建筑給水系統中氣阻危害的產生原因及對策

孟慶霞

摘要：本文通過對建筑給水系統中氣組危害以及產生原因進行研究，同時對氣阻現象做了分析，結合一些工程實例，指出氣阻危害的大小與供水橫干管倒坡的坡度，橫干管與支管管徑的比值，支管管長，系統中最高用水點與橫干管的高差有關。綜合分析總結出了建筑給水系統中氣組危害的解決對策，以供行業人員參考研究。

關鍵詞：建筑給水；氣組；原因；有效對策

中圖分類號：TU821文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）02-0163-01

1.建筑給水系統中氣阻危害及原因概述

本文從高層建筑以及低層建筑兩方面的建筑給水系統實例來分析氣阻的危害和原因。高層和底層建筑給水系統都是由水箱供水到用戶的給水系統，高層建筑的高位水箱置于23層主樓屋頂，并向11層附樓供水；低層建筑為4層建筑，水箱放置在4樓屋頂。

在高層建筑給水系統中，我們可以看出，在建筑中8、9、10、11樓供水壓力不穩定，打開水龍頭出流量變化較大，這種現象樓層越高越明顯，并經常出現斷流現象。當將給水系統中的閘閥與管路連接處斷開后，會有大量氣體隨水流—超沖出，氣體排凈（水流穩定）后將管路接上，系統即恢復正常。

低層建筑給水系統中，當建筑中一層食堂龍頭剛打開時，有水流涌出，但流量很快逐漸減小，在水壓穩定時出水量很小，且僅一個龍頭有水，其余2個不出水。當將給水系統中閘閥打開時，會有大量氣體隨水流一起沖出，氣體排凈關上閘閥后系統供水正常。

通過以上簡單分析不難發現管路中之所以積氣，問題出在屋頂水箱出水橫管出水口（設為a）——橫管尾端（設為b）。最前段在施工時因敷設不當，本應a高b低的橫干管敷成廠b高a低的錯誤現象，使得建筑給水形成倒坡。當水箱放空后，水管中水面降至與水龍頭平齊后將不再下降，水面上部管內就會充滿空氣。水箱再次進水時，水管中水面上升，由于倒坡管中一部分空氣被封在管內，當被封在管內的氣體壓力等于h1時，水管在轉角處將被管中空氣完全阻斷，不再有水流通過，此時水管中水面亦不再上升。

此時再打開龍頭，瞬間出水壓力明顯，旋即壓力減弱，出流量很小。當出流穩定時，由計算可知其出流量的大小應為：Q2=hl+h2-h3-h出流水頭，1，2AZL，hi——被封在管內的氣體壓力；h2——管轉角處到水管中水平面的距離；h3——水管與水龍頭的距離；h出流水頭——水龍頭到水管中水平面的距離；AZ——與管材管徑有火的管道阻力系數；L——管道長度（出水口至水管中水面的管長）。

2.考慮局部阻力后的系數

由上式可看出，當h1，h2，h3，h出流水頭，管材管徑確定后，流量的大小與管道長度成反比，即L越長，Q越小，若其它條件不變，h3增大時，O值也會減小。

結合圖3可看出，龍頭出水時，h2減小，水管中水面上空氣壓力隨即降低且小于h1，因此橫管中的水在壓力hl-（h2mh3）的作用下部分越過水管第二個轉角斷面，當hl+h2=h3+h出流水頭+1，2Q2AzL時，達到動態平衡。此時由于水龍頭流量等于過流斷面第二個水管轉角處的流量，水管中水面上壓力不再減小，水龍頭出水流保持恒定。當打開閥門放水時，閥門內的壓力等于hl+h（以相對大氣壓計），閥門出口處的壓力等于零，且出口管徑與立管相當，管道長度可忽略不計，因此阻力很小。閥門打開后水流迅速噴出，管中氣壓降低，其降低值一部分由第二個轉角斷而過流量填補，另一部分則由出流口涌入的空氣填補，當水管中水面降至出流口時，管內外大氣相通，水流在h1的作用下不斷涌出。由于管中阻力小，流速大，出流水將大量氣體帶出，直至管中積氣消失，關閉閥門，系統恢復正常。實際情況也表明了這一點，在打開高層建筑給水系統中的閥門、低層建筑給水系統中的閥門處放水時，先是水流流出，隨即很快減小，并伴有瞬時斷流和進氣現象，接著便是混有氣體的水流向外噴涌，經過一段時間，出流穩定，此時關閉閥門2、3，系統即恢復正常供水。

低層建筑給水系統中由于橫干管管徑與支管管徑差別不大，且支管（40m）較長，水流阻力較大，系統穩定時，轉角斷面的實際過流而積很小，因此一層用水器具出水壓力小，出流最小，且僅一個龍頭出水，其它2個無水流流出。高層住宅（當時只有部分房屋有人居住），盡管也存在氣阻，但橫干管的管徑（DN100）較給水支管（DN100）大得多，a-b段較短，在有氣阻的情況下，橫干管轉角斷面的實際過水斷面比用水支管的斷面大，加之低層用戶用水點與屋頂橫干管的高差大，在供水平衡時，通過轉角斷面的流量完全能滿足較低層用水器具的用水量。層高越大，h3越大，高層用水器具可利用的水頭也越低。所以在實際使用時出現低層的用戶供水正常，高層用戶供水不正常，中間幾層有時正常（低層用水量小），有時不正常（低層用水量小）的現象。

3.解決建筑給水系統中對氣阻危害所采取的對策

通過建筑給水工程實際現場觀察和實驗發現，氣阻危害的大小與供水橫干管倒坡的坡度，橫干管與支管管徑的比值，支管的管長，系統中最高用水點與橫干管的高差有很大的關聯。因此我們可得出，供水橫干管倒坡的坡度越大，支管越長，最高用水點與橫干管的高差越小，氣阻的作用越明顯，危害也越大。在處于極端情況下，當h1=0時，則形成完全氣阻，供水系統完全喪失正常功能。當施工中無法確定橫干管敷設坡度是否倒坡，或已竣工工程存在氣阻現象時，可在水箱下面橫管的最尾端設一手動或自動排氣閥來預防和解決氣阻危害。類似于K距離輸水管線最高處發置的排氣閥。

因此在實際建筑給水工程中，當水箱出水橫干管沿屋面敷設時，一定要采取切實措施，確保橫管不出現倒坡現象。切忌圖省事，以自然屋面為參考敷設給水管。否則，一出現倒坡，會給今后的物業管理埋下隱患。