探討高層建筑給排水設(shè)計(jì)

彭文斌

（廣東粵建設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

探討高層建筑給排水設(shè)計(jì)

彭文斌

（廣東粵建設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

建筑給排水與人們的生活息息相關(guān)，優(yōu)質(zhì)的安裝施工質(zhì)量和科學(xué)的管理是保障管網(wǎng)系統(tǒng)高效安全運(yùn)行的必要條件，而且也可以改進(jìn)和彌補(bǔ)設(shè)計(jì)施工中的不足。文章對(duì)幾種給水方式進(jìn)行了分析。

高層建筑；給排水；設(shè)計(jì)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市化水平的不斷提高，水資源短缺、電力供應(yīng)短缺和原材料短缺的矛盾日益凸現(xiàn)。尤其是在排水管堵塞或半堵塞的情況下，使房?jī)?nèi)的高檔裝修和貯放的物品浸水，造成經(jīng)濟(jì)損失，發(fā)生多次糾紛，后果嚴(yán)重。所以，研究建筑給排水的設(shè)計(jì)思路顯得尤為重要。

1 高層建筑生活供水方式

高層建筑不同于其他建筑，具有層數(shù)多、高度大、功能復(fù)雜、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，超高層建筑基本每隔15層會(huì)設(shè)置一個(gè)避難層兼設(shè)備層，可利用避難層設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱供水。基本上可以30層（差不多100 m以內(nèi)）設(shè)成一個(gè)大區(qū)，這樣有兩種做法：

（1）每個(gè)大區(qū)在避難層（首個(gè)大區(qū)在地下室）設(shè)四套變頻泵分四個(gè)小區(qū)往上供水。

（2）每個(gè)大區(qū)在避難層（首個(gè)大區(qū)在地下室）設(shè)兩套變頻泵分兩個(gè)小區(qū)往上供15層，同時(shí)采用重力流往下供15層（首個(gè)大區(qū)沒(méi)有此情況）中間轉(zhuǎn)輸水箱兼高位重力水箱?？梢詽M足每個(gè)用水點(diǎn)水壓在0.5～0.5 MPa之間。變頻泵采用壓力自動(dòng)控制，而轉(zhuǎn)輸水泵采用水位控制。這樣基本上可以每隔一個(gè)避難層設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱，有效減少機(jī)房占用面積。住宅的避難層設(shè)的比較少，一般也可以這樣設(shè)計(jì)。采用上述系統(tǒng)給水設(shè)備及管材最大承壓一般為30層的高度，系統(tǒng)承壓不會(huì)超過(guò)1.6 MPa，目前的技術(shù)及設(shè)備承受此壓力還是比較安全的。

2 高層中間轉(zhuǎn)輸水箱的計(jì)算

在超高層建筑中一般都是采用轉(zhuǎn)輸水箱來(lái)供水的（個(gè)別高度不高的建筑可以直供的除外），中間轉(zhuǎn)輸水箱包括消防轉(zhuǎn)輸水箱和生活轉(zhuǎn)輸水箱兩部分。

消防的中間轉(zhuǎn)輸水箱在《國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——給水排水》（2003年）中規(guī)定：采用水泵轉(zhuǎn)輸串聯(lián)時(shí)，中間轉(zhuǎn)輸水箱同時(shí)起著上區(qū)輸水泵的吸水池和本區(qū)消防給水屋頂水箱的作用，其儲(chǔ)水容積按15～30 min的消防設(shè)計(jì)水量經(jīng)計(jì)算確定，并不宜小于60 m3。假如超高層建筑消火栓用水量為40 L/s，自動(dòng)噴水量為 30 L/s，則中間轉(zhuǎn)輸水箱的容積＝（40＋30）×10×60＋（40＋30）×5×60＝63 000（L），其中10 min水量為本區(qū)屋頂消防水箱的水量，5 min為上區(qū)水泵吸水池的水量，如還有其他消防系統(tǒng)則把有可能在火災(zāi)時(shí)同時(shí)啟動(dòng)的消防系統(tǒng)的水量疊加計(jì)算，作為中間轉(zhuǎn)輸水箱容積。

生活給水系統(tǒng)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50016－2003）第37.8條規(guī)定：生活用水中途轉(zhuǎn)輸水箱的轉(zhuǎn)輸調(diào)節(jié)容積宜取轉(zhuǎn)輸水泵5～10 min的流量。作為生活給水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輸水箱，其作用有兩個(gè)：一是為上區(qū)加壓水泵的吸水井，此部分水量為上區(qū)水泵3～5 min的出水量；二是為下區(qū)轉(zhuǎn)輸泵的調(diào)節(jié)容積，即保證初級(jí)水泵每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)不大于6次的調(diào)節(jié)水量，如上區(qū)水泵的流量為8 L/s，轉(zhuǎn)輸水泵的流量也為8 L/s，則轉(zhuǎn)輸水箱容積＝8×5×60＋8×10×60＝7 200（L）。此為采用變頻供水系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算方法。如系統(tǒng)為重力供水系統(tǒng)，則中間轉(zhuǎn)輸水箱除作為上區(qū)水泵的吸水井外，還需要儲(chǔ)存本區(qū)用水的調(diào)節(jié)容積，一般此部分調(diào)節(jié)容積按水箱重力供水服務(wù)區(qū)域最大時(shí)用水的50%計(jì)，兩部分疊加計(jì)算為重力供水系統(tǒng)中間轉(zhuǎn)輸水箱的容積。

3 消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045－95，2005年版）以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”第1.05條規(guī)定，當(dāng)高層建筑的建筑高度超過(guò)250 m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門(mén)組織專(zhuān)題研究、論證。所以超過(guò)250 m的超高層建筑防火措施可以參考“高規(guī)”設(shè)計(jì)，然后提交國(guó)家消防主管部門(mén)組織專(zhuān)題研究、論證。

對(duì)100～250 m的建筑基本就是按照“高規(guī)”進(jìn)行防火設(shè)計(jì)了。消火栓按規(guī)范列表取值，并設(shè)置消火栓箱；噴淋按“高規(guī)”第7.61條設(shè)計(jì)。目前我們的水泵、閥門(mén)、管材都可以達(dá)到2.5 MPa，當(dāng)然管材要選無(wú)縫鋼管為宜。這樣一般100～150 m之間的建筑可以在地下室設(shè)水池泵房，因高低區(qū)供水的壓力差別比較大，筆者建議宜分開(kāi)設(shè)置水泵供水。水泵按高低區(qū)分開(kāi)設(shè)，這時(shí)水泵的控制可能高低區(qū)同時(shí)啟動(dòng)，電氣設(shè)計(jì)要考慮高低區(qū)水泵同時(shí)啟動(dòng)的可能。150～250 m之間的建筑采用轉(zhuǎn)輸水箱供水。250 m以上建筑可以結(jié)合結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置消防給水系統(tǒng)，一般建筑高度達(dá)到一定的高度時(shí)結(jié)構(gòu)要考慮防止晃動(dòng)，這時(shí)要把消防水箱設(shè)置在屋頂，這樣100 m以下按我們正常的高層建筑設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，100 m以上采用屋頂水箱常高壓給水系統(tǒng)（生活給水也可以這樣考慮）供水，屋頂最高幾層壓力不足采用局部加壓；同樣，要考慮高低區(qū)同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)的可能。

在超高層建筑消防設(shè)計(jì)中水泵接合器的設(shè)置也存在一些問(wèn)題?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045－95，2005版，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”）7.452條規(guī)定，消防給水為豎向分區(qū)供水時(shí)，在消防車(chē)供水壓力范圍內(nèi)的分區(qū)，應(yīng)分別設(shè)置水泵接合器；其條文說(shuō)明明確提出：只有采用串聯(lián)給水方式時(shí)，上區(qū)用水由下區(qū)水箱抽水供給，可僅在下區(qū)設(shè)水泵接合器，供全樓使用。《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084－2001，2005年版，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“噴規(guī)”）10.42條規(guī)定，當(dāng)水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點(diǎn)處作用面積的流量和壓力要求時(shí)，應(yīng)采用增壓措施；其條文說(shuō)明提出：根據(jù)某些省市消防局的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定在當(dāng)?shù)叵儡?chē)供水能力接近極限的部位，設(shè)置接力設(shè)施。可以看出，根據(jù)“高規(guī)”，在消防車(chē)供水范圍之外的消防分區(qū)，無(wú)論是消火栓系統(tǒng)還是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，均可不再設(shè)置水泵接合器；但是根據(jù)“噴規(guī)”，在超出消防車(chē)供水范圍之外的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的消防分區(qū)需要設(shè)置接力設(shè)施。在超高層建筑中從消防安全的角度考慮建議消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均設(shè)置水泵接合器。設(shè)置水泵接合器可以有兩種做法：第一種方法就是設(shè)置接力泵進(jìn)行接力供水（可以參考“噴規(guī)”10.42條的條文解釋圖例進(jìn)行設(shè)計(jì)）；另一種方法就是從水泵接合器的主要用途上考慮如何設(shè)置，水泵接合器的主要用途是室內(nèi)消防水泵發(fā)生故障或遇到大火室內(nèi)消防用水不足時(shí)，供消防車(chē)從室外消火栓取水，通過(guò)水泵結(jié)合器將水送到室內(nèi)消防給水管網(wǎng)，供滅火使用。從這個(gè)角度出發(fā)我們可以在消防水泵上進(jìn)行考慮，故建議設(shè)置柴油泵作為消防系統(tǒng)的備用泵，以避免在電力故障時(shí)消防加壓泵不能工作。柴油泵的國(guó)家制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定柴油泵本身的油箱儲(chǔ)存燃料為柴油泵運(yùn)行 3h 的燃料，因此不必要考慮另外再儲(chǔ)存燃料。所以在消防車(chē)供水范圍內(nèi)的消防分區(qū)的消防加壓泵采用電力泵作為備用，在消防車(chē)供水范圍之外的消防加壓泵設(shè)置柴油泵作為備用泵。在超高層建筑消防車(chē)供水范圍之外的火災(zāi)發(fā)生且室內(nèi)用水量不足時(shí)，首先由消防車(chē)在室外消火栓取水加壓送水至中間轉(zhuǎn)輸水箱，再由消防加壓泵加壓供水滅火，如此時(shí)電力泵發(fā)生故障，則柴油泵即可投入滅火工作。

4 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超高層建筑排水系統(tǒng)最主要的問(wèn)題在于如何解決水氣混合兩相流的順暢。在排水過(guò)程中首先要考慮高樓層排水對(duì)管材的沖刷，其次要考慮水氣混合流對(duì)衛(wèi)生器具水封穩(wěn)定的破壞。管中的氣壓發(fā)生激烈變化，會(huì)形成正壓噴濺或負(fù)壓抽吸，對(duì)排水管系中衛(wèi)生器具水封的穩(wěn)定產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致排水管道系統(tǒng)不能正常工作。

針對(duì)超高層排水的特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)該考慮三個(gè)方面。首先，需要進(jìn)行嚴(yán)格水力計(jì)算，控制立管設(shè)計(jì)流量不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的最大流量值。其次，在排水立管中采取一些消能措施，減少水流的下降速度，避免由于水流的沖擊對(duì)管系造成破壞，工程中一般自頂層起每隔6層設(shè)置一套消能裝置。最后，保證水管系安全的重要措施就是設(shè)置專(zhuān)用的通氣立管與大氣相通，從而釋放排水管系中的正壓以及補(bǔ)給空氣減小負(fù)壓，使管內(nèi)的氣壓保持接近大氣壓力，保證立管內(nèi)的空氣流通，排除排水管道中的有害氣體，保護(hù)衛(wèi)生器具的水封，試驗(yàn)表明設(shè)置專(zhuān)用通氣立管可使立管排水能力提高一倍。或采用特殊單立管排水系統(tǒng)，但應(yīng)注意消能措施。

以上措施可以保證在超高層建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)由于建筑高度引起的排水不利因素得到有效消除，保證系統(tǒng)安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，作為給排水設(shè)計(jì)人員應(yīng)本著技術(shù)、安全、美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，在實(shí)踐中努力創(chuàng)新，尋求最佳的給排水設(shè)計(jì)方案，適應(yīng)住宅設(shè)計(jì)發(fā)展的新要求，滿足人民群眾不斷提高的物質(zhì)文化和生活要求。

The Exploration of Water Supply and Drainage System Design for High－rise Buildings

Peng Wenbin

The construction water supply and drainage has great relationship with people’s daily lives.High－quality of installation construction and scientific management is not only the necessity to protect the pipeline system in safe and efficient operation, but also can improve and make up for certain deficiencies in the design construction.The paper analyzes several water supply ways.

high－rise building; water supply and drainage; design

TU82

A

1000－8136（2011）06－0057－02