新疆寒冷地區建筑給排水常見問題及解決

阿依妮尕爾·艾爾肯

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

作為建筑工程的核心工程之一，建筑給排水工程直接影響著用戶的用水情況。對于新疆等寒冷地區，由于溫度過低導致給排水工程運行更容易出現問題，對建筑給排水工程建設提出了更高的要求。在設計、施工以及后續管理過程中，要合理進行完善，實現建筑給排水工程的有序進行。

1 建筑給排水的概述分析

建筑給排水系統是將城鎮給水管網或自備水源中的流動水引入室內，經人們使用過后，再將廢水排出建筑物的一體化系統，主要由給水系統和排水系統兩部分組成。給排水系統的主要任務是保證建筑生產以及生活用水的正常進行，并且能夠對于排放廢水進行有效的處理和利用，保證環境不被污染。其中，給水系統主要包括生活用水供應系統，由小區進水管、給水干管、給水立管等組成，一般通過直接供水、二次加壓供水、并聯分區供水和串聯分區供水4 種方式組成。排水系統主要是指生活排水系統、雨水系統、冷凝水排水系統3 個部分組成，負責將廢水排出建筑外。

2 寒冷地區對建筑給排水工程的影響

由于氣候的影響，新疆部分地區冬季的氣溫可達到-20℃，在給排水工程的實際施工中，寒冷的環境對后續的設備管理增加了難度，造成一定損失[1]。因此對給排水系統實施保溫防凍措施，實現對給排水設備的有效管理和維護，確保在寒冷地區的給排水工程能夠正常運行，避免出現設備凍結、爆管等現象。

3 寒冷地區建筑給排水工程常見的問題

3.1 給水系統管道凍結問題

給水系統是通過給水設備，將外部水源的水引入到室內。由于氣候的環境影響，在新疆的寒冷地區，建筑給排水工程不能按照常規的建筑規范來進行建設，在實際的建設中，無論是居民區的建設還是工業區的建設，建筑給排水工程都會受到環境的影響。以工業廠房為例，由于廠房的面積較大，管線鋪設的跨度大，導致給水系統的設計較為復雜，在冬季的寒冷環境中，管道容易出現凍結情況。在靠近門口的位置，由于廠房的工作需求，頻繁的進料、出車使廠房的大門經常被開啟，導致靠近門口的管道頻繁接受來自外界的冷空氣，使其凍結，影響正常使用。部分被設計在門口上方的設備，例如閥門、消防管道等在接受到冷空氣后出現凍結，導致其不能正常使用，如果出現火災隱患等問題，會嚴重影響了工廠的安全。

3.2 排水系統污水廢水管道凍結問題

在民用建筑的污水、廢水排出過程中，由于冬季的廢水溫度較高，且民用污水排水量較大，因此在常規的排水系統中，民用排水系統的管道不易出現凍結問題，為減輕地面荷載采用管道淺埋，但由于新疆寒冷地區的室內外溫差較大，溫度較低，依然會出現外設管道凍結的問題。對于廠房的排水系統，管道凍結的問題會比較容易出現。廠房的廢水來源主要出自衛生間廢水以及工業廢水等，由于廠房的溫度較低，工業廢水的排放速度緩慢，導致工業廢水排放管極易出現凍結，從而造成廢水堵塞，影響工業生產的進行。同時，由于室內外溫差較大，在通氣管道內部出現水蒸氣凝結成霜的現象，導致管道內部有效排氣面積降低，影響工業排水能力，從而導致排水系統無法正常運行。

3.3 建筑場館內部滅火系統管道凍結問題

公共場所的滅火裝置一般設置在頂棚，運用自動噴水滅火系統對其進行火災隱患的防護。公共場所的大廳為了保持美觀，大廳的設計多為挑高設計，大面積的玻璃幕墻突出大廳寬敞的效果，忽略了保溫措施，導致在新疆的寒冷地區公共場所的大廳溫度較低，從而導致頂棚上鋪設的滅火系統的管道發生凍結，噴淋設備等無法正常使用，使場所內部消防系統出現運行故障，埋下消防安全隱患。

3.4 春季雨水排出問題

在新疆的寒冷地區，春秋季節的晝夜溫差較大，由于溫度驟變，對室外的雨水管道排水系統產生影響，使其出現凍裂現象。在寒冷的地區，白天的氣溫高，使冰雪融化流入雨水排水系統，夜晚溫度下降，導致白天融化的雨水冰凍，遺留在管道內部，由于管道鋪設在外部陰暗的地方，管道內的冰塊不易融化，導致排水管道堵塞凍結，影響其排水效果。由于其排水的主立管被堵塞，導致部分的冰雪沉積在屋頂，其融化的雨水停留在屋頂，加重了防水層的壓力，導致屋面的防水層受損，從而影響建筑的防水效果。對于新疆寒冷地區頂層設有露臺的高層建筑，暴露在外部空氣中的排水管道非常容易因為空氣溫度較低而產生結冰堵塞或者凍裂的問題，繼而使得冰雪融化而形成的水順著管道壁表面傾瀉而下，嚴重破壞了建筑外表層，更可能出現冰柱懸掛于房檐處的危險，不利于建筑的安全。

4 寒冷地區建筑給排水的解決措施

4.1 改善設計方案，合理敷設管道

針對廠房的給水系統管道凍結問題，在進行建筑給排水設計的時候應該考慮到廠房的需求，將水管敷設在遠離頻繁開啟的門口，避免其經常接觸冷空氣。當建設需求必須將管道鋪設在門口處時，應該加強其保溫防凍措施，可以采取電伴熱帶保溫技術，對其采取保溫措施，并對管道進行加工，在管道外層包裹保溫材料，防止其熱量散失。在設計管道敷設時，避免廠房內部通過單一進水口給予水源供給，要增加廠房內部的進水口，保證在管道出現問題時，有備用進水口對廠房進行供水，保證廠房內部的給水系統的可靠性。在居民民建筑的排水管道設計中，可以將廚房的污水排放管和衛生間的污水排放管分開排放，避免廚房污水的油污對衛生間污水的影響，防止油污影響管道的排水效率，使一些污漬粘在管道管壁上，時間久了導致管道堵塞。除此之外，加強建筑給排水工程的工作人員的管理，通過培訓增強施工人員的職業技能，嚴格按照建筑標準進行測量施工，提高測量精度，核對好排水基準的標準高度，避免排水在管道內部的停留時間過長，降低其凍結的風險。減少管道內部存水也是寒冷地區防止管道凍結的有效措施之一，從而實現給排水工程的正常運行[2]。

例如，在實際的給排水工程建設設計中，由于靠近建筑外墻的管道溫度較低，在設計時盡量避免將管道敷設于接近建筑外墻的部分，通過加強防凍措施，合理設計管道敷設方案，提高管道周圍溫度，避免其出現管道凍結的問題。在居民建筑裝修時，也要考慮給排水的問題，盡量避免廚房和衛生間采用同一個入水口和排出口，以防止出現管道凍結問題。通過設立敷設管道的高度差，提高排水管道的排水效率，降低管道凍結的概率，從而實現排水系統的正常運行。在實際的施工過程中，加強對人員的管理，施工單位做好自檢、專檢、交接檢，避免由于設備故障造成建筑排水系統的倒坡現象發生，增加排水管道負擔，出現管道內積水現象，從而容易凍結。對出戶排水管深入檢查，保證出戶排水管的管頂大于或等于室外排水管的管頂的標準高度，避免室外排水倒灌至室內造成堵塞形成積水。通過降低管道內部的積水量，實現對管道凍結現象的改善，從而促進建筑給排水系統的正常運行。

4.2 改善外設管道的防凍措施

由于排水系統的污水廢水的排水管道要敷設在室外，新疆的寒冷地區溫度較低，因此要增加管道的敷設深度，利用土層的厚度對管道進行保溫。另外，室外管道應該采用合適的保溫材料進行保護，降低其被冰凍的概率，增強管道的抗凍能力。對廠房的排水進行科學管理，保證其排水量達到一定標準，防止由于排水量的降低導致管道內部溫度降低，容易凍結。對于排放污水廢水流速的控制也是防止管道凍結的方式之一，在管道鋪設過程中，可以設計一定的坡度，通過排水口和管道末端的高度差增加廢水的流速，來實現對管道的保護，避免外設管道出現凍結，爆管等現象。除此之外，通氣口的結霜問題可以通過增加管道直徑來改善，增加管道的有效通風面積，實現管道通風功能的正常運行，并在管道的周圍安裝檢查口，確保定期對管道進行檢查維護，處理管道內壁產生的結霜，避免由于結霜導致的管道堵塞問題。在目前的給排水系統中，室外采用的埋地式管道敷設的常用形式，主要包括直接埋地和架空敷設兩種方式。在架空敷設的過程中，應該將管架和保溫工程作為重點施工項目，由于新疆地區的氣候較為寒冷，需要借助蒸汽加溫的方式對于管線進行保溫，并添加其他輔助保溫材料，這樣才能夠提升管道敷設的質量和效率，防止進行后續補修，提升管線運輸效率。對此，需要在敷設與管道相同長度的蒸汽管線以保證排水管道不被凍壞的同時，用保溫材料對給水管道和蒸汽管線進行包裹，降低散熱速度，實現對排水管道的有效保護，必要時，應該采用合適的材料，實現管道的防凍效果。

例如，首先在對廠房建設給排水系統時，測試出給排水管道能夠承受的最低溫度，確保在后續管理過程中，實現有效管理，避免控制溫度不理想導致的管道凍結問題。其次經過長期的實踐，進行管道內部排水速率的控制，加大日常排水量，保證管道內部的水流速度達到管理標準，通過動態流水減少管道內部凍結現象，實現對排水管道保護的作用。最后設立專門的管道排查小組，對所有的排水管道進行定期排查，將管道內部的結霜、凍結的冰晶及時清理，避免其對管道的堵塞，從而避免了管道凍結引發的管道破裂等情況。由于受新疆寒冷地區的地勢影響，可以通過放大設計坡度，并采用塑料管材進行施工。因為塑料管道的保溫性能高于鑄鐵管道，不易被凍結，更適應于新疆寒冷地區的氣候。如果管道填埋深度在冰凍線以上20cm，就應該加強管道的保暖措施，通過伴熱管對管道進行保溫，從而實現管道防凍性能的提升。除此之外，室外的排水管道的填埋深度在冰凍線以上時，還要對檢查井實行保暖措施，避免冷空氣通過井蓋進入管道，使排水管道發生凍結堵塞，影響排水系統的正常運行。

4.3 改善消防系統

消防安全的設備維護是減少安全隱患的主要途徑，因此在建筑給排水系統設計時要重點考慮消防管道的防凍措施。首先可以通過改善滅火系統，來降低消防管道的凍結問題。將自動噴水滅火系統的濕式系統改為干式系統，干式系統的滅火機制是在發生火災時才會給管道內充水，平時的管道及噴頭都是干式的，這樣可以有效避免濕式系統中管道內部的存水出現凍結現象，從根本上解決管道凍結問題。其次要加大對管道的管理力度，提升管道的防凍屬性。通過對管道采用電伴熱技術等保溫措施，增強管道的抗寒能力，從而實現避免管道凍結問題。除此之外，防火措施不能只局限于公共場所設立的自動滅火系統，還應該增加其他的防火措施，例如氣體滅火、滅火器等設施，預防管道凍結影響滅火系統的正常運行導致存在的火災安全隱患。

例如，測量室外溫度低于-10℃的地區，相關的各種室外設備，如水表井、閥門井、消火栓井、水泵接合器井、各種水池等設備，都應該做好保溫的措施，保證其不被凍結。首先，可以在入口處設立保溫井口及聚苯乙烯泡沫板材質的保溫蓋。消火栓井蓋高出周圍地面100mm 以上，防止雨水等流入內部。其次，對于室外埋設的各種水池也要做好防凍措施，對水池進行填埋，使其深度達到冰凍線以下，實現利用土層覆蓋保溫。又如以辦公建筑大廳等場所為例，也應改善消防系統，增強自噴管道的防凍性能，具體措施可以采取以下幾點。首先，工作人員檢查自動噴水滅火系統是否為干式系統，如果是濕式系統需要轉變成干式系統。究其原因在于干式系統的管道，在未使用階段不含消防水，且噴頭是干式噴頭，發生火災后，消防用水才流經管道，有針對性地進行滅火，所以干式系統有助于緩解管道凍結現象。其次，提高管道環境溫度，也能夠防止出現管道凍結問題，這就需要在屋面做好保溫處理，還要對管道進行相應的處理，如借助電拌熱技術，使管道溫度處于恒定狀態。管道外與冷空氣直接接觸，可以外包保溫材料，增強抗凍性能，防止管道外開裂的現象產生，同時也能進一步提高管道內的溫度。最后，完善消防設施，補充設置氣體滅火。建筑物一旦發生火災，會造成不可估計的損失，這就體現出消防設施的重要性，尤其是寒冷地區，要考慮消防設施的防凍問題，在設計環節把好關，采取有效的措施，保證設施的使用性能，使其在發生火災后能夠發揮最大的應用價值。

4.4 改善雨水排放管道的建設

在設計排水管道敷設問題時，應該考慮到當地氣候的影響，根據其特點采取合理的敷設方案。首先是通過改善外敷設的排水結構，在廠房陰暗面容易結冰的地方設計內排水系統，將雨水的排除管道設立在室內，避免其出現融化的雨水凍結在管道內發生堵塞現象。其次，要增加其外排水系統的敷設深度，利用土層厚度進行保溫。最后，在提高管道的防凍屬性的同時，也要增加雨水排放的管道放水量，通過增加管道的橫截面積，減少雨水在排放管道中的時間，降低其凍結的速率。也可以使用增加側墻式雨水斗來增加雨水的匯集面積，從而降低屋面的存水量，防止水位超過防水線，降低排水故障導致對防水性能的影響[3]。在住宅類建筑雨水排放管道的建設方面，應該密切結合建筑實際建設情況，將公共部位的雨水排放管道建設作為重中之重，加強對于封閉性陽臺以及景觀陽臺的雨水排放管道敷設，如果有洗衣機等生活設備，則需要設置專門的洗衣機專用地漏，幫助廢水實現合理排放。同時，由于新疆地區嚴寒的氣候條件，應該提高建筑方案設計的可行性與科學性，加強對于露臺設計方位的綜合考量，進一步提升給排水專業水平與建筑設計的綜合協作水平，為室內給排水工程的設計提供可優化條件，有效防止新疆寒冷氣候條件對于室內給排水工程的正常運轉造成不必要的影響，保證人民群眾的生活質量。

例如，在廠房施工過程中，對冬季雨雪情況進行分析，改善屋檐設計，減少房檐存雪的概率，避免融化的雪水積存在屋檐上導致對其防水層的破壞。另外，增加廠房的朝陽面積，防止陰暗面過多加重內排水系統的壓力，在朝陽面多設立外排水用于排放融化的雪水、雨水等廢水，并增加其橫截面積，從而加快廢水在管道內部的流動速度，避免在管道內部發生凍結，影響管道的排水效果。針對露臺的管道防凍結問題，首先，在建筑方案設計時，設置雨水管道的室內空間，確保在室內為給排水管道的建設留有足夠的空間，如果沒有足夠的空間建立排水管道，可以選擇將建筑露臺與公共樓梯間、走廊、水暖管道井等設施作為雨水排出管道的相鄰公共區域，通過設置側排式雨水口將露臺上的雨水雪水接引至室內排水管道中并排走。其次，將與露臺同層的房間地板加厚，使其可以埋設不小于DN50 的排水管，使露臺雨水和雪水通過本戶地板內的暗敷設雨水管道引入到公共區域的雨水立管中。但這種方式雖然能夠為外設的雨水排放管道的凍結問題提供解決方案，但是會增加室內管道維護的壓力。最后，在建筑方案設計時盡量減小露臺面積，加強露臺防水和防溢水措施，在有雨雪水時，由用戶手動清除，避免其積攢在露臺造成防水層壓力，避免清理不及時可能出現向室內灌水現象，通過改善建筑設計，降低排水管道凍結問題。

5 結語

綜上所述，對于新疆的寒冷地區，應該做好建筑給排水工程的管道防凍措施，在前期的設計到后期的使用維護，都應該加強管理。通過合理的敷設管道設計，減少給排水管道接觸冰冷、容易凍結的地方，有效避免管道設計不合理導致的給排水管道凍結問題。同時，在外排水系統中，增加管道敷設深度，利用土層對管道進行保護，將管道埋在冰凍線以下，降低給排水管道的凍結概率。通過增強管道的抗凍性，從而實現給排水管道的保護，對其進行保溫材料的包裹，利用蒸汽管線的輔助敷設保證管道的溫度，通過包裹保溫材料增強管道的抗凍性，實現給排水工程的正常運行。以確保公共場所的消防系統的正常進行，保證消防安全，實現給排水工程的價值。