馬 龍 蘭州新現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)有限公司

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，高層建筑逐漸成為城市內(nèi)的主流建筑。從實(shí)際發(fā)展角度分析，高層建筑不僅是城市現(xiàn)代化建設(shè)的符號(hào)，而且可以充分反映出城市或地區(qū)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)發(fā)展水平。近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，行業(yè)總產(chǎn)值增長(zhǎng)近12 倍，各項(xiàng)建筑施工技術(shù)以及設(shè)計(jì)理論也隨之高速發(fā)展。

目前，我國(guó)建筑行業(yè)在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中充分遵循國(guó)家提出的綠色環(huán)保戰(zhàn)略，并將其應(yīng)用于建筑施工中，尤其在給排水設(shè)計(jì)方面，更是得到行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，提升給排水設(shè)計(jì)科學(xué)性、提高居住舒適性以及節(jié)約水資源成為行業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)研究目標(biāo)。

1 高層建筑給排水工程功能

1.1 確保居民日常用水

水資源是人類生存的必備資源，在民眾日常生活中發(fā)揮著重要作用，除日常飲用水需求外，民眾沐浴和清洗衣物等也需要水資源支持。水源飲用安全性是給排水工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?？紤]到高層建筑的特殊性，傳統(tǒng)直接供水方式難以滿足居民日常用水要求，因此高層建筑給排水系統(tǒng)通常采用二次供水方式，而給排水分區(qū)布置合理是其設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.2 確保消防用水供給正常

從高層建筑特點(diǎn)分析，其人口密度高，且樓層高度遠(yuǎn)超于傳統(tǒng)建筑，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防云梯和水槍等在高度限制下難以及時(shí)救援，因此消防供水系統(tǒng)成為高層建筑應(yīng)對(duì)火災(zāi)的主要手段[1]。通過(guò)加強(qiáng)消防給水系統(tǒng)臨界值設(shè)計(jì)，可以確?；馂?zāi)發(fā)生后第一時(shí)間得到控制，為消防單位救援以及民眾撤離爭(zhēng)取時(shí)間，同時(shí)避免無(wú)法挽回的生命財(cái)產(chǎn)損失。

1.3 提高居民生活質(zhì)量

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的逐步提升，人們對(duì)于日常生活環(huán)境提出了更加嚴(yán)格的要求。在高層建筑工程中，合理設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)能夠有效減少水資源浪費(fèi)與水源污染現(xiàn)象，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)與設(shè)計(jì)理念加強(qiáng)給排水系統(tǒng)的節(jié)能與高效，使高層建筑居民能夠享受高質(zhì)量水資源的同時(shí)，還能夠有效提升水源的實(shí)際利用效率，從而提升居民生活質(zhì)量。

2 高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

2.1 消防系統(tǒng)與消防水箱設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)高層建筑給排水系統(tǒng)時(shí)，需要重視高層建筑的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)關(guān)注高位消防水箱的位置設(shè)計(jì)。通常情況下，高位消防水箱設(shè)置在建筑最高的位置，以確保發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防人員能夠第一時(shí)間控制火勢(shì)，為后續(xù)撲救工作提供基礎(chǔ)保障。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)與高層建筑規(guī)劃師進(jìn)行充分的溝通與研討，將高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)置在最合理的位置，確保高層建筑整體的消防安全性[2]。

消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將消防用水與生活用水有效區(qū)分開。在實(shí)際高層建筑工程中，部分設(shè)計(jì)人員會(huì)將二者混合設(shè)置，這種做法不僅會(huì)明顯降低居民生活用水的容積，還會(huì)導(dǎo)致生活用水被污染的概率大大提升。消防管網(wǎng)測(cè)試水源時(shí)，如果閥門裝置沒(méi)有緊閉，則會(huì)導(dǎo)致消防系統(tǒng)中的水源外泄，污染生活用水。除此之外，消防系統(tǒng)中使用的水源更新周期相對(duì)較長(zhǎng)，更新頻率較低，消防水箱中的水源在長(zhǎng)時(shí)間作用下會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌，威脅高層建筑用戶的用水安全。

2.2 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)遇到高層建筑陽(yáng)臺(tái)屋面的排水問(wèn)題與排水管材質(zhì)的選擇問(wèn)題。通常情況下，高層建筑陽(yáng)臺(tái)與屋面的排水系統(tǒng)共用一個(gè)排水管路，如果出現(xiàn)暴雨天氣，陽(yáng)臺(tái)與屋面排水系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷工作的現(xiàn)象，排水系統(tǒng)無(wú)法有效引流雨水，有可能導(dǎo)致屋面雨水從陽(yáng)臺(tái)位置流出。

因此在高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，雨水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，以避免室內(nèi)出現(xiàn)反水現(xiàn)象[3]。雨水系統(tǒng)中使用的排水管大多是金屬管、塑料管或鋼塑復(fù)合管，這些材質(zhì)都具有一定的承載能力。在設(shè)計(jì)排水管時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考量建筑工程的實(shí)際情況，合理選擇排水管材質(zhì)，確保高層建筑排水系統(tǒng)在暴雨天氣能夠穩(wěn)定運(yùn)行，不對(duì)建筑用戶的生活造成負(fù)面影響。

3 工程案例

為詳細(xì)說(shuō)明高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本文選取實(shí)際案例進(jìn)行具體分析。案例工程為某地區(qū)新建貿(mào)易中心項(xiàng)目，建筑規(guī)劃總面積為27 300 m2，具體建設(shè)項(xiàng)目涵蓋主樓（49 層）與附樓（27 層）等，建筑主樓高度為209.65 m，屬于超高層建筑。施工技術(shù)人員在實(shí)際工作中需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的給排水系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)要滿足實(shí)際應(yīng)用需求，同時(shí)落實(shí)綠色建筑的設(shè)計(jì)理念。

4 建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及節(jié)能設(shè)計(jì)3 個(gè)方面，以下展開詳細(xì)分析。

4.1 冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1.1 建筑冷水用量計(jì)算

案例工程中，施工技術(shù)人員為確保系統(tǒng)滿足建筑應(yīng)用實(shí)際需求，首先針對(duì)冷水系統(tǒng)用量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。技術(shù)人員在充分遵循《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上對(duì)工程原始資料、建筑物使用性質(zhì)等因素進(jìn)行綜合考量后得出建筑冷水用水量總表。

4.1.2 建筑冷水系統(tǒng)設(shè)備及選型要點(diǎn)

基于用水量總表以及給水系統(tǒng)分區(qū)，技術(shù)人員在作業(yè)過(guò)程中將生活給水分為3個(gè)區(qū)（低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)），針對(duì)各區(qū)供水設(shè)備的型號(hào)、減壓閥配置以及生活水池等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。技術(shù)人員對(duì)低區(qū)水泵流量以及揚(yáng)程進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程為：

Qb表示水泵設(shè)計(jì)流量；Qh表示設(shè)計(jì)小時(shí)流量；Hb表示水泵揚(yáng)程（建筑內(nèi)給水系統(tǒng)所需的水壓），kPa；Hz表示生活水池在最低與最不利水位條件下的要求靜水壓，計(jì)算取值為600 kPa；Σh表示生活水池在最低與最不利水位條件下計(jì)算管路的總水頭損失，本次計(jì)算取值為81 kPa；h 表示最不利配水點(diǎn)條件下要求的最低工作壓力，本次計(jì)算的取值設(shè)定為100 kPa。

技術(shù)人員在實(shí)際變頻泵參數(shù)設(shè)置中，將流量Q、揚(yáng)程H、功率N等參數(shù)分別設(shè)定為19 m3/h、100 m、11 kW。為確保供水可靠性，技術(shù)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中依照相關(guān)參數(shù)選用3 臺(tái)主泵，其中兩臺(tái)正常工作，1 臺(tái)作為備用設(shè)備，同時(shí)設(shè)置1 個(gè)氣壓罐以及變頻器、配電柜、感知設(shè)備支座等配套設(shè)施[4]。

在各區(qū)主要設(shè)備及其型號(hào)選擇方面，考慮到相關(guān)計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，本文不做贅述，僅展示主要設(shè)備以及型號(hào)，具體如表1 所示。

表1 各區(qū)主要設(shè)備以及型號(hào)

在減壓閥以及生活水池設(shè)計(jì)方面，技術(shù)人員設(shè)計(jì)配水點(diǎn)壓力達(dá)到0.20 MPa時(shí)，配水支管采用自帶壓力表以及過(guò)濾器減壓閥將壓力點(diǎn)控制為0.16 MPa[5]。而生活水池設(shè)置在地下二層，有效容積達(dá)到80 m3，技術(shù)人員將其設(shè)計(jì)為兩格，并利用不銹鋼板作為池底材料。

4.2 消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.2.1 消防水源選用

案例工程中，設(shè)計(jì)人員充分認(rèn)識(shí)到消防給水系統(tǒng)的重要意義，在實(shí)際工作過(guò)程中，從市政給水管線中引入給水管，其接入處最低水壓為0.18 MPa。在案例工程設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員采用沿建筑進(jìn)行環(huán)形布置方案。

4.2.2 消防用水量及消防水池設(shè)計(jì)

在明確消防水源后，技術(shù)人員針對(duì)消防用水量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算?？紤]到案例工程中需設(shè)計(jì)的消防給水系統(tǒng)種類呈現(xiàn)出多元化特征，且火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不盡相同，因此設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工作中需要先依據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)消防用水量進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，具體如表2 所示。

表2 消防用水量表

之后技術(shù)人員對(duì)消防水箱以及消防水池進(jìn)行設(shè)計(jì)。在消防水箱方面，技術(shù)人員嚴(yán)格依照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范要求，設(shè)計(jì)消防水箱容量滿足10 min 的室內(nèi)消防用水總量需求，為控制火災(zāi)危害提供有利條件支持。同時(shí)在位置設(shè)定方面，為確保供水穩(wěn)定性，技術(shù)人員將消防水箱設(shè)計(jì)在建筑使用層最高點(diǎn)處，消防水箱箱底標(biāo)高設(shè)計(jì)為59.8 m。技術(shù)人員充分考慮到建筑空間限制條件，將消防水箱設(shè)計(jì)為兩個(gè)容積為9 m3的小水箱，并采用串聯(lián)供水方式[6]。

在消防水池設(shè)計(jì)方面，技術(shù)人員在實(shí)際工作中主要根據(jù)以下兩種情況決定是否設(shè)置消防水池。第一，市政給水管網(wǎng)呈現(xiàn)枝狀或僅有單一進(jìn)水管，且室外消防用水總量之和在40 L/s。第二，在生產(chǎn)、生活用水量達(dá)到最大時(shí)，市政道路給水管道、進(jìn)水管等難以滿足室內(nèi)外消防用水需求。通過(guò)查詢相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，建設(shè)區(qū)域周邊市政管網(wǎng)呈現(xiàn)出環(huán)狀布置形態(tài)，有來(lái)自不同供水管段的兩路進(jìn)水管，在支持建筑日常用水供應(yīng)充足的同時(shí)，僅能滿足室外消防用水需求，因此需要設(shè)置消防水池。

在實(shí)際工作過(guò)程中依照一次火災(zāi)發(fā)生時(shí)，同時(shí)使用3 h 室內(nèi)消火栓、1 h 封閉時(shí)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)以及1 h 大空間智能型滅火系統(tǒng)用水量總和的50%標(biāo)準(zhǔn)對(duì)消防水池容積進(jìn)行計(jì)算，最終結(jié)果顯示消防水池需要1 008 m3。

為此，技術(shù)人員在地下二層設(shè)置了消防水池1 個(gè)，并將其劃分為兩格，有效容積控制在750 m3以上。同時(shí)，在建筑23 層分別設(shè)置消防轉(zhuǎn)輸水池以及減壓水池各一個(gè)，有效容積分別為60 m3和18 m3。

4.3 建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

案例工程中，施工技術(shù)人員為落實(shí)綠色建筑理念，在實(shí)際進(jìn)行給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中也進(jìn)行了相應(yīng)節(jié)能設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)方案如下。

4.3.1 管網(wǎng)余壓供水

本工程設(shè)計(jì)高度209.65 m，而市政管網(wǎng)給水管接入處最低水壓0.50 MPa，難以滿足高層建筑給水需求，需要進(jìn)行二次加壓處理。在不考慮管網(wǎng)壓力的情況下，若將管網(wǎng)進(jìn)水全部引入至貯水池中并利用水泵進(jìn)行供給，則市政水壓會(huì)被浪費(fèi)。依據(jù)技術(shù)人員統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果，案例建筑用水直供區(qū)方位較大，涵蓋商城、餐飲等多個(gè)功能區(qū)，其用水量占總用水量的21.46%，直接利用水泵進(jìn)行供水會(huì)導(dǎo)致能耗大幅度提升。因此，技術(shù)人員依照綠色建筑理念以及相關(guān)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)使用市政管網(wǎng)余壓供水模式。

4.3.2 利用變頻供水設(shè)備

隨著科學(xué)發(fā)展速度不斷提升，供水技術(shù)也隨之高速發(fā)展，變頻供水在此背景下產(chǎn)生的新興技術(shù)之一，優(yōu)勢(shì)在于節(jié)能效果較好且無(wú)需采用高位水箱。案例工程中，技術(shù)人員設(shè)計(jì)在6 層以上采用變頻增壓供水方式，中區(qū)和24 層高速提升泵的Q、H參數(shù)分別設(shè)計(jì)為80 m3/h、120 m 和36 m3/h、80 m。技術(shù)人員在實(shí)際工作中為避免供水量變化較大時(shí)出現(xiàn)頻繁啟停現(xiàn)象，在相應(yīng)位置設(shè)置變壓罐1 個(gè)，并依照工頻主泵流量對(duì)變壓罐容積進(jìn)行調(diào)節(jié)[7]。除此以外，技術(shù)人員在實(shí)際工作中可以選用管壁阻力較小的給水管材，并對(duì)管徑進(jìn)行適當(dāng)放大處理，以規(guī)避因阻力造成的損失，同時(shí)通過(guò)對(duì)水泵揚(yáng)程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，最大限度提升設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語(yǔ)

高層建筑工程中，給排水的重要性不斷提升。行業(yè)技術(shù)人員在實(shí)際工作過(guò)程中應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究力度。應(yīng)注意從細(xì)節(jié)層面入手，針對(duì)冷水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)提高對(duì)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)的重視程度。本文研究的案例在應(yīng)用文中設(shè)計(jì)方案后取得了較為顯著的成效，可以為同類建筑工程給排水設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。