高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)

楊建青 劉 義

1 建筑給排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

建筑給排水包括:衛(wèi)生設(shè)備系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、配水系統(tǒng)、引入系統(tǒng)、調(diào)控系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、儲(chǔ)水池系統(tǒng)、水箱系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成的給水系統(tǒng)和污水管理系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、通氣管系統(tǒng)、水封系統(tǒng)、處理系統(tǒng)構(gòu)成的排水系統(tǒng)。

2 高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)方法

高層建筑給水排水工程與多層建筑和低層建筑給水排水工程相比,基本的理論和計(jì)算方法是一致的,但因高層建筑層數(shù)多,高度大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。近年來(lái)建筑給水工程設(shè)計(jì)方法得到改進(jìn)。

例:給一個(gè)高層建筑為15層的樓房設(shè)計(jì)給排水:

住宅樓為框架結(jié)構(gòu),共15層,層高2.9 m,室外給水管網(wǎng)位于建筑物的北側(cè),距離外墻為10 m,接管點(diǎn)埋深1.6 m,管徑400 mm,管材為球墨給水鑄鐵管,常年提供 0.3 MPa的水頭;室內(nèi)糞便污水需要經(jīng)過(guò)化糞池處理方可排入市政管網(wǎng),室外排水管網(wǎng)位于建筑物的南側(cè),埋深2 m,管徑600 mm,管材為聚乙烯雙壁波紋排水塑料管。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

生活用水定額:qd=150 L/(人?d);最大小時(shí)生活用水量:Qh=4.92 m3/h;最高日用水量:Qd=47.25 m3/d;小時(shí)變化系數(shù):kh=2.5;每戶(hù)人口:m=3.5人;共90戶(hù);室內(nèi)消防用水量:10 L/s;消防水箱水量為火災(zāi)前10 min的水量6 m3;貯水池內(nèi)的消防水量:按火災(zāi)延續(xù)2 h的水量計(jì);雨水重現(xiàn)期:2年。

2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.2.1 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管道采用鋼塑復(fù)合管(內(nèi)襯塑外鍍鋅)螺紋連接,進(jìn)行干管安裝、立管安裝、支管安裝,管道安裝完畢需進(jìn)行水壓試驗(yàn),壓力設(shè)在1.0 MPa,并對(duì)安裝好的管道做好防腐和保溫工作,沖洗管道對(duì)其進(jìn)行管道通水試驗(yàn)。

根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》上衛(wèi)生器具的最大靜水壓力不得超過(guò)0.35 M Pa,因此高層建筑給水系統(tǒng)必須分區(qū)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給定了市政給水管網(wǎng)提供常年的水壓為0.3 MPa。根據(jù)給水最小所需壓力估算方法:第1層0.10 MPa,第2層0.12 M Pa,2層以上增加1層,壓力需增加0.04 MPa。得 0.30 MPa的壓力能直接供到第6層還多0.02 MPa。所以1層～6層為一個(gè)區(qū),上面7層～15層為一個(gè)區(qū),總共就兩個(gè)區(qū)。1層～6層用市政管網(wǎng)直接供水,其中底層和2層～6層單獨(dú)設(shè)立管。

考慮到此設(shè)計(jì)對(duì)象是15層的高層建筑。市政管網(wǎng)提供的壓力不能全部直接供水,所以必須對(duì)生活用水進(jìn)行提升或加壓。高層建筑設(shè)計(jì)一般都使用高位水箱供水,供水壓力比較穩(wěn)定,此設(shè)計(jì)也使用高位水箱;又因此設(shè)計(jì)面向高層民用住宅樓,通過(guò)查看平面圖紙,根據(jù)建筑物的布置情況和樓層的承載力情況及水箱本身占用大量的建筑面積,即在樓層中間沒(méi)有建筑面積可允許安置水箱,串聯(lián)供水不可實(shí)現(xiàn),因此高區(qū)的供水應(yīng)在地面用泵抽升到高區(qū)水箱。根據(jù)上述原由,初步擬定以下兩個(gè)給水方式。簡(jiǎn)圖如圖1所示。

方案比較:

方案(一)與方案(二)相比管材使用量、工程投資相對(duì)較少,但它對(duì)減壓閥的質(zhì)量要求相對(duì)較高,一旦減壓閥受損或使用性能降低,低區(qū)的靜水壓力會(huì)迅速增加,影響衛(wèi)生器具的使用。方案(二)采用低區(qū)市政管網(wǎng)直接供水,消除了通過(guò)依賴(lài)減壓閥降低靜水壓力來(lái)減少低區(qū)供水的現(xiàn)象。基于工程質(zhì)量和供水水質(zhì)及水壓的可靠性,最終選擇方案(二)。

2.2.2 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

室內(nèi)排水系統(tǒng)為污水、廢水合流系統(tǒng),地上部分直接排出室外,地下部分分段設(shè)置集水坑把地下室污水、廢水匯集于坑內(nèi),利用潛水泵由集水坑自動(dòng)控制將其提升至室外。

為了保護(hù)存水彎水封性能,保持排水系統(tǒng)內(nèi)的空氣壓力與大氣壓取得平衡,使排水管內(nèi)排水暢通,向排水管內(nèi)通入新鮮的空氣,保持管內(nèi)的換氣,防范因室外管道系統(tǒng)積聚起來(lái)的有害氣體而傷害到養(yǎng)護(hù)人員、引發(fā)火災(zāi)和腐蝕管道等隱患,還應(yīng)減少排水系統(tǒng)的噪聲,在排水系統(tǒng)中設(shè)置通氣管。可根據(jù)情況擬定排水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

方案比較:

方案(二)設(shè)有專(zhuān)門(mén)的通氣立管,雖然通氣能力較好,但造價(jià)明顯大于方案(一)。

2.2.3 室內(nèi)消防工程

室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)有:分區(qū)、不分區(qū)兩種方式。消火栓的靜水壓力超過(guò)0.80 MPa時(shí)就需要分區(qū)供水,而本設(shè)計(jì)是15層的小高層,高度不超過(guò)50 m,靜水壓力小于0.80 MPa,可以不分區(qū)。同時(shí)本設(shè)計(jì)的建筑是15層小高層民用住宅樓,造成火災(zāi)的隱患少,人員疏散也快,撲救難度不大,高壓消防給水無(wú)須設(shè)置常年的。綜上所述,擬定消火栓給水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

設(shè)置專(zhuān)用的消防泵,從貯水池內(nèi)抽取消防水,可用生活給水箱在火災(zāi)發(fā)生初期10 min提前給水,并設(shè)置止回閥,既消除了消防水箱對(duì)樓層負(fù)荷,又可減少工程投資。此設(shè)計(jì)是15層小高層,層高2.9 m,總樓高不超過(guò) 45 m,根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定消防栓的最大靜水壓力不超過(guò)0.8 MPa,此設(shè)計(jì)無(wú)須分區(qū)消防供水,可利用消防泵直接供水滿(mǎn)足條件。

2.2.4 室內(nèi)熱水工程

應(yīng)根據(jù)建筑物的用途、熱源的供給情況、熱水用量和衛(wèi)生器具的布置情況進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定何種熱水供應(yīng)方式。熱水供水方式有如下幾類(lèi)。按供應(yīng)范圍不同有:集中供熱、局部供熱、區(qū)域供熱。擬定熱水供應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4。

方案比較:

兩個(gè)方案均設(shè)有回水循環(huán)系統(tǒng),從造價(jià)上方案(二)造價(jià)較大,方案(二)采用燃?xì)馍鸁嶙鳛闊崦?熱媒系統(tǒng)比方案(一)的電加熱系統(tǒng)復(fù)雜且有污染產(chǎn)生,電加熱方便環(huán)保。綜合考慮選擇方案(一)。

3 目前建筑給排水存在的問(wèn)題

3.1 控制超壓出流產(chǎn)生的水量浪費(fèi)

生活給水系統(tǒng)按規(guī)定豎向分區(qū)后仍然存在著部分衛(wèi)生器具配水點(diǎn)水壓偏大的問(wèn)題,而這是常常被忽視的。衛(wèi)生器具的額定流量少于單位時(shí)間內(nèi)的出水量,影響給水系統(tǒng)正常分配水的流量。如不采取減壓節(jié)流措施,將造成水資源浪費(fèi)、水壓過(guò)高、漏水量增加等弊病,同時(shí)易產(chǎn)生水擊、噪聲和振動(dòng),致使管件損壞和破裂。這些水量的浪費(fèi)不容忽視。

3.2 管道和閥門(mén)的損壞

我們可看到的路邊給水管道在管子接縫處及法蘭、閥門(mén)連接處向外冒水,而我們看不見(jiàn)的地下更不知有多少漏水處。管道受損及腐蝕,閥門(mén)不嚴(yán)等問(wèn)題導(dǎo)致大量水流失。

3.3 熱水系統(tǒng)浪費(fèi)水量巨大

建筑熱水供應(yīng)已成為建筑給水的重要部分,由于設(shè)計(jì)不當(dāng),其浪費(fèi)已非常嚴(yán)重,造成一定損失。所以給水系統(tǒng)供水應(yīng)保證冷熱水壓力均衡,采用循環(huán)系統(tǒng)以確保每戶(hù)開(kāi)龍頭就有熱水,降低水量浪費(fèi)。

4 我國(guó)建筑給排水節(jié)水措施

4.1 提高用水效率

1)嚴(yán)格執(zhí)行生活用水量定額標(biāo)準(zhǔn),飲用水、生活用水、景觀用水、綠化用水按各個(gè)水質(zhì)要求分別供給。

2)采用節(jié)水系統(tǒng),如節(jié)水的衛(wèi)生器具,利用限制衛(wèi)生器具的流出水頭、紅外線(xiàn)感應(yīng)龍頭和便器等。

3)選擇一個(gè)可再生能源,如風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、海洋能、地?zé)崮堋⑸锬艿确腔茉从糜诮ㄖ臒崴?yīng)。對(duì)于不同的場(chǎng)合采用不同的熱源形式。

4.2 雨水的利用

利用雨水收集系統(tǒng)再循環(huán)得到符合標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)進(jìn)行綠化澆灌,處理后的雨水還可用于沖洗廁所,這不僅可減少用水量還可減輕污染。提高地基的保水能力,合理規(guī)劃雨水流經(jīng)途徑,引入雨水沉淀池再利用。

4.3 污水排放和二次利用

建筑中水系統(tǒng)是典型的資源可持續(xù)利用裝置,將建筑物產(chǎn)生的污水、廢水加以收集并對(duì)其處理,在節(jié)省資源和保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上對(duì)生活污水和廢水的重復(fù)利用。

4.4 節(jié)水指標(biāo)

節(jié)水指標(biāo)有三類(lèi):

1)雨洪水利用率:常年降雨量除以使用或收集量;

2)水使用率:正常使用量除以使用量;

3)循環(huán)量:一次性用量乘以循環(huán)次數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

在給排水設(shè)計(jì)時(shí),我們應(yīng)正確合理的選擇系統(tǒng)和方案,以達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的,確保水資源的合理利用。

[1] 宋旭東,黃 芳,王如華,等.住宅建筑中給排水管道設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)西部科技,2006(22):18-19.

[2] 沈其祥.淺談建筑給排水中的節(jié)水措施[J].西南給排水,2007(4):25.

[3] 魏 娜,程曉如,劉宇鵬.淺談建筑給排水中的節(jié)水措施[J].建筑設(shè)備,2006,26(2):111-112.

[4] 張 靜,杜洪濤.淺談節(jié)水技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑科技與管理,2009(9):83-84.

[5] 陳耀宗.建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992.

[6] 程文義.建筑給排水工程[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.

[7] 岳秀萍.建筑給排水工程[M].北京:中國(guó)建工出版社,1997.

[8] 王增長(zhǎng).建筑給水排水工程[M].第5版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.