高層建筑給水排水工程優化設計探討

吳海珊

摘要：本文簡單介紹高層建筑的給水排水的思路和特點，對高層建筑常用的幾種給水方式詳細述，重點提出了對高層建筑的給排水工程的設計優化提出建議，從而為使高層建筑的可靠順暢的給水排水提供了依據。

關鍵詞：高層建筑；給水排水；氣壓罐；變頻泵；優化設計

隨著經濟和建筑技術的發展，我國的建筑高度在逐漸的增加，在21世紀的今天，人們對于居住條件的要求也越來越高，因此，建筑中設備的完善和功能的齊全成為了建筑的全新發展方向。在高層建筑中對于用水的要求相對較高，排水量較大，因此在進行高層建筑中的給排水設計時就需要進一步的優化，保證其使用效果和使用質量。

在高層建筑中的給水排水系統主要包括給水系統、排水系統和消防系統，在高層建筑中具有排水設備較多和管線種類復雜等特點。在我國現有的建筑技術中，由于存在的技術要求缺乏統一性，各種施工標準同時存在，因此就要嚴格控制設計階段和施工階段的質量，對計算和設備的選擇使用進行嚴格把關。在現行的高層建筑給排水設計和施工中仍然存在不少的問題。例如不能夠滿足給排水的設備適用要求和后期的維護與管理條件，對于新型的材料不能進行有效的利用等。

一、高層建筑給水排水特點

在高層建筑中，潛在的火點較多，因此發生火災的可能性較大，受外在條件的影響，火勢的蔓延速度較快，在進行火災撲救時的難度更大。因此在進行高層建筑的給排水設計時要進行嚴格的防火材料的選擇和給排水以及消防設計。在高層建筑中的排水量較大，所用排水管的數量較多、管道長度較遠，在使用中的管道波動性較大。使用新型的管道系統或進行通氣管系統的設置能夠有效地提高建筑中給排水系統的質量，使管道中的壓力保持穩定。在進行管道材料的選擇時，要選擇耐用性較高和接口是柔性接口的材料。在高層建筑中，給水系統的靜壓力較大，采用傳統的供水方式方法會使管道及配件受到影響，采用豎向分區的供水方法能夠有效減少靜水產生的壓力，使給水系統能夠正常進行。在高層建筑中的震動和噪聲的污染源較多，因此就需要提高管道的防震和防噪音技術，延長使用壽命。

二、高層建筑給水設計優化

（一）常見的給水方式

1.氣壓罐給水方式

氣壓罐給水的給水方式，在結構上通常依靠離心水泵和氣壓罐。氣壓罐起到了蓄能的作用，當系統水壓大于容器內空氣壓力時，系統水就擠入罐體內存儲起來。當系統水壓較小時，罐內的水則會在壓力作用下被送到一定的垂直幾何高度，補回系統，水泵機組的工作方式就通過循環啟動和軟啟動從而實現無塔供水。這種壓力給水方式無需水箱與水塔等設備，能自動控制，罐內水不易受污染，方便統一管理，而且它的載荷小，適用地域廣泛。但它具有的供水壓力周期性波動，儲水量有限，需頻繁啟動水泵等缺點。

2.高位水箱給水方式

采用高位水箱主的給水方式主要依靠水泵和水箱抽水和使用。高位水箱的方式可分為：并聯供水式、串聯供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。水箱中的水來源主要是在泵房內的水泵抽水。和氣壓罐給水方式相比較，啟動水泵的次數較少，箱內的儲水量比氣壓罐多，供水的壓力穩定，因此在進行設計時就需要更加復雜的結構和更高的投資費用。

3.減壓分區給水方式

減壓分區給水是分區供水方式的一種，利用減壓閥或各區的減壓水箱的減壓達到減壓的目的設備在運行過程中，水泵將水直接送入頂層的水箱，各區分別不再設置水箱，提高了建筑面積的利用率，而且減壓閥設備和管道系統價格低，安裝方便，使其供水可靠，節約了投資與維護成本。但下區供水壓力小損失較大，水泵能源消耗較大。在實際的使用情況下可通過一些可調式的減壓閥來調節。

4.變頻泵無水箱給水方式。

在無水箱水泵直接供水系統中，目前普遍采用變頻調速供水裝置。通過改變電機定子的供電頻率來改變電機的轉速，從而使水泵的轉速發生變化。調節水泵的轉速，可以改變水泵的流量、揚程和功率，使出水量適應用水量的變化，并使水泵變流量供水時保持高效運行。變頻調速水泵的運行通常是控制水泵出水管處壓力恒定。因變頻調速水泵的變速、變流量只有在一定的范圍內才能保持高效運行，故選用調速水泵與恒速水泵組合供水方式可取得更好的節能效果。為避免給水系統在小流量用水時，水泵的工作效率低，可選用配有小型水泵和小型氣壓罐的變頻調速供水裝置，在系統用水量小時變頻調速水泵停止運行，利用小型氣壓罐供水。高層建筑應按照供水安全可靠、技術先進、經濟合理的原則確定給水方式。

（二）給水管道的布置與敷設

確保供水安全、力求經濟合理、保護管道不受損壞、不影響生產和建筑物的使用、便于安裝維修。給水管道的敷設有明裝、暗裝兩種形式。暗裝給水宜設在地下室、頂棚或管溝內，立管可敷設在管井內。

明裝給水管道盡量沿墻、梁、柱平行敷設。

三、高層建筑消防設計優化

高層建筑消防給水受建筑高度影響，必須遵循“預防為主，消防結構合”的方針，滅火劑以水為主、其他滅火劑為輔。高層建筑必須設置室內、室外消火栓給水系統。高層建筑消防設計的主要內容有：室內外消火栓系統，自動噴水滅火系統，滅火器系統、氣體滅火系統等。消防用水可由城市自來水、消防水池或天然水源供給。消防用水量計算，應根據建筑性質、建筑防火類別進行水量計算?；馂陌l生時，為撲滅火災，有大量水流向低處，因此，消防電梯和消防泵房必須采取必要的排水措施。為確保消防供水安全，供高層建筑室外消防給水管網應布成環狀，且進水管不宜少于兩條。

四、排水設計優化

在高層住宅建筑中，衛生間作為滿足人們日常生活中各種衛生要求、作為給排水一個重要組成部分，其排水方式對管道維護及居住環境起著重要的作用。

傳統衛生間排水方式采取的是下排式。其化點是管道無需預埋，管道及維護方便，缺點是對樓下層用戶產生干擾，以及影響樓下用戶衛生間凈層高度，特別是管道排水的噪聲的干擾。

廣西工程設計中，廣泛采用衛生間底板下沉的做法。作者在楓橋荔苑住宅樓等工程設計中常采用衛生間底板整體下沉、后排式的方式。

1.底板下沉排水方式

在廣西工程設計中常采用是底板下沉排水方式。其排水方式是將衛生間樓板全部下沉500mm。

下沉排水方式做好衛生間的防水是關鍵，且在降層內做好二次排水，將衛生間降層內的積水引流至立管中。

底板下沉排水方式相對于下排水方式，底板下沉排水衛生間無管道外露，衛生間器具布置靈活，占用下層空間少，提高衛生間的有效凈高，清理及維護不打擾下層用戶，水流噪聲減少?，F采用空心隔板進行砌筑，管道發生堵塞時，維修方便，且減少結構荷載，與以往煤渣回填，造成結構荷載增大，維修困難，工作大量，優點顯著。

綜合比較以上向種排水方式，底板下沉排水方式適合現代的高層住宅。

2.地漏與存水彎的配合

排水管道中存在著一些有毒有害的氣體，為了避免這些氣體進入室內污染環境，影響人們的身心健康，在衛生器具應裝上存水彎裝置。

作者所在的上班場所，洗手盤沒按要求安裝存水彎，造成整層辦公場地造成嗅氣外泡，影響人們的身心健康及環境的污染。

規范上沒有規定排水地漏一定要設存水彎，但這確實能影響用戶使用。全國通用給水排水標準圖集上將帶水封的圓形鐘罩式地漏分為了甲、乙、丙、丁四種，雖然標準圖上對存水部分的高度都作了具體規定，但都有一個存水量小，水封易因水的蒸發而被破壞的毛病。且往往制造和安裝時達不到設計的要求。凡是室內承接有糞便污水的排水系統的地漏.均應配套存水彎，此可有效地防止串味現象。

3.室內排水管最小管徑

經過實驗論證在地面以下敷設的排水管最小管徑宜為DN75，那樣并不需要多增加多少投資，也不占用使用空間，但卻方便使用和維修。對于樓房合糞便污水的底層排出橫管，使用Dg150為最小管徑更適合中國國情。一般這段橫管長度不大，由Dg100改為Dg150也不會增加很多投資，但卻能極大地減少管道的堵塞機會。而改變管徑位置宜設在立管地面以下的地方，這樣并不影響地面以上的空間。

參考文獻：

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[2]高層民用建筑設計防火規范 GB 50045-95（2005年版）

[3]建筑給水排水設計GB50015-2003（20009年版）。

[4]李亞鋒 高層建筑給水排水工程 北京： 化學工業出版社2004.