，確保讓高層建筑給水排水的需求得到滿足。但是，給排水管道材質(zhì)及施工質(zhì)量也不容忽視，施工單位必須嚴(yán)格按照《給排水設(shè)計(jì)施工規(guī)范》施工，真正讓給排水最佳設(shè)計(jì)得到有效執(zhí)行，保證質(zhì)量與性能同在。

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