高層建筑給水排水工程設計研究

張文麗

摘 要：闡述了高層建筑給水排水工程的特點，分析了高層建筑給水排水工程存在的問題，介紹了幾種高層建筑的給水方式，研究了高層建筑排水系統的組成和布置，以改進和提高高層建筑給排水技術，推動高層建筑的發展。

關鍵詞：高層建筑；給水方式；排水系統

隨著經濟的快速發展和科學水平的不斷提高，高層建筑的高度和層數也在不斷地增加。進入21世紀，高層建筑向著層數更多、設備更完善、功能更齊全、技術更先進的方向發展。高層建筑已成為現代化大都市的一種標志。

高層建筑有別于低層建筑，具有層數多、高度大、振動源多、用水要求高、排水量大等特點，因此，對建筑給水排水工程的設計、施工、材料及管理方面都提出了新的技術要求，必須采取新的技術措施，才能確保給水排水系統的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。

1 高層建筑給水排水工程的特點

與低層建筑給水排水工程相比，高層建筑給水排水工程具有以下特點：（1）高層建筑給水排水消防系統靜水壓力大，如果只采用一個區供水，不僅影響使用，而且管道及配件容易被破壞。因此，供水必須進行合理的豎向分區，使靜水壓力降低，保證系統的安全運行。（2）高層建筑引發火災的因素多，火勢蔓延速度快，火災危險大，而且撲救困難。（3）高層建筑的排水量大，管道長，管道中壓力波動大。為了提高排水系統的排水能力，穩定管道的壓力，保護水封不被破壞，高層建筑的排水系統應設置通氣管系統或采用新型單立管系統。（4）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。因此，高層建筑必須采用有效的技術措施，保證供水安全可靠，排水通暢。（5）高層建筑動力設備多，管線長，易產生振動和噪聲。因此，高層建筑的給水排水必須考慮設備和管道的防振動和噪聲的技術措施。

2 高層建筑給水排水工程存在的問題

經過上百年的發展，高層建筑的給水排水技術已日趨成熟，但也存在著許多有待解決的問題，具體有以下幾個方面：（1）節水、節能的給水排水設備及附件的開發與運用。（2）新型減壓、穩壓設備的研制與應用。（3）安全、可靠、經濟、實用、運行管理方便的供水技術與方式的研究與推廣應用。（4）高層建筑消防技術與自動控制技術。（5）提高排水系統過水能力，穩定排水系統壓力的技術措施。（6）低成本高效能的新型管道材料開發與應用。（7）熱效率高、體積小的熱水加熱設備的研制與應用 。

3 高層建筑給水方式

3.1 高位水箱給水方式

高位水箱供水方式包括水泵和水箱。該方式又可分為并聯供水式、串聯供水式、減壓水箱供水式、減壓閥供水式。高位水箱的作用是存儲調節本區的用水量和穩壓。水箱內的水由設在泵房內的離心水泵供給。高位水箱給水方式具有以下優點：（1）水箱內可儲備一定水量，供水比較安全可靠；（2）水壓穩定；（3）泵啟動次數較少，效率較高；（4）設備費和運營費較低。其主要缺點：（5）水箱的設置占用了一些建筑面積；（6）增加了高層建筑結構的復雜性，基建投資相對上升；（7）水質較易受到污染；（8）水箱進水時，產生噪聲和振動。

3.2 氣壓罐給水方式

氣壓罐的設備包括離心水泵和氣壓罐。a.氣壓罐為一鋼制密閉容器，供水時利用容器內空氣的可壓縮性存儲和調節水量，并將罐內儲水壓送到一定的幾何高度，達到節能的目的；b.水泵機組采用軟啟動和循序啟動，從而實現無塔供水。氣壓罐供水的主要優點：（1）一般不需要水箱和水塔，荷載大大減小，尤其適用于地震區的高層建筑；（2）罐內水質不易受污染；（3）基建投資較省；（4）便于集中管理，較易實現自動控制。其主要缺點：（5）供水壓力不穩，常出現周期性的波動；（6）氣壓罐容積有限，儲水較少，因而水泵啟動頻繁，且水泵在變壓狀態下工作，不僅效率低，而且增加了設備的運行費用，縮短了水泵的使用壽命；

3.3 變頻泵無水箱給水方式

變頻調速水泵，是一種將單片機技術、變頻技術和水泵機組相結合，通過變頻器電源改變頻率和電壓，以控制交流電動機的轉速，進而實現水壓與流量可調的給水設備。由于變頻泵的水壓和流量可調，可取消高位水箱。該方式的主要優點：（1）節能；（2）在保持設定壓力的前提下，根據用水量的變化情況隨時調整電機的轉速運行，既可延長設備使用壽命，又能保證運行的可靠性；（3）調速全自動化，使用方便；（4）結構緊湊，占地省，安裝方便，便于集中管理等。變頻調速水泵的缺點：（5）變頻器價格貴，整機費用比其他給水設備昂貴；（6）變頻器對工作環境條件（包括溫度、濕度、灰塵等）要求較高；（7）變頻器易受外界電池干擾，影響機組正常運行。

3.4 減壓分區給水方式

減壓分區給水方式是利用減壓閥或各區的減壓水箱進行減壓。水泵將水直接送入最上層的水箱，各區分別設置水箱，由上區的水箱向下區的水箱供水，利用水箱減壓，或者上下區之間設置減壓閥，用減壓閥代替水箱，起減壓的作用。向下區供水時，先通過干管上的減壓閥，然后進入下一區的管網，依次向下區供水。特點是供水比較可靠，設備和管道系統簡單，節約投資，維修管理方便。

總的來說，應該根據實際情況和各個地方的不同要求采用相應的供水方式，必要時也可以使幾種供水方式相結合。

4 高層建筑排水系統的組成和布置

4.1 組成

排水系統由衛生器具或生產設備受水器、排水管道、通氣管系統、清通氣設備、抽升設備、局部處理構筑物組成。

4.2 管道布置與敷設

4.2.1 設置。不同性質的污、廢水用不同管道排出的體制為排水系統的分流制，排水機制依據技術、經濟兩大因素決定排水采用分流制還是合流制，需做經濟、技術比較。（1）民用建筑：生活污水與雨水分流排放。（2）工業建筑：生產廢水和生產污水較輕，可以與雨水合流；生產污水污染嚴重的，應單獨收集處理。

4.2.2 排水管道布置。（1）以最短的距離排出室外；（2）盡量不越變形縫；（3）有利于安全和建筑物的使用、維修及清通。

4.2.3 排水管道的敷設。（1）管道之間、管道與墻之間要有一定的間距，管道穿墻、穿樓板、基礎要預留洞。（2）排水立管與排出管端部的連接宜采用兩個45°彎頭或彎曲半徑不小于4倍管徑的90°彎頭。

4.2.4 通氣管道系統。建筑內排水管道系統要設置通氣管與大氣相通，以排泄正壓或補給空氣減少負壓，使管道內氣流保持接近大氣壓力。排水管道有如下通氣方式：（1）伸頂通氣管；（2）專用通氣管；（3）環形通氣管；（4）主通氣管；（5）副通氣立管；（6）結合通氣管；（7）器具通氣管。

5 結語

高速發展的建筑業必將對建筑給水排水技術提出更高的要求，為了適應和推動高層建筑的發展，必須不斷改進和提高高層建筑給水排水技術，使高層建筑給水排水技術達到一個新的水平。