高層建筑給排水設計方案研究

張 平

（蘭州有色冶金設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

《高層民用建筑設計防火規范》中將高層建筑定義如下：居住建筑（包括首層設置商業服務網點的住宅）層數達到10層及10層以上；公共建筑的建筑高度超過24m。與低層建筑給排水工程比較簡單不同，高層建筑高度高，對用水的需求大，排水量大，在針對給排水工程進行設計時的技術要求高。因此應對高層建筑給排水工程設計進行研究，制定新的標準，研究新的技術工藝，以滿足高層建筑的需求，對高層建筑的發展提供強大的助力。

1 高層建筑給排水工程特點與設計要點

1.1 高層建筑給排水工程特點

基于高層建筑存在的一些特點，在對高層建筑進行給排水設計、施工以及管理工作等方面的要求比較高，與低層建筑相比，高層建筑的給排水工程具有以下5個特點。

（1）靜水壓力大。由于建筑高度的原因，高層建筑給水系統管道內的靜水壓力大，這是給水系統、熱水系統以及消防系統的共同特點。如果給排水工程不進行分區，在靜水壓力的影響下會造成一些不良后果，如使用不便、產生噪音、影響使用舒適性、導致水資源的浪費以及破壞系統管道與配件等。因此在進行給排水工程設計時要合理進行分區，有效降低靜水壓力，確保給水系統運行過程中的安全性與可靠性。

（2）消防安全要求高。與低層建筑的消防安全要求不同，高層建筑對消防系統的安全性及可靠性的要求更加嚴格。高層建筑由于功能多、綜合性強的特點，可導致火災的危險源比較多。而高層建筑中一旦發生火災，火勢會迅速在建筑內蔓延，火勢極大，導致火災撲救難度大，危害極大。而且，現階段某些高層建筑內部消防系統對火災的抵御能力不足，導致一旦發生火災，就會造成極其嚴重的后果。因此，在進行高層建筑消防給排水工程系統設計時要以滿足高層建筑的自救能力為基礎。

（3）瞬間水量大。高層建筑在使用過程中由于給排水設備的使用人數眾多，當多臺設備同時使用時，會導致瞬間的給水量與排水量都特別大，在使用過程中給排水系統一旦出問題，產生的影響就會比較大。因此對高層建筑進行給排水設計時，需要結合建筑建成之后運營期間的使用情況充分進行預見性考慮，保證在使用期間給排水系統的通暢性與可靠性。

（4）管道長。給排水管道的長度與建筑高度成正比。高層建筑的給排水系統管道比較長，布局復雜，管道內部壓力波動較大，如果水封受到來自管道的壓力波動大，水封受到的破壞作用相應的就會大，影響排水能力。在進行給排水系統設計時，應配套設置通氣管系統或者螺旋消音單立管系統，對排水管道進行選材也要特別注意，管道材料的強度要高，管道接頭采用柔性接口。

（5）易產生振動與噪聲。高層建筑的給排水系統由于設備種類和數量多、管道長，因此在使用過程中容易產生噪音與振動。在進行給排水設計時要采用必要的措施來控制振動和噪音的產生。

1.2 高層建筑給排水工程設計要點

（1）給水設計要點。在進行給水設計時要注意以下幾個要點：①在給水設計中要合理規劃給水管道與水表位置，尤其是水表，其位置要確保讀數的便捷性。當設計為IC卡加遠傳水表時，若沒有特殊要求，在高層建筑的每戶總進水口位置上可設置輸水管線，但是應設置在輸水管底部位置，以防在進行內部裝修時對輸水管道造成破壞。②設置自動排氣設備，尤其是在立管的頂端。自動排氣設備可以將給水管道運行過程中從水中意外溢出的空氣排除，給水管道中聚集的空氣會對給水系統的正常運行產生嚴重的影響，造成供應異常。③壓力設計是給水設計中的一項重要工作，壓力過大會導致給水管道發生破壞，壓力較小又會導致給水系統供水不足，在進行設計時要將壓力控制在合適的范圍之內，亦可通過設置壓力閥將管道分為多個區域進行壓力控制，這對于高層建筑給水系統都是大有裨益的。

（2）排水設計要點。在進行排水設計時要注意以下幾個要點：①區分清楚污水和廢水，兩者所采用的排泄系統是不同的，廢水在理論上相對污水而言還是比較純凈、不攜帶污染物的，如洗滌用水與洗菜用水等，而衛生間下水中含有排泄物的水污染嚴重，屬于污水的范疇。在實際的設計中，根據高層建筑的排水具體要求來決定廢水和污水排放采用分流制還是合流制。②確保排水管道順直，在條件允許的情況下必須順直，可最大限度地減小排水阻力、減小噪音、節省排水時間。③注重水封，水封可有效的預防在排水過程中臭氣的溢出，確保室內環境的舒適。

2 給排水設計方案研究

2.1 給水設計方案研究

（1）氣壓罐供水方案。高層建筑采用的氣壓罐供水系統主要由離心泵與氣壓罐兩部分組成，氣壓罐采用鋼材料制作，為全封閉罐體結構。當進行給水操作時，通過調整罐內存儲空氣的容量，實現對貯水量的調整，而且在氣壓的影響下，可將容器內的水壓提高至所需要的大小，以便水可以到達所需的高度，對節約水量方面有明顯的效果。氣壓罐供水有以下幾方面的優勢：①水存儲在密封罐體內，不會受到外界污染，有利于保持潔凈，確保供水的質量；②建設成本低，有利于工程造價；③不需要使用高位水箱，可降低建筑的荷載；④可通過控制自動化運行，管理成本低。氣壓罐供水方案也有一些不容忽視的缺點：①由于空間受限，氣壓罐的貯水量不大，水量調節能力偏低，供水的可靠度不足；②供水壓力不穩定，容易起伏；③為滿足建筑內部的供水需求，水泵需要長時間的連續工作，不僅僅能耗高，而且長時間的運行會導致水泵的使用壽命變短。

（2）高位水箱供水方案。高位水箱供水系統主要組成部分有水箱與水泵，而根據水箱供水方式的不同可細分為串聯式給水、并聯式給水、減壓水箱供水以及減壓閥門供水。高位水箱供水的原理是在建筑頂部設置高位水箱（見圖1），通過安裝在建筑內部的水泵向在建筑頂部設置的高位水箱中供水，以高位水箱的貯水功能為基礎，對本分區的水壓與供水量進行調節。高位水箱供水有以下幾方面的優勢：①高位水箱位置固定，可保持水壓基本平衡；②貯水量大，可保證持續供水的可靠性；③高位水箱的容積大，一次性注滿之后可使用較長時間，不需要水泵頻繁的工作，降低能耗，延長水泵使用壽命；④安裝簡單、資金投入小。采用高位水箱供水也有一定的缺點：①增大建筑結構承受的荷載，導致建筑結構變復雜，不利于主體結構的工程造價；②高位水箱中的水儲存時間長，衛生方面存在一定的隱患；③采用水泵對高位水箱進行供水，管道系統以及機電系統在運行過程中會產生振動以及噪音；④高位水箱體積大，占用建筑空間大。

圖1 高位水箱

（3）減壓分區供水方案。減壓分區供水的原理：通過減壓水箱或者減壓閥進行減壓，使用水泵將水注入在建筑最頂層設置的貯水裝置中，對整個建筑進行分區，并在每個分區內都設計有專用的貯水裝置，通過上一級的貯水裝置向下一級中進行供水，進而達到對整個建筑進行供水的目的；或者是通過在兩個相鄰的高低分區之間設置減壓閥，達到替代水箱的目的。在進行上區向下區送水時，水由主管線的減壓閥降壓之后流入下一層的給水管網。減壓分區供水具有可靠度高，結構簡單、維護方便、成本低的優點，由于不需要對每個分區都設置水箱，從而可以節省對建筑空間的占用。這種設計方案會導致建筑底部樓層水壓損失大，水泵的能效大、工作效率低。

2.2 排水設計方案研究

在進行高層建筑排水設計時采用豎向分區方案，需選取合適的設計壓力值。如若設計壓力值過低，加之分區多，就會導致排水系統對設備、配件以及管線的需求量大，對工程造價不利，而且在后期的使用過程中，維護工程量大，設備、配件以及管材數量多，出現損壞需要進行維修更換的概率高；設計壓力值高則會導致出現一些進行不分區排水出現的問題，如水流量大、噪音大等。所以在進行高層建筑排水系統的分區時要綜合考慮建筑使用要求、管材的質量以及配件的額定工作壓力等來進行設計壓力值的選取。

3 結束語

高層建筑的給排水設計是高層建筑設計中的一項重要內容，隨著新建建筑的高度不斷增大，對給排水工程的要求也越來越高，導致給排水設計的重要性以及難度也越來越大。文章以高層建筑給排水工程特點為基礎，對給排水設計工作的要點進行研究，并對給排水設計中使用的方案進行探討，揭示每種方案的原理，并針對其優缺點進行研究，為給排水設計提供支持，具有一定的工程指導意義。