高層建筑給排水及消防設計體會

張　謙

摘要：文章闡述了高層建筑給排水工程的特點，總結分析了高層建筑給排水設計中的常見問題，對給水系統，排水系統及消防設計對其組成和布置、系統設計方案運行進行了分析，并結合已有設計實例，探討了在高層建筑給排水及消防設計中的一些問題。

關鍵詞：高層建筑；給排水；消防設計

中圖分類號：TU998文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）11-0120-02

近些年，在國內土地供應緊張的大型城市如上海、重慶、北京、廣州、杭州高層和超高層建筑保持著快速增長的勢頭，超過24米的公共建筑，或包括10層和10層以上的居住建筑都屬于高層建筑。筆者作為一名建筑給排水設計師，根據工程實際設計經驗與體會，結合國家規范要求，對高層建筑給排水系統設計的一些特點展開探討，給水系統設計、排水系統設計、消防系統設計等方面論述了給排水管道設計過程中應注意的問題，以確保給排水系統的良好工況。

一、高層建筑給排水工程概述

高層建筑給排水的特點：高層建筑的建筑標準高。給水排水設備使用人數多，水量大，一旦發生停水或排水管道堵塞事故，影響范圍大；豎向分區多；動力設備多；火災隱患大；高層建筑的排水量大，管道長，管道中壓力波動大。

目前，如何合理地設計給排水及消防系統，對高層建筑日常運行的經濟性，以及消防時的安全性和可靠性是高層建筑給排水設計最主要的問題。當前的高層給排水技術總體上日趨成熟，但也存在許多待解決的問題：（1）新型減壓、穩壓設備的研制與應用；（2）安全可靠經濟實用運行管理方便的供水技術的研究與推廣應用；（3）低成本高效能新型管道材料的開發與應用；（4）高層建筑消防與自動控制技術；（5）提高排水系統過水能力，穩定排水系統壓力的技術措施；為了適應和推動高層建筑的發展，必須不斷改進和提高給排水的技術水平。

二、高層建筑給水系統的設計

高層建筑生活給水系統設計中最為關鍵的是給水方式的選擇，它直接關系到生活給水系統的使用質量和工程造價。根據《建筑給排水設計規范》中相關條文，高層民用建筑生活給水系統應豎向分區，且各分區最低衛生器具配水點處靜水壓力不宜大于0.45MPa；水壓大于0.35MPa的入戶管，宜設置減壓閥。另外應該合理確定給水系統垂直分區，保證給水設備衛生器具的正常使用，避免壓力過高，出現不必要的能量浪費。給水器材出水過猛，當啟閉這些器材時易產生水擊，使管網產生噪聲、振動甚至管件破裂，致使衛生潔具給水零件容易破壞。

就目前我國城市給水狀況而言，水壓一般只能滿足建筑五至六層的生活用水要求，對于高層建筑，城市市政給水管網的水壓就不能滿足高區部分生活用水的要求，絕大多數采用分區給水方式，因此合理劃分生活給水系統豎分區，也是生活變頻調速供水設備節能的重要因素，分區內層數較多，則會造成變頻設備設計流量加大，在用水量較小的情況下，需開啟水泵的負荷增加；另外，由于分區內系統壓力較高，入戶管設置減壓閥的層數增加，耗能也相應變大。以筆者的實際經驗來看，針對不同的高層建筑，給水方式主要有以下幾種：

1．分區串聯給水方式。如圖1a）所示，各區設置水箱和水泵，各區水泵均設在技術層內，自下區水箱抽水供上區用水。

2．分區并聯給水方式。如圖1b）所示，每一分區分別設置一套獨立的水泵和高位水箱，向各區供水。其水泵一般集中設置在建筑的地下室或底層水泵房內。

3．分區減壓給水方式。如圖2a）所示為減壓水箱減壓給水方式，是由設置在底層（或地下室）的水泵將整幢建筑的用水量提升至屋頂水箱，然后分送至各分區減壓水箱減壓后再供下區使用。

4．減壓閥減壓給水方式。如圖2b）所示為減壓閥減壓給水方式，是由設置在底層（或地下室）的水泵將整幢建筑的用水量提升至屋頂水箱，然后再經各分區減壓閥減壓后供各區用水。

5．分區無水箱給水方式。如圖3所示為分區無水箱給水方式，各分區設置單獨的變速水泵供水，未設置水箱，水泵集中設置在建筑物底層的水泵房內，分別向各區管網供水。

工程實例：浙江臺州某商住綜合樓（建筑面積4.2萬m²）地下1層，地上18層，地面上高度56m。該建筑供水高度達60多米，按照常規設計理念和傳統的設計手法，上部供水大多采用底部水池、水泵加中間中轉水箱、中轉水泵（加壓）至最高用水點的設計方法。

這種傳統設計方法其優點是：（1）各分區供水段壓力較小，對管材質量要求較低；（2）各供水區段有一定的水箱調節容積，能保證在輸水故障時，有限延時供水時間。

它的缺點是：（1）上區供水受下區供水故障影響，安全度較差；（2）中轉水箱、中轉水泵需要占用中間樓層面積，且防振、噪聲問題也很難解決；（3）中轉水箱存在二次污染問題。

經過認真分析比較，大膽采用無水箱給水方式，采用變頻給水設備直接供水方式，其優點有以下幾點：減少了供水環節，從而提高了供水安全度；減少了二次污染；不占用中間樓層面積，減少了建設成本，提高了業主效益；避免了中轉水泵產生振動和噪聲從而給放置水泵的附近樓層帶來的不利影響。

三、高層建筑排水系統的設計

建筑內部的排水系統直接影響著人們的日常生活和生產，在設計過程中應首先保證排水的通暢和室內良好的居住環境，避免疾病的傳染。尤其對于高層建筑的排水立管，因排水量大，建筑高度高，合理地設置排水通氣系統和消能裝置，對增加立管排水流量，保證排水系統的通暢有著重要的意義。

由于高層建筑衛生潔具排水系統連接管的立管較長，底層排水壓力大，易使下層衛生潔具發生排水噴濺；衛生潔具屬于間斷排水，使排水方向的前行管道系統產生正壓，水流下降過程中，后續管道產生負壓形成抽吸，均可能使管道系統發生水噴濺和水封水抽吸。一般10層及以上的建筑生活污水立管應設置專用通氣體立管，從最高層算起，污水管道每隔六層設置消能裝置，每隔三層設結合通氣管同主通氣立管相連接。

故筆者在該商住綜合樓建筑排水系統采取了下列措施：（1）高層建筑的一、二層單獨排水；（2）排水管系統加強通氣，保持管系內氣壓平衡，采用專用通氣管或新型排水管道系統；（3）排水立管采用乙彎消能措施；（4）污水、廢水應分開設置立管排放，以便于廢水回收和進行污水處理。采用了生活廢水和生活污水分流制，廢水系統即中水原水系統；生活污水系統包括衛生間沖廁、洗衣房排水、廚房、餐廳及地下車庫排水；廚房餐廳排水及地下車庫排水經隔油池處理后排放。

四、高層建筑消火栓系統的設計

建筑物內容消火栓一般包括：消火栓箱、消火栓、水龍帶、水槍。對于商住樓中的住宅部分， 消火栓在消防電梯前室設置，并且每一層有兩股水柱同時到達室內任何部位的要求。另外，消火栓給水系統中應按照設計要求和規范規定在需減壓處設置減壓孔板等減壓裝置，避免消火栓栓口的靜水壓力過大，引起消火栓拴潤的損壞。消火栓栓口的靜水壓力超過0.8MPa時，采取分區給水系統，大于0.5MPa時，則設置減壓孔板等減壓裝置。該商住綜合樓設計室內消火栓消防水量為40L/s，室外消防水量為30L/s，火災延續3h，室內消防水量由屋頂水箱和消防加壓水泵聯合供應。屋頂水箱儲存18m3消防水量，在水箱間內設有2臺穩壓管道泵（一用一備）和1個氣壓水罐用以確保消火栓。在管網安裝完畢后，進行強度試驗和嚴密性試驗。

五、結語

1．采用變頻水泵直接供水的新方法，提高了供水安全度、減少了二次污染、不占用中間樓層面積，減少了管道等其他的配套投資建設成本，節省了大量的資金。

2．在保證室內排水的通暢的前提下，做好中水回用系統的應用，節約水資源，減少水處理成本。

3．消火栓系統的設計必須嚴格按照規范的要求，滿足水量，水壓的要求，定期對消防系統進行檢驗，確保高層建筑的安全。

總之，建筑給排水設計的好壞直接影響到人們的生活質量和生活環境，所以在設計過程中除了滿足相關規范要求外，設計者還需要從使用效果上精心考慮，不斷總結和完善設計技術，達到設計安全、合理、經濟的目的。

參考文獻

[1]劉永剛．住宅建筑給排水設計的若干問題探討[J]．山西建筑，2006，32（18）.

[2]陳秋植．中區大廈給排水系統的設計[J]．給水排水，2002，（1）．

[3]成純贊．建筑給排水工程中若干通病及其防治[J]．給水排水，2006，（3）．

作者簡介：張謙（1973－），男，浙江仙居人，浙江省仙居縣建筑設計所工程師，研究方向：給排水。