高層建筑給排水系統的設計

摘 要:高層建筑由于其獨特的高度、體積、構造給其建筑給排水也提出了特別的要求。就給水系統來說，確定豎向分區及給水方式是設計的關鍵，就排水來說，應當根據高層建筑的實際，選用合適的排水系統。

關鍵詞:豎向分區給水方式雙立管排水系統單立管排水系統

中圖分類號:TU97文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0035-01

改革開放以來，我國的高層建筑越來越多，尤其是近年來城市化進程的加快，城市建筑的高度越來越高，高層建筑取得長足發展。高層建筑的給排水設計也受到了越來越廣泛的重視。由于高層建筑構造獨特，高度大，涉及用戶多，因此，其給排水設計不能像普通建筑那樣，采取比較簡單的做法，在給排水設計的時候，必須充分考慮獨特的高度，眾多的用戶對給排水系統可能帶來的影響。

1 高層建筑給排水工程的要求及目前存在的問題

高層建筑具有高度大，體積大，構造復雜，用戶多等特點，這給高層建筑的給排水也提出了特別的要求，主要表現如下:

首先，高度高，一方面使得供水系統靜水壓力大，建筑底層的配水點承受的壓力大，容易破壞給水配件，且容易造成浪費;另一方面，排水管道水壓波動大，容易破壞管道，并且易產生噪音。

其次，高層建筑體積大，構造復雜，引發火災的因素多，一旦發生火災，撲救難度大，而從外部調來的消防設備往往有限，因此，其消防系統必須要立足于自救，控制火災蔓延。

再次，高層建筑標準高，給排水設備使用人數較多，水量大，因此，一旦管道發生故障，受影響的人數也比較多，因此，對給排水管道的安全性、可靠性要求更高。

由于高層建筑給排水工程要求比較高，因此，在實際工程中，往往存在如下問題:

首先，超壓出流產生的水量浪費。生活給水系統按規定豎向分區后仍然存在著部分衛生器具配水點水壓偏大的問題，不僅容易造成水量浪費，而且容易對衛生器具造成損壞。

其次，管道和閥門的損壞。由于質量監管不嚴，不少高層建筑采用的管道和閥門未有達到國家規定的標準，導致接縫、法蘭或閥門因銹蝕而向外冒水，導致大量水流失。

再次，熱水系統水量浪費巨大。熱水系統供應是建筑供水的重要部分，但卻由于設計不當，不但導致熱損失，而且浪費了大量的水資源。

2 高層建筑給水系統的設計

2.1 確定豎向分區

高層建筑由于建筑高度很大，在進行給水系統設計時，首先要考慮的就是豎向分區問題，即沿著建筑物的垂直方向，依序合理地將其劃分為若干個供水區，每個供水區都有完整的給水系統，這是為了防止底部配水點壓力過大必須要采取的措施。如果不采取豎向分區，就會導致底層配水點壓力過大，由此產生諸多問題，如底層水流噴濺，產生水錘，損壞底層管道配件等，給給水系統的運行、使用、維修和管理等帶來諸多不便。但是豎向分區必須要合理，如果分區過少，那么靜水壓力仍然會過高，仍然產生上述問題，但是如果分區過多，又會使得分區數量過多，增加給水設備，這樣，不僅會增加工程造價，同樣會給管理帶來諸多不便。因此，高層建筑的豎向分區，必須綜合考慮，合理分區。

就高層建筑給水系統的豎向分區壓力值來說，目前國內外沒有對其進行統一的規定，通常以各分區最低配水點的靜水壓力小于其工作壓力來確定。我國《建筑積水排水設計規范》GB50015-2003規定，各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓力要小于0.45Mpa，對于水壓在0.35~0.45之間的入戶管，要增設減壓或測壓設備。

2.2 給水方式的確定

確定給水方式的是高層建筑給排水系統設計的核心。目前，高層建筑的給水方式主要有高位水箱給水、氣壓罐給水、變頻泵給水、減壓分區給水等多種方式，其中高位水箱給水是比較常用的，但在實際使用中，必須要根據實際高度作出相應的處理，具體如下:

建筑高度為50～110m。對于這樣的高層建筑，高區部分可采用高位水箱減壓給水方式或高位水箱并聯給水方式。這兩種方式各有優劣，減壓閥方式具有系統簡單，設備費用少，占地面積小等優點，但是比較耗電，運行費用高，且安全性較差。而并聯高位水箱，由于各個分區相對獨立，供水安全性比較高，并且運行動力費用也比較少，但水泵和水箱占用的建筑面積大，工程造價也隨之加大。綜合比較，對于建筑高度為50~80m的建筑，其高區部分，采用高位水箱并聯系統更為合理。

建筑高度超過110m，通常采用高位水箱串聯給水方式。這種方式將水泵分散設置，每一個水泵都從下一個分區的水箱抽水。其優點是避免了設揚程高的水泵和水壓高的壓水管，但是設備分散，不便于管理維護，同時供水的安全性也較低。因此，在實際工程中，我們常采用高位水箱串聯與減壓相結合的給水方式，采用這種方式，將出現一個或若干個中間水箱，高區部分將有三個或三個以上的分區，這既能夠充分發揮高位水箱串聯給水方式的優點，也能避免其缺陷，且能夠減少設備，降低工程造價，方便管理和維護。

此外，當市政管網壓力具有一定資用水頭，并且其壓力能滿足高層建筑底層的需要，那么底層就應當直接采用市政給水管網直接供水，一方面節約能源和基建費用，另一方面，供水的安全性、可靠性也能得到保證。

3 高層建筑排水系統

根據管道的布置特性，高層建筑的排水系統，根據管道布置特性的不同，主要分為雙立管排水系統和單立管排水系統。雙立管排水系統是傳統的排水系統，其排水管道較長，排水情況復雜，因此，通常要在與立管平行的方向設通氣管，防止排水立管中空氣不足影響排水。單立管排水系統由一根具有排水與通氣雙重功能的立管構成，相比于雙立管排水系統，它具有節約管材，減少占用空間，維護簡便、造價低等多方面有點，因此在現在的排水系統中應用得最為廣泛，常用的單立管排水系統主要有蘇維脫單立管排水系統、旋流式單立管排水系統兩種形式。每一種的原理各不相同，主要部件也不一樣。以常見的蘇維脫單立管排水系統來說，它使用了特殊配件，即混流器和跑氣器，能夠使得氣水混合或分離，混六器通常設置在立管與每層按支管間連接處，其作用一方面是前面所提到的“氣水混合”，另一方面則是對立管中的液體與氣流速度起到限制作用;跑氣器通常設在立管底部，，其主要作用就是氣水分離，即把氣體從排水中分離出來，這樣能夠防止產生過大的壓力，保護管件，并使得污水能夠順利排出。以旋流式單立管排水系統來說，它是讓水流水平旋轉，沿著立管壁向下流動，這樣，管道中心形成管道渦旋氣流與外界空氣相同，保障了管道良好的通氣能力，從而使得排水通常，為了達到這一目的，這種系統需要在排水橫貫與立管上安裝旋流配件，同時立管底部還需要安裝特殊的排水彎頭。

上述兩種形式，是目前應用的比較廣泛的排水系統，除此之外，目前吸氣閥單立管排水系統也顯示了良好的發展前景，其原理相對簡單，不需要十分特殊的配件。具體來說，就是在立管頂部安裝吸氣閥，然后每隔8～10層分別設置這樣的吸氣閥，以保證排水立管排氣通暢，從而避免排水立管中形成正負氣壓差導致形成水塞，影響排水。