高層建筑給排水設計要點分析

馬 龍 蘭州新現代建筑設計有限公司

隨著我國社會經濟發展水平不斷提升，高層建筑逐漸成為城市內的主流建筑。從實際發展角度分析，高層建筑不僅是城市現代化建設的符號，而且可以充分反映出城市或地區經濟與科學發展水平。近年來，我國建筑行業呈現出高速發展態勢，行業總產值增長近12 倍，各項建筑施工技術以及設計理論也隨之高速發展。

目前，我國建筑行業在實際發展過程中充分遵循國家提出的綠色環保戰略，并將其應用于建筑施工中，尤其在給排水設計方面，更是得到行業內的廣泛關注，提升給排水設計科學性、提高居住舒適性以及節約水資源成為行業內的重點研究目標。

1 高層建筑給排水工程功能

1.1 確保居民日常用水

水資源是人類生存的必備資源，在民眾日常生活中發揮著重要作用，除日常飲用水需求外，民眾沐浴和清洗衣物等也需要水資源支持。水源飲用安全性是給排水工程設計的關鍵環節之一?？紤]到高層建筑的特殊性，傳統直接供水方式難以滿足居民日常用水要求，因此高層建筑給排水系統通常采用二次供水方式，而給排水分區布置合理是其設計工作的關鍵環節。

1.2 確保消防用水供給正常

從高層建筑特點分析，其人口密度高，且樓層高度遠超于傳統建筑，一旦發生火災，消防云梯和水槍等在高度限制下難以及時救援，因此消防供水系統成為高層建筑應對火災的主要手段[1]。通過加強消防給水系統臨界值設計，可以確保火災發生后第一時間得到控制，為消防單位救援以及民眾撤離爭取時間，同時避免無法挽回的生命財產損失。

1.3 提高居民生活質量

隨著社會經濟水平的逐步提升，人們對于日常生活環境提出了更加嚴格的要求。在高層建筑工程中，合理設計給排水系統能夠有效減少水資源浪費與水源污染現象，通過先進技術與設計理念加強給排水系統的節能與高效，使高層建筑居民能夠享受高質量水資源的同時，還能夠有效提升水源的實際利用效率，從而提升居民生活質量。

2 高層建筑給排水系統設計的要點

2.1 消防系統與消防水箱設計

設計人員在設計高層建筑給排水系統時，需要重視高層建筑的消防系統設計，重點關注高位消防水箱的位置設計。通常情況下，高位消防水箱設置在建筑最高的位置，以確保發生火災時，消防人員能夠第一時間控制火勢，為后續撲救工作提供基礎保障。設計人員在設計過程中應當與高層建筑規劃師進行充分的溝通與研討，將高層建筑給排水系統設置在最合理的位置，確保高層建筑整體的消防安全性[2]。

消防系統設計過程中，應當將消防用水與生活用水有效區分開。在實際高層建筑工程中，部分設計人員會將二者混合設置，這種做法不僅會明顯降低居民生活用水的容積，還會導致生活用水被污染的概率大大提升。消防管網測試水源時，如果閥門裝置沒有緊閉，則會導致消防系統中的水源外泄，污染生活用水。除此之外，消防系統中使用的水源更新周期相對較長，更新頻率較低，消防水箱中的水源在長時間作用下會產生細菌，威脅高層建筑用戶的用水安全。

2.2 雨水系統設計

在高層建筑雨水系統設計過程中，設計人員經常會遇到高層建筑陽臺屋面的排水問題與排水管材質的選擇問題。通常情況下，高層建筑陽臺與屋面的排水系統共用一個排水管路，如果出現暴雨天氣，陽臺與屋面排水系統會出現超負荷工作的現象，排水系統無法有效引流雨水，有可能導致屋面雨水從陽臺位置流出。

因此在高層建筑給排水系統設計時，雨水系統應當進行分別設計，以避免室內出現反水現象[3]。雨水系統中使用的排水管大多是金屬管、塑料管或鋼塑復合管，這些材質都具有一定的承載能力。在設計排水管時，設計人員應當充分考量建筑工程的實際情況，合理選擇排水管材質，確保高層建筑排水系統在暴雨天氣能夠穩定運行，不對建筑用戶的生活造成負面影響。

3 工程案例

為詳細說明高層建筑給排水設計要點，本文選取實際案例進行具體分析。案例工程為某地區新建貿易中心項目，建筑規劃總面積為27 300 m2，具體建設項目涵蓋主樓（49 層）與附樓（27 層）等，建筑主樓高度為209.65 m，屬于超高層建筑。施工技術人員在實際工作中需要設計相應的給排水系統，具體設計要滿足實際應用需求，同時落實綠色建筑的設計理念。

4 建筑給排水系統設計要點

建筑給排水系統設計要點主要包括冷水系統設計、消防給水系統設計以及節能設計3 個方面，以下展開詳細分析。

4.1 冷水系統設計要點

4.1.1 建筑冷水用量計算

案例工程中，施工技術人員為確保系統滿足建筑應用實際需求，首先針對冷水系統用量進行詳細計算。技術人員在充分遵循《建筑給水排水設計標準》的基礎上對工程原始資料、建筑物使用性質等因素進行綜合考量后得出建筑冷水用水量總表。

4.1.2 建筑冷水系統設備及選型要點

基于用水量總表以及給水系統分區，技術人員在作業過程中將生活給水分為3個區（低區、中區、高區），針對各區供水設備的型號、減壓閥配置以及生活水池等進行科學設計。技術人員對低區水泵流量以及揚程進行計算的過程為：

Qb表示水泵設計流量；Qh表示設計小時流量；Hb表示水泵揚程（建筑內給水系統所需的水壓），kPa；Hz表示生活水池在最低與最不利水位條件下的要求靜水壓，計算取值為600 kPa；Σh表示生活水池在最低與最不利水位條件下計算管路的總水頭損失，本次計算取值為81 kPa；h 表示最不利配水點條件下要求的最低工作壓力，本次計算的取值設定為100 kPa。

技術人員在實際變頻泵參數設置中，將流量Q、揚程H、功率N等參數分別設定為19 m3/h、100 m、11 kW。為確保供水可靠性，技術人員在實際設計過程中依照相關參數選用3 臺主泵，其中兩臺正常工作，1 臺作為備用設備，同時設置1 個氣壓罐以及變頻器、配電柜、感知設備支座等配套設施[4]。

在各區主要設備及其型號選擇方面，考慮到相關計算過程較為復雜，本文不做贅述，僅展示主要設備以及型號，具體如表1 所示。

表1 各區主要設備以及型號

在減壓閥以及生活水池設計方面，技術人員設計配水點壓力達到0.20 MPa時，配水支管采用自帶壓力表以及過濾器減壓閥將壓力點控制為0.16 MPa[5]。而生活水池設置在地下二層，有效容積達到80 m3，技術人員將其設計為兩格，并利用不銹鋼板作為池底材料。

4.2 消防給水系統設計要點

4.2.1 消防水源選用

案例工程中，設計人員充分認識到消防給水系統的重要意義，在實際工作過程中，從市政給水管線中引入給水管，其接入處最低水壓為0.18 MPa。在案例工程設計中，技術人員采用沿建筑進行環形布置方案。

4.2.2 消防用水量及消防水池設計

在明確消防水源后，技術人員針對消防用水量進行精準計算?？紤]到案例工程中需設計的消防給水系統種類呈現出多元化特征，且火災延續時間不盡相同，因此設計人員在實際工作中需要先依據相關規定對消防用水量進行計算與統計，具體如表2 所示。

表2 消防用水量表

之后技術人員對消防水箱以及消防水池進行設計。在消防水箱方面，技術人員嚴格依照我國現行規范要求，設計消防水箱容量滿足10 min 的室內消防用水總量需求，為控制火災危害提供有利條件支持。同時在位置設定方面，為確保供水穩定性，技術人員將消防水箱設計在建筑使用層最高點處，消防水箱箱底標高設計為59.8 m。技術人員充分考慮到建筑空間限制條件，將消防水箱設計為兩個容積為9 m3的小水箱，并采用串聯供水方式[6]。

在消防水池設計方面，技術人員在實際工作中主要根據以下兩種情況決定是否設置消防水池。第一，市政給水管網呈現枝狀或僅有單一進水管，且室外消防用水總量之和在40 L/s。第二，在生產、生活用水量達到最大時，市政道路給水管道、進水管等難以滿足室內外消防用水需求。通過查詢相關資料發現，建設區域周邊市政管網呈現出環狀布置形態，有來自不同供水管段的兩路進水管，在支持建筑日常用水供應充足的同時，僅能滿足室外消防用水需求，因此需要設置消防水池。

在實際工作過程中依照一次火災發生時，同時使用3 h 室內消火栓、1 h 封閉時自動噴水滅火系統以及1 h 大空間智能型滅火系統用水量總和的50%標準對消防水池容積進行計算，最終結果顯示消防水池需要1 008 m3。

為此，技術人員在地下二層設置了消防水池1 個，并將其劃分為兩格，有效容積控制在750 m3以上。同時，在建筑23 層分別設置消防轉輸水池以及減壓水池各一個，有效容積分別為60 m3和18 m3。

4.3 建筑給排水系統節能設計要點

案例工程中，施工技術人員為落實綠色建筑理念，在實際進行給排水系統設計的過程中也進行了相應節能設計，具體設計方案如下。

4.3.1 管網余壓供水

本工程設計高度209.65 m，而市政管網給水管接入處最低水壓0.50 MPa，難以滿足高層建筑給水需求，需要進行二次加壓處理。在不考慮管網壓力的情況下，若將管網進水全部引入至貯水池中并利用水泵進行供給，則市政水壓會被浪費。依據技術人員統計計算結果，案例建筑用水直供區方位較大，涵蓋商城、餐飲等多個功能區，其用水量占總用水量的21.46%，直接利用水泵進行供水會導致能耗大幅度提升。因此，技術人員依照綠色建筑理念以及相關規范要求，設計使用市政管網余壓供水模式。

4.3.2 利用變頻供水設備

隨著科學發展速度不斷提升，供水技術也隨之高速發展，變頻供水在此背景下產生的新興技術之一，優勢在于節能效果較好且無需采用高位水箱。案例工程中，技術人員設計在6 層以上采用變頻增壓供水方式，中區和24 層高速提升泵的Q、H參數分別設計為80 m3/h、120 m 和36 m3/h、80 m。技術人員在實際工作中為避免供水量變化較大時出現頻繁啟?，F象，在相應位置設置變壓罐1 個，并依照工頻主泵流量對變壓罐容積進行調節[7]。除此以外，技術人員在實際工作中可以選用管壁阻力較小的給水管材，并對管徑進行適當放大處理，以規避因阻力造成的損失，同時通過對水泵揚程進行相應的調整，最大限度提升設備運行經濟性。

5 結語

高層建筑工程中，給排水的重要性不斷提升。行業技術人員在實際工作過程中應注意加強對給排水系統設計的研究力度。應注意從細節層面入手，針對冷水系統、消防給水系統等方面進行優化設計，同時提高對節能環保設計的重視程度。本文研究的案例在應用文中設計方案后取得了較為顯著的成效，可以為同類建筑工程給排水設計提供經驗。