淺談高層建筑排水系統的若干技術措施

摘 要：我國根據經濟情況及消防能力，規定大于等于10層的居住建筑或建筑高度超過24米的公用建筑為高層建筑。高層建筑樓高、層數多、建筑面積大、功能復雜、使用人數多、火災危險性大，因而對建筑、結構、建筑設備（包括給排水、暖通。燃氣、供電等）比低層建筑有更高的要求。文章就對高層建筑排水系統的相關技術措施進行了敘述。

關鍵詞：高層建筑；排水系統；技術

高層建筑排水系統雖然在理論上和相關學科方面與一般建筑排水系統一致，但在技術的深度和廣度方面，在設計和施工的難度方面，在管理與安全設施的方面，都遠遠超過了一般建筑。如由于樓層高度的變化及建筑功能的復雜化，高層排水系統中對管道防震、降噪（減少氣壓波動）的要求、對管道敷設的要求、對衛生器具的標準和管材質量的要求、對滿足大流量長直管道的通氣要求等都高于一般建筑。本文將分析排水系統中衛生間和排水管的敷設設置、排水管氣壓波動等常見技術問題，并提出若干相關的技術措施。

1 排水管材與附件的選用

1.1 管材的選用

①建筑內部排水管道應采用建筑排水塑料管或柔性接口機制排水鑄鐵管；②高度超過100m的高層建筑、防火等級要求高的建筑，以及要求環境安靜的場所，排水管道應采用排水鑄鐵管；③當環境溫度可能出現0℃以下的場所、連續排水溫度大于40℃或瞬間排水溫度大于80℃的排水管道，應采用金屬排水管或耐熱塑料排水管。

1.2 附件的選用

我國建筑內部排水系統常用的附件，主要包括存水彎、地漏、清掃口和檢查口。

①存水彎。為防止氣體穿透水封進入室內，應選擇水封高度不得小于50mm（通常采用50-100mm）的存水彎；對特殊用途器具，當存水彎較易清掃時，水封高度可以超過100mm。禁止使用帶有移動部件、鐘罩式、冠頂通氣、S型、圓筒型等存水彎，這些存水彎要么容易堵塞、要么不利于通氣、要么容易形成虹吸，在美國已經規范明確禁止使用以上列出的這些存水彎。

②地漏。地漏應優先采用具有防涸功能的，嚴禁采用鐘罩式地漏，帶水封的地漏水封深度不得小于50mm。衛生標準要求高或非經常使用的的場所，如手術室、人防地下室等，應設密閉地漏。食堂、廚房、公用浴室等宜采用網框式地漏。

③檢查口和清掃口。檢查口和清掃口的應按以下規定設置：鑄鐵排水立管上檢查口之間的距離不大于10m；塑料排水立管宜每6層設一個檢查口；連接2個及2個以上大便器、或3個及3個以上衛生器具的鑄鐵橫管上應設置清掃口；在連接4個及4個以上大便器的塑料排水橫管上，應設置清掃口。

2 衛生間及排水管道的布置和敷設

在一定程度上，高層建筑衛生間的設計影響著建筑的檔次，而排水管道的布置于安裝，對使用和檢修有著直接影響。

2.1 衛生間的布置

①衛生間的面積，普通住宅、公寓和旅館的衛生間面積以3.5-4.5m2為宜；②衛生間內應設大便器等位置外，還應主要預留洗衣機及大容量熱水器的位置；③衛生間的布置形式，根據衛生器具的尺寸和數量合理布置，但應充分考慮排水管的位置，對于室內糞便污水和生活廢水分流的系統，排除生活廢水的器具或設備（如浴盆、地漏、洗衣機）應盡量靠近，有利于管道布置和敷設。

2.2 排水管道的布置和敷設

①住房內排水橫管應設置在本層內，避免排水管滲漏時污水進入鄰戶，又方便管理維修，廚房內洗滌盆的排水支管在本層樓板面接入立管；②為防止火災貫穿，高層建筑中的塑料管應設置阻火裝置；③室內排水管溝與室外排水管道連接處，應設水封；④高層建筑體量大，建筑的不均勻沉降可能引起出戶管平坡或倒坡，因此需采取防止沉降的措施，如適當增加出戶管坡度、在排水管穿過室外墻時預埋柔性防水套管、排水立管底部架空位置及排水管轉彎處設置支墩或固定措施等。

2.3 管道井的設計

高層建筑中，衛生間一般成對布置，以便公用給、排水及其他立管，由于各種管道數量多、緊靠衛生間常設置管道井，集中安裝各種立管。管道井設計時，應注意一下方面：

①集中管道井尺寸一般不小于0.7m×1.0m；②需要進入維修的管井，兩排管道之間要留有不少于0.5m的通道；③為檢修方便，管道井應每層設檢修門，檢修門開向走廊；④不超過100m的高層建筑，管道井內至少每兩層設橫向隔斷；建筑物高度超過100m時，每層應設隔斷；⑤當管道井的每層有樓梯時，應預留通風孔；⑥管道井內靠走廊的墻壁上可設鐵爬梯，以便維修時使用。

3 減緩排水管內氣壓波動的措施

3.1 影響排水橫管氣壓波動的因素

研究表明，當流量一定時，影響排水橫管內氣壓波動的因素主要有存水彎的構造，排水管的管徑、坡度、長度和連接形式，通氣狀況等。

①存水彎的影響，S形存水彎和P形存水彎相比，較容易形成虹吸作用，水封損失高峰大，同時，與通徑存水彎相比，出口口徑較小的異徑存水彎具有較大的水封損失；②橫管坡度和立管管徑的影響，當橫支管管徑長度相同，對于不同坡度，不同立管管徑進行實驗也表明，具有稍大坡度的橫管及立管管徑較小的，較容易產生水封損失。但當坡度繼續增到到一定程度時，水封反而損失小；③管道長度和連接方式的影響。橫管越長，管內因壓力波動造成的水封損失也越大。連接方式對排水管道的氣壓波動也有一定影響，如與順水管件相比，直流90°管件造成的壓力波動較大。

3.2 影響排水立管內氣壓波動的因素

3.2.1 負壓的影響。與正壓相比，高層建筑排水立管內產生負壓的絕對值更大，因此把最大負壓作為研究對象。研究表明，立管負壓的形成與空氣阻力系數、終限流速和排水流量成正比；與管壁粗糙度和管徑成反比；排氣立管伸頂通氣時，水舌阻力系數K對空氣阻力系數的影響最大，不通氣時，局部阻力在立管內形成的負壓很大，水封極容易破壞。

3.2.2 立管偏立的影響。高層排水設計中，對過長的排水立管有的設置了偏位管，認為偏位會減低立管的流速，減少管內的氣壓波動，但今年來研究表明，立管偏位增大了管內空氣流動的阻力，實質上造成更大額氣壓波動。

3.2.3 洗滌劑的影響。建筑中排水含有大量的洗滌劑，流動過程中，洗滌劑不斷與污水和空氣混合，容易產生泡沫，泡沫的容重介于水和空氣之間。污水很容易通過泡沫流走，但空氣則被擋住，泡沫不斷壓縮和積聚，會造成管內通氣斷面堵塞，形成氣壓波動。同時，洗滌劑還能降低水與管壁間的張力，增大污水在立管內的下降速度，也加劇了氣壓的波動。

3.3 減緩排水管氣壓波動的措施

3.3.1 選用水封不易破壞的存水彎，優先選用通徑口的存水彎。如選用P形存水彎，避免使用S形等容易造成水封破壞的存水彎。

3.3.2 橫管中盡量減少管道長度，或在設置坡度時，考慮坡度的范圍，當坡度足夠大時，波動反而小。

3.3.3 橫支管和立管連接處，若采用水力條件好的順水管件，在一定程度上能緩解回水在橫支管內形成的正壓和負壓，因此應該選用對水力條件較好的連接方式。如在存水彎與橫管連接處適當增加一段和存水彎出口通徑的短管，可減少波動。

3.3.4 立管中考慮增加管壁厚度或增減立管管徑，這樣可以減少立管內負壓，從而減少波動。

3.3.5 設置環形或器具通氣管并通頂，可將橫管管內正、負壓區域與大氣直接連接，減緩管內的氣壓波動，此外，設置吸氣閥也可有助于緩解管內的負壓，為保證安全，吸氣閥應垂直設置在空氣流通的地方。