高層建筑給排水設計問題的探討

左青元

河北英科石化工程有限公司江蘇分公司，江蘇蘇州 215011

1 高層建筑給水工程的特點

高層建筑層數多，建筑高度高，如果采用低層建筑的不分區的給水方式，勢必會造成最建筑低處給水管壓力過大、水流流速過大，造成能量和水資源的浪費。因此，必須對高層建筑給水系統進行分區。保證系統滿足最不利用水點的壓力要求的同時，給水管的最大靜壓不大于35m水柱，建筑最低處用水點處的靜水壓要小于45m水柱。

在通常的情況下，市政管網的壓力一般達不到高層建筑的最高用水點的壓力要求。對市政壓力供應不到的樓層，需進行二次增壓供水，滿足用戶的水壓和流量的要求。

高層建筑二次供水方式的選擇，對于高度H＜100m的高層建筑，主要的供水方式有：（1）市政自來水管道—低位生活水箱—生活增壓泵—屋頂生活水箱—各層用戶；（2）市政自來水管道—低位生活水箱—生活變頻加壓泵組—各層用戶；（3）市政自來水管道—無負壓供水設備—各層用戶。

從能量利用的角度來分析，（3）優于（2）優于（1）。不過無負壓設備的使用要征得當地自來水公司的同意。例如，此項目（后簡稱項目A）總建筑面積為15829.86m2，其中地上建筑面積11115.99m2，地下建筑面積4714.87m2。建筑高度為38.4m，為南北塔造型，南塔為地上9層商業建筑，北塔為地上5層商業，地下1層為汽車庫；本次設計包括建筑物紅線內的室內給水、排水、雨水、消火栓、自動噴水滅火系統。此建筑為二類高層公共建筑，為充分利用市政壓力，1層及以下采用市政直接供給，在和業主討論2～9層的供水方式時，業主認為（1）可行，理由是屋頂高位水箱投資省、節能、安全、可靠，市政停水時可以用水箱緩沖一下。從實際出發，采用變頻供水而取消屋頂水箱有一系列好處，不設置屋頂水箱：結構減少荷載，節省土建投資，利于管理，但是減少了一道污染環節，屋頂水箱易受到污染，水箱中發現動物尸體和用戶家中水變色的情況時有發生。采用（2）變頻泵組加壓供水，由變頻器控制水泵電機頻率改變水泵轉速，從而改變水泵的流量和壓力來適應用戶用水的需求。當地自來水公司認為無負壓設備直接從市政管網抽水，將造成市政管網的波動及其余管路水壓的降低，對其他建筑的用戶不利，不允許采用此設備。最后決定采用（2）。

2 高層建筑排水工程的特點

2.1 高層建筑排水工程的特點

高層建筑立管高度較高，水流速度很大，負壓嚴重，會破壞地漏水封等，引起排水管道臭味外溢，嚴重影響室內空氣質量及人體感受。排水管道的設置方式決定了高層建筑排水系統的合理性。高層建筑排水管道要承受較大的壓力，因此，高層建筑的雨水管及排水管宜采用耐腐蝕的金屬管或者能夠承受比較大壓力的塑料管。

2.2 高層建筑排水系統的選擇

目前高層建筑中經常采用的排水形式為設通氣立管的排水系統。此種排水系統設專用通氣立管和屋頂伸頂通氣管。通氣管的作用是使排水系統內空氣與大氣連通，減少負壓，防止水封破壞。采用設通氣立管的排水系統比不設通氣立管的而僅設伸頂通氣的單立管排水流量大。

以項目A為例，此項目為雙塔造型，南塔高度為38.4m，北塔高度為21.9m。重力流生活排水管、通氣管、雨水管采用高密度聚乙烯（HDPE）超靜音管，溝槽式壓環柔性連接，立管與橫支管連接件采用45°斜三通；壓力流排水管采用鍍鋅鋼管，法蘭連接。南北塔各層均設有男女衛生間，南塔污水立管編號為WL-1，設專用通氣立管；北塔污水立管編號為WL-2，僅設伸頂通氣。

對于WL-1，qu＝3.30L/S＜4.8L/S，WL-1采用De110，污水立管和通氣管通過結合通氣管每間隔一層進行連接，排出管管徑De110，設計流量沒達到規范的限值，說明是可行的。

對于WL-2，qu＝2.49L/S＜4.0L/S，WL-2采用De110，排水立管與橫支管采用45°斜三通連接，屋頂設伸頂通氣。

3 高層建筑室內消火栓系統的特點

高層建筑的火災危險系數高，一是火勢蔓延迅速，易形成立體火災；二是人員疏散和消防隊員滅火進攻途徑受限多，滅火撲救難度大。故高層建筑對消防給水系統的設置要求較低層建筑高，其必須設置有足夠自救能力的消防給水系統。高層建筑室內在設置室內消火栓的同時，均設置普通人員可使用的消防軟管卷盤，消防軟管卷盤和室內消火栓同時設置在室內消火栓箱內。室內消火栓系統一般有2種形式：臨時高壓系統和常高壓系統。臨時高壓系統平時管網中流量和壓力不能滿足滅火的要求，待火災發生時啟動消防加壓泵，使消火栓滿足滅火的流量和壓力要求。常高壓系統為平時消防管網中流量和壓力能滿足滅火時要求，打開消火栓就可以使用。從安全角度分析，常高壓消火栓系統要優于臨時高壓消火栓系統。但是常高壓系統需設高于建筑物的消防水池，此消防水池一般設于建筑物的屋面，體積較大，造價高，對土建要求高。對2種系統進行綜合分析，一類高層建筑及以下采用臨時高壓系統居多。超高層建筑采用何種消防方式需經專家論證和當地消防大隊批準。以項目A為例，該項目室內消火栓系統采用臨時高壓系統，根據當地自來水公司要求，采用消火栓水泵和自動噴淋泵直接抽取市政管網供水的方式，節省了消防水池（此大樓一次消防用水量為540m3），節省了地下室空間、土建成本、消防水池的維護費用，取得較好的經濟效益。屋頂設置箱泵一體化設備，將穩壓泵整合進高位消防水箱中，將箱泵一體化設備直接設置于屋頂，減少了水箱間。相較于低層建筑，高層建筑室內消火栓系統壓力更大，所要求的消火栓充實水柱高度為13m，室內消防栓栓口動壓不低于35m水柱。室內消火栓栓口靜壓大于100m水柱的系統要進行分區。

4 高層建筑室外消火栓給水系統

室外消火栓是設置在建筑物外面消防給水管網上的供水設施，主要供消防車從市政給水管網或室外消防給水管網取水實施滅火，也可以直接連接水帶、水槍出水滅火，是撲救火災的重要消防設施之一。室外消火栓給水系統分為低壓制、臨時高壓制和常高壓制。可根據市政自來水管道情況和當地要求采取合適的室外消火栓系統。低壓制為利用市政管網供給，室外消火栓壓力不低于0.1MPa，市政管網能滿足室外消火栓流量和壓力要求。臨時高壓制為平時不能滿足流量或壓力的要求，滅火時啟動室外消火栓泵，當市政給水管網不能提供室外消火栓的用水量時，需要設置消防水池儲存室外消火栓用水量。常高壓制為平時管網能提供滿足室外消火栓所需要的水量和壓力。以項目A為例，本項目市政有兩路供水，設計時從此兩條市政給水管網分別引入本地塊，滿足室外消火栓所需要的壓力和流量要求。

5 高層建筑自動噴淋系統的特點

自動噴水滅火系統，在火災初期及時自動啟動，對著火點噴水滅火，用水量大，控制、撲滅初期火災效果較室內消火栓系統顯著。規范要求自動噴水滅火系統與電氣報警裝置聯動。在發生火災時，煙感或溫感感應到火災，報警系統自動發出警報，自動噴淋系統開始噴水，自動噴淋泵啟動。自動噴水滅火系統根據采用的報警閥形式不同，又可分為濕式系統、干式系統、預作用系統、雨淋系統等。設計師要根據各建筑類型選擇合適的自動噴水滅火系統和噴水強度。目前除高層住宅外，一般的高層建筑均要求設置自動噴水滅火系統。根據自動噴水滅火系統規范要求，對于濕式系統報警閥和預作用報警閥控制的噴頭個數不宜超過800只，干式系統報警閥接出來的噴頭不宜超過500只。對于每個報警閥組接出來的最高位置噴頭與最低位置噴頭的高度差，規范要求不宜大于50m，是從安全角度考慮、防止壓差大、均衡流量的一種措施。以項目A為例，此項目采用濕式自動噴淋系統，地下車庫按中危險II級設計，地上商業部分按中危險I級設計。地下車庫未設吊頂，設直立型標準覆蓋面積玻璃球灑水閉式噴頭；地上商業部分設置吊頂，設吊頂型標準覆蓋面積玻璃球灑水閉式噴頭。噴灑管采用內外熱鍍鋅無縫鋼管，DN≥100mm采用溝槽或法蘭連接，DN＜100mm采用螺紋連接。

6 結語

本文以項目實例為基礎，結合當時設計規范要求，較深入地介紹了高層建筑生活給排水系統、室內外消火栓系統和自動噴淋滅火系統的特點。建筑內部給排水管道和系統的設計與建筑使用人的生活和生產密切相關，設計師應根據當時的規范要求及用戶需求提供合適的給排水系統，給用戶提供舒適、衛生、安全的生活環境。隨著規范的更新，設計師要與時俱進，努力提高知識積累，總結前人經驗，為我國的建設事業做出自己的貢獻。