高層建筑給水排水設計優化措施

彭仕森

（廣東建安消防機電工程有限公司，廣東 廣州 510300）

1 高層建筑給排水工程的特征

（1）高度重視消防安全問題。高層建筑的主要特點表現為功能多、綜合性強等，這就使得高層建筑內部一旦發生火災，就會使安全事故的風險不斷地擴大，因此，高層建筑對消防系統安全防護的要求要比普通建筑或者是低層建筑的消防系統防護要求要高得多。

（2）靜水壓力大。高層建筑的給排水系統靜水壓力非常大，如果靜水壓力比較大，就會給用戶的生活用水問題帶來嚴重的不良影響，水壓大，就會產生不同程度的噪音，給用戶正常的生活帶來不同程度的負面影響。

（3）排水量大。高層建筑具有特殊的排水標準，高層建筑的住戶比較多、樓層比較高，使得排水量和供水量都非常大。在日常生活的過程中，一旦排水管道出現堵塞的問題，給水系統就會隨之發生斷水的情況，給住戶正常的生產和生活帶來不利的影響。

（4）管道長。高層建筑的排水量比較大，樓層數比較多，使得管道的長度也隨之增加。要想使高層建筑給排水效果達到最佳的狀態，設計人員就要對管道內的壓力進行高效的管控，使其始終保持著穩定的狀態。

（5）易于出現振動與噪音。在高層建筑建設施工時，使用的動力設施比較多，在設計和維護排水管道時，易于出現振動的情況和噪音。設計人員在開展設計工作時，要采取積極的措施，將振動問題和噪音控制到最低，高效的控制不良因素給用戶造成的負面影響[1]。

2 設計高層建筑給水系統

在設計高層建筑給水系統時，需要對給水方式進行合理的選擇，給水方式會直接影響著工程的造價和水資源的使用質量。國家出臺的有關規定中明確的指出，高層建筑的給水系統要設置豎向分區，各個分區最不利衛生器具配水點位置靜水壓力要保持在0.45MPa以內，假如入戶的管水壓超過了0.35MPa，就要及時的將減壓閥安裝好。科學、合理的設置給水系統豎向垂直分區，使水設備的正常使用得以保證，防止因壓力過大而出現不必要浪費問題[2]。

綜合分析我國給水系統的使用情況以后發現，正常情況下的水壓能夠滿足五、六層建筑的用水需求。對于高層建筑來說，通常城市市政給水管網的水壓是不能滿足高層建筑的用水需求的，高層建筑要設置分區給水的方式，因此，要科學合理的劃分高層建筑給水系統的豎向分區。假如用水量比較小，水泵的荷載就會隨之增加。受分區里系統壓力比較大的影響，對入戶處的減壓閥層數進行適當的增加，使得耗能也隨之變大。受高層建筑不同類型的影響，其給水方式的具體情況如下。

（1）給水分區串聯式。在每個分區中都設置水泵和水箱，將水泵安裝到各個技術層中，從下區水箱中抽水來給上區進行水資源的供應。

（2）給水分區并聯式。在每個分區中，都要單獨安裝一套水泵和高位水箱，使各個分區的供水得以保證。在安裝水泵時，需要將水泵集中安裝到建筑的最底層或者是地下室中。

（3）給水分區減壓方式。減壓水箱減壓的主要給水方式就是給水分區減壓方式，利用地下室或者是建筑底層安裝的水泵將建筑用水及時的提送到頂層的水箱中，頂層水箱在向各個分區減壓水箱送水，在減壓處理以后，使下區供水得以實現。

（4）給水分區無水箱方式。將變速水泵安裝到各個分區內來完成供水任務，在沒有安裝水箱以前，在建筑物最底層的水泵房中集中安裝水泵，每臺水泵都設置了需要供水的分區內管網。給水分區無水箱給水方式在普通高層建筑中得到了廣泛的使用，其優勢體現為：各個分區供水段的壓力比較小時，對管道材料的質量要求也會隨之降低；分區供水段具有調節容積存在，在輸水出現問題以后，實現了對供水時間的有效延時。其不足之處體現為：建筑下區出現供水故障以后，上區的供水也會受到影響，其安全性不強；水泵、水箱等中轉裝置會占用一定的建筑樓層空間，而噪聲和振動問題也很難得到高效的處理；中轉水箱易于出現被二次污染的情況。

3 設計高層建筑排水系統

高層建筑排水系統與人們日常的生產和生活息息相關，在設計高層建筑排水系統時，對建筑內部良好的居住環境和通常的排水給予足夠的重視，使得傳染疾病得到高效的避免。受高層建筑特征的影響，用來連接衛生潔具排水的立管敷設管道比較長，使得底層的排水壓力非常大，處于下層的衛生潔具易于出現排水噴濺的問題。衛生潔具排水具有加強的間斷性，排水方向前行的管道系統呈現出正壓的情況，在水流下降使，后續管道出現負壓現象以后，導致了抽吸的效應，使得管道系統出現了抽吸現象或者是噴濺現象。高層建筑物的層數達到10 層以上時，需要將專用的通氣體立管安裝到污水立管位置處，從頂層向下每隔六層就要安裝消能設備在污水管道位置處，每隔三層安裝通氣管，并與主通氣立管有效的連接在一起[3]。

4 高層建筑給水系統的優化設計

4.1 高位水箱給水系統

在高位水箱供水的過程中，水泵和水箱發揮著至關重要的作用，在減壓水箱、減壓閥、串聯和并聯的模式下，使給水的目的得以真正的實現。在設計高層建筑高位水箱給水系統時，需要有效的調節建筑內的供水量，確保高位水箱給水系統能夠滿足給水的各種需求。通過優化設計高位給水方式以后，其優勢體現為以下4個方面：①高位水箱的存水功能得到了顯著的提升，使高層建筑供水的安全性和穩定性得到保證。②使用高位水箱存水以后，高層建筑給水系統因水壓不穩造成的影響降到了最低。③使用高位水箱供水模式以后，供水效率發生了明顯的改變，使啟動水泵帶來的不利影響的有效的控制。④將運營成本控制到最低。高位水箱給水系統的不足表現為以下4 個方面：①占用的建筑面積比較大。②高層建筑的施工難度系數出現不同程度的升高。③水箱易于出現被污染的情況。④水箱存水時會出現噪音。

4.2 氣壓罐給水方式

氣壓穩壓裝置的主要組成成分為氣壓罐和離心水泵，氣壓罐是密閉容器的典型代表，能夠儲存一定劑量的水。綜合分析氣壓罐的給水方式以后，通過合理的調節通氣，將水送到一定的高度，使節能的目的得以實現。氣壓罐給水方式的優勢體現為：①在使用氣壓罐以后，不再需要使用水箱和水塔，使高層建筑的載荷量得到有效的降低，使無塔供水得以實現。②氣壓罐具有良好的密封性，將水污染徹底的杜絕掉。③基建成本投入比較少。④易于集中管理和自動控制，使高層建筑用戶用水得到滿足。氣壓罐給水方式的不足表現為：a.在使用氣壓罐供水時，具有明顯的周期性，波動比較明顯，會產生巨大的噪音。b.氣壓罐的容積是有限的，存儲的水資源也是有限的。在供水的過程中，水泵處于變壓狀態下，就會使水泵的磨損程度嚴重、增加了設備的運行成本投入，同時也會使供水效率受到不良的影響[4]。

4.3 變頻泵無水箱給水方式

變頻泵也被稱之為是變速泵，利用單片機變頻技術，對電源的電壓和頻率進行改變后，實現了對電動機轉速的合理控制，從而使供水量管理和水壓控制得以實現。在設計變頻泵無水箱給水方式時，要高效的調控水壓流量。變頻泵無水箱給水方式的優勢體現為：①節能效果突出。在壓力不變的情況下，水量變化與電機轉速相同，將設備的磨損問題降到最低，顯著提升供水的實效性。②工作人員能夠自動進行調控。③該給水方式利于集中管理、安裝簡便、結構緊湊。變頻泵無水箱給水方式的不足表現為：①變頻泵的經濟成本投入非常高，對高層建筑單位前期成本投入提出了較高的要求。②對工作運行環境的要求也比較高。③受電池干擾比較明顯，會給變頻水箱給水系統的運行帶來不良的影響。

4.4 減壓分區給水方式

在設計減壓分區給水方式時，對分區減壓水箱和減壓閥進行了高效的利用。水泵將水輸送到頂層的水箱中，水箱自身設置著不同的分區。設計人員將減壓閥設置在上區水箱和下區水箱的中間位置，從而使減壓的目的得以實現。在上區向下區供水時，在減壓閥的作用下，水會流入管網中，使下區供水得以完成。在使用減壓分區給水方式時，其優勢體現為能夠將經濟成本投入降到最低；供水保持平穩的狀態，后期維修便利。在設計高層建筑的給水系統時，在選擇給水方式時，會給建筑面積的使用率造成不良的影響。

4.5 消火栓給水系統

（1）消火栓給水管道的安裝需滿足消防相關施工規范要求。

（2）管材采用內外壁熱浸鍍鋅鋼管，按規范采用溝槽連接或絲扣連接。

（3）消火栓立管設計管徑為DN100mm，消火栓口徑為65mm；水槍噴口直徑為19mm；配置公稱直徑65有內襯里的消防水帶，長25m。

（4）為了使每層消火栓出水壓力符合消防規范要求，接近設計值，在栓口靜壓超過0.5MPa 的消火栓栓口前設置減壓孔板。

（5）消火栓栓口安裝高度離地面為1.1m。

5 高層建筑排水系統的優化設計

5.1 底板下沉排水方式

在設計高層建筑排水系統時，使用的主要方式為底板下沉式。在設計廣西工程時，使用的主要排水方法為底板下沉排水法，衛生間樓板整體下沉50cm，衛生間的防水效果達到了最佳的狀態，二次排水的實際需求得到最大程度的滿足，使衛生間積水向排水口引流。在使用底板下沉排水方式時，衛生間管道不能出現外漏的情況，靈活設置衛生間的器具，使其空間使用率得到明顯的提升。一旦衛生間出現堵塞的問題后，為維修工作提供巨大的便利。對于傳統高層建筑的排水系統來說，在開展設計工作時，結構荷載非常大，回填時，使用煤渣完成回填施工，使得維修難度系數不斷地升高。

5.2 地漏與存水彎配合排水方式

排水管道中會存在著大量的有毒有害氣體，這些氣體一旦進入室內，在污染環境的同時，也會給住戶的身心健康造成不利的影響。在優化設計高層建筑排水系統時，需要對存水彎進行合理的設置，假如存水彎設置的不科學合理，就會給高層建筑造成嚴重的負面影響。盡管國內高層建筑排水地漏的有關規定中沒有明確的指出必須要安裝存水彎，但是在實際生活中，用戶能夠切身的感受到使用存水彎的好處。在有的規范中對存水的高度進行了明確的設置，但是設計人員在開展高層建筑排水系統設計工作時，并沒有嚴格落實這些規范的要求，施工人員有時不按施工圖紙施工，使得上、下樓的住戶會受到串味的影響。

5.3 設置吸氣閥

在現代建筑工程項目施工時，不但要對安全性給予充分的考慮，還要對整體的美觀度給予高度的重視，這就使得建筑工程排水立管不會從樓層找那個穿越。為了使排水能力得到滿足，就要對排水管的直徑進行增加。然而，在排水管直徑增加以后，易于出現負壓的情況，給排水效果造成了不良的影響，還可能會破壞水封。在對此類問題進行處理時，使用的最佳方法為將吸氣閥設置在立管頂部位置處。吸氣閥處于負壓狀態時，將吸氣模式開啟，關閉正壓，使排水立管的排水能力要求的滿足，管內的廢氣也不會向室內擴散。

5.4 室內排水管

在設計室內排水管時，嚴格管控管徑的設置情況，使排水工程設計達到最佳的效果。結合以往的成功經驗，DN75 管徑是最佳的管徑形式，究其原因為，經濟成本投入比較少，易于維修和后期保養，還不會占用過大的空間位置。在設置橫管的過程中，選擇使用的管徑為Dg150 型，滿足我國高層建筑建設的實際需求。在設計高層建筑排水系統時，橫管管徑的主要類型為Dg100，該管徑易于出現被堵塞的問題，因此在后期高層建筑排水系統設計時，使用Dg150 管徑取代了Dg100 管徑，將管道堵塞的問題降到最低，同時也不會增加經濟成本投入。顯而易見，該方法在設計室內排水系統時，可謂是最佳的方案[5]。

5.5 自動噴水滅火系統

（1）管道均采用內外壁熱浸鍍鋅鋼管。按規范采用溝槽連接或絲扣連接。

（2）設置吊架和支架位置以不妨礙噴頭噴水的原則，吊架距噴頭的距離應大于0.3m，距末端噴頭的距離不小于0.7m。

（3）報警閥應設在距室內地面1.2m 左右。

（4）供水干管宜在便于維修的地方設分隔閥門，閥門經常處于開啟狀態。

（5）安裝噴頭的場所要注意防止腐蝕氣體的侵蝕，不能受外力的撞擊，并定期清理噴頭上的塵土。

6 結語

對于高層建筑的給排水系統工程來說，設計工作的難度系數非常大，對設計人員專業技術水平的要求也比較高。因此，在設計時，要對以往的成功經驗進行借鑒，以客觀事實為依托，優化升級高層建筑給水系統，從而使高層建筑給排水工程的質量得到顯著的提升。在優化設計給排水系統時，能夠使用的給水方式有減壓分區、變頻泵無水箱、氣壓罐和高位水箱等給水方式，能夠最大程度的使高層建筑的用水需求得到滿足。