朱洪楚

南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 江蘇 南京 210000

隨著城市化進(jìn)程不斷深入，我國(guó)超高層建筑工程建設(shè)數(shù)量逐漸增加，在一定程度上增加了工程給水、排水難度。為了保證給排水系統(tǒng)有效運(yùn)行，需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范，做好給排水設(shè)計(jì)相關(guān)工作。超高層建筑給排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)低層建筑工程相比，運(yùn)行要求相對(duì)較高，需要設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)，從多方面因素綜合分析，做好給排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。

一、超高層建筑給排水系統(tǒng)選擇與分區(qū)

（一）高層建筑工程中的生活給水系統(tǒng)

現(xiàn)行的《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)建筑工程生活給水系統(tǒng)分區(qū)作出明確規(guī)定，需要設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。

首先，在生活給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)不同性質(zhì)的用水區(qū)域進(jìn)行明確區(qū)分。新時(shí)期背景下，各種類型超高層建筑工程大量涌現(xiàn)，其中包括功能單一的辦公樓和住宅樓，也包括多種功能的綜合樓，由于不同功能用水區(qū)域計(jì)費(fèi)不盡相同，所以在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面也要做到相互獨(dú)立。這就需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。通常情況下，生活用水可以分為以下幾種：經(jīng)營(yíng)服務(wù)用水、居民用水、特種行業(yè)用水等。設(shè)計(jì)人員在區(qū)分給水系統(tǒng)前，需要全面了解地區(qū)收費(fèi)范圍以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證給水系統(tǒng)區(qū)分科學(xué)、合理。

其次，在完成給水系統(tǒng)區(qū)分工作后，需要針對(duì)性選擇供水方式。《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：如果建筑工程總高度超出100m，需要采用垂直串聯(lián)供水方式。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合建筑工程不同功能，做到具體情況具體分析，合理選擇供水方式。例如：某住宅共有三棟45層超高層建筑工程，平均每層高度為3m，總建筑高度為135m。在給排水設(shè)計(jì)中，將生活給水作出以下分區(qū)：A區(qū)為地下2層到地上二層，該區(qū)主要由市政給水管網(wǎng)供水。B區(qū)為地上3-15層，該區(qū)主要由B區(qū)變頻泵組進(jìn)行供水。C區(qū)為地上15層到35層，該區(qū)主要由C區(qū)變頻泵組進(jìn)行供水。D區(qū)為地上35-45層，該區(qū)主要由D區(qū)定去水泵加壓到建筑工程頂部水箱進(jìn)行供水。在該高層建筑工程供水方式選擇過(guò)程中，需要考慮以下幾種情況：

第一，相對(duì)于屋頂水箱供水方式而言，變頻供水方式衛(wèi)生條件更加良好，在條件允許的情況下需要優(yōu)先采用變頻供水方式。該工程在100m以下供水系統(tǒng)中均選用變頻供水方式。

第二，變頻供水水泵組在運(yùn)行過(guò)程中，水流量的高峰值與低谷值差距越小，水泵組在高效區(qū)運(yùn)行時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，能夠充分滿足節(jié)能需求。在該工程中，由于共水泵組需要為多個(gè)用戶提供服務(wù)，所以流量較為均勻，高峰值與低谷值之間的差距也相對(duì)較小。

第三，共水泵組在運(yùn)行過(guò)程中所負(fù)擔(dān)的建筑工程層數(shù)，會(huì)直接受到給水器具承壓性能的影響?！督ㄖo排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：積水器具最大承受壓力應(yīng)小于0.6MPa。

第四，由于該工程沒(méi)有設(shè)置設(shè)備層，所以無(wú)法充分滿足串聯(lián)垂直給水需求，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，大多數(shù)超高層建筑都沒(méi)有設(shè)置設(shè)備層，如何能夠有效落實(shí)串聯(lián)垂直給水方式是現(xiàn)階段亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。

第五，超高層建筑工程給水管道較長(zhǎng)，壓力也相對(duì)較大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要充分保證給水安全性和穩(wěn)定性。而選擇高位水箱供水方式能夠充分滿足這一需求。并購(gòu)且蘇水泵能夠在高效中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，如果供水區(qū)域較小，其在耗能方面也會(huì)與變頻供水方式縮小差距。

（二）超高層建筑工程中的消防系統(tǒng)

1.消火栓系統(tǒng)

當(dāng)前，超高層建筑工程消防系統(tǒng)大多選擇臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)供水方式。相關(guān)規(guī)定曾明確指出：消防栓栓口的靜水壓力需要低于1MPa，如果超出該數(shù)值，需要采用分區(qū)給水系統(tǒng)。所以在超高層建筑消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照該條例進(jìn)行分析，并利用減壓閥、水泵等做好分區(qū)工作。

仍然以上文提到的45層超高層建筑為例進(jìn)行分析，可以將消火栓系統(tǒng)的分為以下兩個(gè)區(qū)：低區(qū)為1-25層，主要由地下室消防栓泵減壓進(jìn)行供水。高區(qū)為26-45層，主要由消火栓泵進(jìn)行供水。這種分區(qū)不僅管路簡(jiǎn)單、控制系統(tǒng)邊界、管徑較少，而且無(wú)需設(shè)備層。但也存在一定弊端，就是需要具備質(zhì)量較好的減壓閥。

如果建筑工程高度接近或超過(guò)200m，會(huì)受幾個(gè)高差影響，導(dǎo)致常見(jiàn)的管材設(shè)備在供水過(guò)程中產(chǎn)生壓力極限，此時(shí)則不能單純通過(guò)減壓閥對(duì)消火栓系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)。

例如：某高層建筑共50層，消火栓分區(qū)為：A區(qū)地下3層-地上7層。主要由地區(qū)消火栓泵經(jīng)過(guò)減壓閥進(jìn)行供水。B區(qū)為8-25層，主要由低區(qū)消火栓泵進(jìn)行直接供水。C區(qū)為26-37層，主要由高區(qū)消火栓泵經(jīng)過(guò)減壓閥進(jìn)行供水。D區(qū)為38-50層，主要由高區(qū)消火栓泵進(jìn)行直接供水。這種分區(qū)的優(yōu)勢(shì)在于降低消火栓泵的揚(yáng)程，溶蝕滿足管道及相關(guān)設(shè)備耐壓等級(jí)需求。但也存在一定弊端，就是對(duì)控制系統(tǒng)要求較高，需要設(shè)置設(shè)備層，為管理增加難度。

2.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

高層建筑工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范明確提出：如果建筑工程總高度超過(guò)100m，需要設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》展開(kāi)各項(xiàng)工作，保證管道在運(yùn)行過(guò)程中壓力低于1.2MPa。在分區(qū)過(guò)程中需要結(jié)合不通報(bào)警閥負(fù)責(zé)樓層進(jìn)行分析，盡可能保證生活給水系統(tǒng)和消火栓給水系統(tǒng)相互適應(yīng)，避免管道過(guò)于復(fù)雜或分散。另外，在設(shè)計(jì)預(yù)作用系統(tǒng)和濕式系統(tǒng)時(shí)，需要保證一個(gè)報(bào)警閥控制的噴頭數(shù)量低于800個(gè)，而干式系統(tǒng)報(bào)警閥控制的噴頭數(shù)量要低于500個(gè)。同時(shí)保證所有報(bào)警閥供水組的最高位置和最毒位置相差距離小于50m。由于每個(gè)報(bào)警閥都要設(shè)置單獨(dú)立管，如此會(huì)導(dǎo)致管道分散，為解決這一問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)人員將噴淋水泵和報(bào)警閥前的供水管道設(shè)計(jì)為豎向環(huán)狀，從而滿足自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

二、超高層建筑工程級(jí)配水系統(tǒng)管材和設(shè)備選型

（一）管材選型

如果給水管在運(yùn)行過(guò)程中壓力超過(guò)1MPa，需要優(yōu)先選擇強(qiáng)度較高的金屬管，通常不建議選擇塑料管。即便塑料管的承壓等級(jí)能夠達(dá)到1.6-2.5Mpa，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。常見(jiàn)的金屬管有厚壁鍍鋅鋼管、不銹鋼鋼管等，可以結(jié)合供水需求進(jìn)行科學(xué)選擇。另外，在生活給水系統(tǒng)管材選擇過(guò)程中，需要充分考慮水資源衛(wèi)生問(wèn)題，可以選用涂塑料管等管材。為了保證管材密封性良好，需要選擇法蘭、焊接、溝槽等連接方式。除此之外，如果在給水設(shè)計(jì)中選擇小于DN100的管材，需要采用螺紋連接方式。如果選擇塑料管道，需要采用熱熔連接方式，但熱熔連接存在一定弊端，不能在高壓管道系統(tǒng)中應(yīng)用。

超高層建筑工程給排水管道選擇多種多樣，其中較為常見(jiàn)的有HDPE排水管道、PVC-U排水管道、球墨鑄鐵配水管道等。其中PVC-U排水管道自身強(qiáng)度較差，尤其采用成品膠粘結(jié)的管材在使用過(guò)程中極其容易產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，所以盡量不使用。

（二）閥門(mén)選型

超高層建筑工程中給水系統(tǒng)下部分閥門(mén)在選型過(guò)程中，需要結(jié)合系統(tǒng)工作壓力以及試驗(yàn)結(jié)果確定公稱壓力等級(jí)。如果給水系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置安全泄漏裝置，需要設(shè)計(jì)人員充分考慮水錘因素。

（三）水泵接合器選型

高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范提出：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)需要設(shè)置防火泵接合器。如果給排水系統(tǒng)有分區(qū)，需要設(shè)計(jì)人員在消防車供水壓力范圍內(nèi)針對(duì)性設(shè)置消防水泵接合器。當(dāng)前，我國(guó)出臺(tái)的《消防水泵接合器安裝》相關(guān)規(guī)范強(qiáng)調(diào)，消防水泵接合器只適用于消防系統(tǒng)壓力低于1.6MPa情況下，如果超出該數(shù)值，但是又在消防車供水壓力范圍內(nèi)，需要采用特別定制的水泵接合器。

三、超高層建筑工程給排水系統(tǒng)減壓措施

超高層建筑工程的給排水系統(tǒng)，相對(duì)于常規(guī)建筑工程給排水系統(tǒng)而言大多處于高壓運(yùn)行狀態(tài)，這也在一定程度上增加了運(yùn)行不穩(wěn)定因素，為了從根源上避免意外事故的發(fā)生，同時(shí)減少維修養(yǎng)護(hù)次數(shù)，需要采取針對(duì)性措施對(duì)給排水系統(tǒng)進(jìn)行減壓，具體分析如下：

（一）給水系統(tǒng)減壓

針對(duì)超高層建筑給水系統(tǒng)，可以采用減壓穩(wěn)壓消火栓、泄壓閥、節(jié)流管、減壓閥、安全閥等方式進(jìn)行減壓。上文提到。超高層建筑經(jīng)常使用減壓閥對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，而用于分區(qū)的減壓閥有兩種，一種為比例式減壓閥，另一種為可調(diào)式減壓閥。后者壓力調(diào)整范圍通常在0.7MPa范圍內(nèi)，在對(duì)生活給水系統(tǒng)進(jìn)行減壓時(shí)，閥前和閥后的壓力需要控制在0.4MPa以內(nèi)。如果高層建筑工程內(nèi)部要求環(huán)境盡可能安靜，則閥前和閥后的壓力需要控制在0.3MPa以內(nèi)，另外，一個(gè)給水分區(qū)不可避免存在超壓管段，此時(shí)也可以采用可調(diào)式減壓閥進(jìn)行減壓。通常情況下，如果管徑大于DN50，可以采用先導(dǎo)式可調(diào)節(jié)減壓閥，如果管徑小于或等于DN50，也采用直接式可調(diào)節(jié)減壓閥。消防給水系統(tǒng)在減壓方面與生活給水系統(tǒng)大致相同，也需要采用減壓閥分區(qū)，其不同點(diǎn)為消防給水系統(tǒng)采用的減壓閥需要成組設(shè)置，而生活給水系統(tǒng)減壓閥既可以成組設(shè)置，也可以單獨(dú)設(shè)置，成組設(shè)置即備用設(shè)置，如果不采用成組設(shè)置方式，需要保證減壓閥失效時(shí)，管道壓力低于衛(wèi)生器具可承受壓力。上文提到，衛(wèi)生器具最大承壓力在0.6MPa范圍內(nèi)。

（二）排水系統(tǒng)減壓

為了避免超高層建筑水流高速下落，導(dǎo)致排水管道受到?jīng)_擊發(fā)生損壞，需要采用針對(duì)性減壓方式降低水流沖擊力。當(dāng)前排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，較為常見(jiàn)的減壓方式有彎道偏執(zhí)、乙字彎等方式，在條件允許的情況下也可以采用蘇維托系統(tǒng)和螺旋消音排水管道。另外，在管道彎折位置，需要做好支墩或支架，避免水流高速流動(dòng)產(chǎn)生沖擊損壞管道，從而充分發(fā)揮高層建筑工程中排水管道的作用和功能。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于超高層建筑高度較高，所以管路系統(tǒng)的內(nèi)壓力也會(huì)相對(duì)較大，這也對(duì)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了較高要求。如果設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)為給排水設(shè)計(jì)增加安全隱患，容易產(chǎn)生各種事故，所以本文從給排水系統(tǒng)分區(qū)、設(shè)備管材選型等方面入手，提出幾點(diǎn)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，旨在為提高建筑工程功能性和實(shí)用性奠定基礎(chǔ)。