超高層建筑給水排水設計中的節能、節材研究

摘要：隨著整個國民經濟的持續快速發展和城市化水平的不斷提高，水資源短缺，電力供應短缺和原材料短缺的矛盾日益凸現。因此，對建筑給水排水設計來說，如何對現有設計進行不斷優化，以求最大限度的節約每一寸管道、節省每一個閥門、降低每一度電力消耗等，就成為擺在廣大給水排水設計者面前的一個不容回避的問題。下面結合超高層建筑給水排水設計中的一些做法，談談在落實貫徹“節能、節材”方面的一些做法，以期和廣大同行共同探討。

關鍵詞：超高層建筑；報警閥；末端試水；雨水管道

項目概況：某超高層綜合樓建筑高度118.8m，地上30層，地下4層。地上部分建筑面積60863m2，地下部分建筑面積12317m2，地下1-4層為設備機房和地下汽車庫，可停放汽車242輛，其中地下2～4層戰時為五級二等人員掩蔽所，地上5層裙房，作餐飲、娛樂和商業用；主樓部分主要做開敞式辦公用。結構形式為框架核心筒結構。

1 避難層集中設置報警閥，省去減壓闕的做法

就建筑高度在120m左右超高層建筑的噴淋系統的報警閥設置來說，通常采用分散設置濕式報警閥的做法：在避難層內設置若干套濕式報警閥，供建筑高區自動噴水滅火系統使用，在地下室內設置若干套濕式報警閥，供避難層以下的低區自動噴水滅火系統使用。同時，根據《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2001-2005)的相關要求，濕式報警閥入口壓力不應大于1.2Mpa，在低區濕式報警閥環狀供水管道入口設置減壓閥組，控制閥前壓力不大于1.2Mpa。

在閉式自動噴水滅火系統設計中，根據計算，噴淋水泵揚程需要1.8Mpa，在整個閉式自動噴水滅火系統的各個組成部分中，結合相關噴淋產品所提供的技術參數，濕式報警閥的最大工作壓力為1.2Mpa，普通玻璃球下垂型噴頭的額定工作壓力為1.2Mpa，出廠試驗壓力為3.0Mpa；一般水流指示器的額定工作壓力為1.2Mpa，出廠密封測試壓力為2.4Mpa；對夾式安全信號蝶閥的額定工作壓力可達1.6Mpa。

此外，根據《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》(GB50261-2005)6.2.1條的規定：“當系統設計工作壓力等于或小于1.0Mpa時，水壓強度試驗壓力應為設計工作壓力的1.5倍，并不小于1.4Mpa；當系統設計工作壓力大干1.0Mpa時，水壓強度試驗壓力應為該工作壓力加0.4Mpa，”那么，當系統工作壓力較大時，采用無縫鋼管以及額定工作壓力較大的閥門等材料即可滿足系統的設計及施工驗收需要。

結合上述壓力數據，在整個閉式自動噴水滅火系統設計中，作為整個系統中的重要一環，相比之下，濕式報警閥的最大工作壓力只有1.2Mpa，小于整個系統的其他組件。有鑒于此，《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2001-2005)才要求濕式報警閥入口壓力不應大于1.2Mpa。

在項目設計中，筆者曾作過如下考慮：如果按照常規設計。采取在地下室和避難層分散設置濕式報警閥的做法，根據設計要求，減壓閥組通常采用兩組并聯，每個報警閥組采用報警閥前后設置控制閥門，并在報警閥前加設過濾器的做法。由于報警閥前后的控制閥門一般采用普通手動閥門，一旦減壓閥出現故障的情況下，控制閥門不具備自動關閉功能。因此，兩組報警閥組通常不具備故障情況下的自動切換功能，只能手動進行切換。此外，由于報警閥分散設置，從一定程度上增加值班人員的工作強度。

為了克服低區上述不足，進一步確保濕式報警閥的安全，經反復考慮，最終決定把濕式報警閥集中設置在避難層，如自動噴水滅火系統原理。由于避難層的建筑高度大約在60m左右，由噴淋水泵揚程減去報警閥和噴淋水泵間的高差(噴淋水泵設在地下三層。)，從而可以確保濕式報警閥閥前壓力小于1.2Mpa，相比之下，由于報警閥在避難層集中設置，無需在閥前設置減壓閥組即可有效保證報警閥不會發生超壓，從而可以充分確保報警閥的安全，進一步提高了整個自動噴水滅火系統的安全程度。

2 屋面雨水落水管兼作噴淋末端試水捧水管道的做法

對于高層框架一核心筒結構的高層建筑，由于高層建筑本身豎向管道較多，必然需要占用標準層有限的建筑面積。那么，就我們給水排水專業來說，能否對現有管道系統進行合理優化，在保證建筑使用功能的前提下，盡可能減少豎向管道數量，既利于節省管材，同時也利于節省建筑空間。

對于高層建筑屋面雨水排水設計，《建筑給水排水設計規范(GB50015-2003)第4.9.26條規定：“高層建筑雨水排水管材宜選用承壓塑料管或金屬管。”同時，筆者也查閱了國內部分超高層建筑的設計實例，屋面雨水排水管道多采用熱浸鍍鋅鋼管。也有部分采用鋼塑復合管。同時，在超高層建筑的噴淋設計中，結合噴淋末端試水裝置的設置位置，需設置專門的噴淋末端試水排水管道。那么，在設計噴淋平面的時候，能否結合屋面雨水排水管道的設置位置(對超高層框架一核心筒結構的建筑，雨水管道通常靠外墻設計。)，在靠近雨水管道處合理設置噴淋末端試水裝置?這樣設計的話，就可以把屋面雨水管道兼做噴淋末端試水排水管道。從理論上看。這樣做應該是可行的。

在該超高層項目設計中，筆者采用了如下做法：屋面雨水管道采用襯塑鋼管，靠建筑外墻設置。在靠近噴淋末端的雨水落水管每層的適當位置(在室內吊頂以上。)引出一根DN50的排水支管(與雨水管道同材質。)，并結合噴淋末端試水排水系統的需要，設置排水漏斗。同時，在該支管上設置控制閥門(設計采用球閥。根據排水需要，不宜設制截止閥。)。當該層需要打開噴淋系統末端試水裝置進行試水時，手動開啟該層雨水管道支管上的控制閥門(該閥門也可自動啟閉。)，排放噴淋試驗用水；當試驗結束時，關閉該閥門，以防止下雨時，屋面雨水從該層排水漏斗處進入室內。采用上述做法，既節省了一趟排水管道，并節減了相關安裝費用，同時也盡可能減少對標準層建筑面積的占用。

3、冷卻塔的設計及節能運行問題

通常對于有中央空調冷卻循環水系統的建筑，結合高層(多層)建筑主樓，裙房和室外場地的關系，合理選擇冷卻塔的擺放位置，對于節省造價、降低日后運行成本有著重要意義。在冷卻塔的設置位置方面，當建筑專業和室外環境允許的情況下。在室外場地上(綠化意內)直接設置冷卻塔也是一個不錯的選擇。顯然，冷卻塔的位置距離空調制冷機組越近，相比之下更節省冷卻循水管道，也必然利于降低冷卻循環水系統的造價和建安成本。同時，冷卻循環水管道長度越小，系統管路的水頭損失必然降低，利于降低冷卻循環水泵的揚程，也就降低了系統日后的運行成本。此外，由于日常地面風速比起高空要小的多。當冷卻塔設置位置越低的時候，冷卻循環水的飄失水量也就越小，利于整個系統的節水。而且，由于冷卻塔設置位置較低，那么冷卻循環水系統的補水系統可充分利用市政水壓完成，避免了冷卻塔補水系統的二次加壓，勢必從一定程度上降低系統日后的運行費用。同時，如果能夠在室外地面上直接設置冷卻塔沒的話，勢必減少了冷卻塔在屋面上所帶來的屋面荷載，節省了結構造價。

結語：

隨著國家資源供需矛盾的日益突出，在設計中采取一切必要措施，充分貫徹“節水、節材、節地、節能、環保”的設計要求，成為擺在每個給排水設計師面前的一個不容回避的責任。這就需要我們在設計中，充分理解設計中的每一個細節。在保證設計功能需要的前提下，從每一個細微之處最大限度的節約每一寸管道、節省每一個閥門，降低每一度電力消耗，充分減少系統建造及運行成本。