閥門安裝工藝在建筑給排水施工中的應用與優化研究

摘 要：在建筑給排水施工中，閥門安裝工藝的優化對于確保系統的可靠性、安全性以及后續運維的便捷性至關重要。本研究針對現行閥門安裝工藝中存在的問題，通過對安裝流程、工具使用以及操作規程的深入分析，提出了一系列優化措施，旨在為建筑給排水施工中的閥門安裝提供科學、高效的工藝指導。

關鍵詞：閥門安裝；給排水施工；工藝優化；安裝效率；漏水預防文章編號：2095-4085（2024）06-0028-03

0 引言

在建筑給排水系統中，閥門扮演著調節流量、切斷供水和保障系統安全的重要角色。閥門安裝的質量直接關系到整個給排水系統的運行效率和安全性。然而，當前的閥門安裝工藝存在一定的局限性，如工期延長、成本增加以及安裝質量不穩定等問題，這些問題的存在嚴重影響了建筑工程的整體質量和效率。因此，本研究旨在通過系統分析現有工藝，找出提升閥門安裝效率和質量的關鍵點，并提出切實可行的優化方案。

1 閥門在建筑給排水系統中的作用

閥門在建筑給排水系統中的作用是多方面的，涉及到系統的安全、可靠性和效率。在確保系統正常運行的同時，閥門還能夠提供必要的保護措施。

1.1 截斷與調節功能

截止閥和閘閥通常用于流體的截斷，它們能夠提供良好的密封性能，適用于廣泛的壓力和溫度范圍。調節閥和蝶閥則在調節流量和壓力方面發揮作用，特別是在需要精細控制流體動態的場合。例如，調節閥可以通過改變閥芯的位置來調整通過閥門的介質流量，進而控制管道系統中的流速和壓力。

1.2 防止回流與安全保護

止回閥的設計使其能夠防止系統內介質的反向流動，這對于防止水錘現象和保護泵類設備尤為重要。安全閥和泄壓閥則在系統超壓時自動打開，釋放多余壓力，保護管道和設備不受損害。

1.3 分流與溢流

分流閥和溢流閥在多路系統中分配或限制流體流向，確保系統按設計要求運行。它們可以根據需要將流體引導至不同的管線，或在達到一定壓力時將流體排放，以避免系統過載。

2 現行閥門安裝工藝分析

2.1 開箱檢查

在閥門安裝的初始階段，開箱檢查是確保閥門完整性與合規性的關鍵步驟。根據《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》（GB 50242—2002），閥門在出廠時應附有產品合格證、使用說明書及相關的檢驗報告。開箱后，施工人員需對照這些文件，檢查閥門型號、規格是否符合設計要求，同時檢查閥門是否有運輸過程中造成的損傷或缺陷。

2.2 定位

閥門的定位需遵循《給水排水管道工程施工及驗收規范》（GB 50268—2008）的規定，確保閥門位置準確，以便與管道系統無縫對接。定位的準確性直接影響管道系統的流體動力學特性和后期運維的便捷性。施工圖紙和現場條件應進行充分的核對，以避免因定位錯誤導致的返工或功能不全現象。

2.3 管道預制

管道預制是提高安裝效率的重要環節，涉及管道的切割、彎曲和預制接頭的制作。施工組織需嚴格控制預制過程，確保預制件的尺寸精度和質量滿足設計要求。預制環節的優化可通過采用現代化的機械設備和技術來實現，如數控切割機和自動焊接機器人，以提高預制件的質量和生產效率。

2.4 閥門安裝

閥門安裝是連接管道系統的關鍵步驟，要求施工人員具備專業技能，并遵守《工業金屬管道工程施工規范》（GB 50235—2010）中的操作規程。安裝過程中，閥門與管道的連接方式（如法蘭連接、 螺紋連接或焊接）應根據管道材質、工作壓力和介質特性來確定。文婷姜的研究指出［1］，采用鐵管道時，柔性橡膠圈和螺栓連接是常見的安裝方式，該方式便于安裝且具有一定的柔性，有利于吸收管道熱脹冷縮的影響。

2.5 系統測試

系統測試環節是驗證閥門安裝質量的最后一步。根據《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》（GB 50242—2002）的要求，安裝完成的閥門必須進行強度試驗和密封性試驗。試驗過程中，應模擬實際工作條件，對閥門及其連接部位進行壓力測試，以確保其在規定的壓力下無泄漏，保證系統的密封性和可靠性。

3 工藝技術優化措施

3.1 閥門選擇與匹配技術

閥門選擇與匹配技術的優化方面，重點關注的是如何確保閥門能夠在給排水系統中實現其功能，同時最大程度地減少系統的能耗和提高系統的可靠性。閥門選擇的優化不僅涉及到對閥門本身性能的精準評估，還包括對其在系統中的作用進行全面考量，以及對系統工況的深入理解。

在選擇閥門時，必須對閥門的流量特性、壓力損失、開閉速度、以及與管道連接形式等多個方面進行綜合考量。例如，對于流量調節閥，其流量特性曲線應與系統的流量需求相匹配，以實現精確控制。恰當的流量特性曲線可以減少能耗，延長閥門壽命，同時保證給排水系統的穩定運行。

在防止介質倒流方面，選擇合適的止回閥至關重要。止回閥的選型應基于介質的性質、流速、壓力等參數。例如，對于可能發生水錘現象的系統，應選擇具有快速關閉特性的止回閥，以減少水錘對管道系統的沖擊。

根據《建筑給水排水與節水通用規范》（GB 55020—2021），閥門選型必須滿足系統的工作條件，并建議通過專業計算軟件進行模擬。使用計算流體動力學（CFD）等模擬軟件，可以在設計階段預測閥門在實際工作狀態下的性能，從而優化閥門的選型和匹配。綜合考慮閥門的材料、結構和工作原理，對于特定的應用場景，如飲用水系統，閥門的材料應符合衛生標準，避免二次污染。例如，對于直接與飲用水接觸的閥門，不銹鋼或銅合金等材料是首選，因為此種材料能夠抵抗腐蝕并維持水質。

3.2 BFQ閥門安裝方向和位置優化

在建筑工程中，閥門安裝方向和位置的優化對于確保給排水系統的高效運行和維護至關重要。閥門的正確安裝方向可以保證其正常工作，避免因安裝不當導致的性能降低或損壞，而合理的安裝位置則便于系統的操作、檢修和維護。閥門的安裝方向通常由制造商根據閥門的設計和工作原理來指定。例如，止回閥必須安裝在確保介質單向流動的方向上，否則無法發揮其防止介質倒流的作用。根據《給水排水管道工程施工與驗收規范》（GB 50242—2002），止回閥的安裝方向應使閥瓣自重能夠關閉閥門，防止介質逆流。對于一些特定類型的閥門，如蝶閥，其安裝方向可能較為靈活，但仍需遵循制造商的指導以及流體工程的基本原則。閥門的安裝位置則應考慮到系統的整體布局和工作條件。合理的安裝位置可以減少管道系統的壓力損失，提高系統效率。在確定閥門的安裝位置時，應避免在系統的死角或是容易積聚雜質的區域，以免影響閥門的工作或縮短其使用壽命。同時，根據《建筑給水排水設計標準》（GB50015—2019），閥門的安裝位置應便于操作和維護，且在必要時應設置必要的支架或固定裝置，以保證閥門的穩定性和操作的安全性［2］。

在實際工程中，閥門安裝的優化還應考慮到系統的運行和維護成本。例如，遠離系統操作人員常駐位置的閥門可能需要配備遙控操作裝置，以便于遠程控制，這樣可以減少操作人員的工作強度和提高系統的響應速度。同時止回閥的安裝位置應選擇在管道的最低點或最靠近泵的出口處，這樣可以保證介質在流動時不會倒流，同時也方便維護和檢修。安裝方向應與介質流動方向一致，以確保止回閥能夠有效地防止倒流。在安裝過程中，需要保證閥門的密封性能，并確保管道的穩定性。具體到消防水泵的出水管上的止回閥，宜采用水錘消除止回閥，尤其是當消防水泵供水高度超過24m時，以防止停泵水錘的發生。水錘現象指的是有壓管道中由于流速的劇烈變化而引起的壓力交替升降的水力沖擊現象，它可能導致管道的強烈震動，甚至損壞閥門和水泵，造成管道接口斷裂或管道爆裂等事故。此外，在安裝止回閥時，應注意介質流動的方向應與閥體所標箭頭方向一致。這一要求是基于閥門的設計和工作原理，確保閥門能夠在介質流動時自動開啟，而在停止流動或有倒流趨勢時自動關閉，從而防止事故的發生。

3.3 閥門預裝配與模塊化技術

閥門預裝配與模塊化技術在建筑工程的給排水系統設計與施工中，體現為將閥門及其相關管道組件在工廠環境中預先組裝成模塊，然后將這些模塊運輸至施工現場進行快速安裝。這種方法不僅提高了施工效率，還有助于提升整個系統的質量。在預裝配過程中，閥門及其附件，如法蘭、螺栓、墊片等，會按照設計要求組裝在一起。此過程需按照《建筑給水排水設計標準》（GB50015—2019）以及相關的行業標準執行，確保所有組件的兼容性和質量。預裝配模塊化技術的應用，根據《建筑工程施工質量驗收統一標準》（GB50300—2013），要求閥門預裝配模塊在出廠前進行嚴格的壓力測試和泄漏測試，以驗證其密封性能。模塊化建筑技術的核心優勢在于其高度的標準化和可重復性。根據住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心以及中國建筑設計研究院的指導，模塊化建筑的標準化設計、生產和施工安裝，能夠有效提升產品和工程質量，規范行業發展。例如，在體積模塊化建造中，整個房間或房間的部分，包括墻壁、地板和天花板，在工廠環境中建造完成后，可以整體運輸到現場進行組裝，這種方法在閥門預裝配中同樣適用。在給排水系統中，模塊化技術的應用可以減少現場作業的復雜性，縮短工期，并且由于在工廠控制的環境中完成大部分施工，還可以提高整體施工質量。根據模塊化建筑協會的數據，模塊化建造可以使建筑時間縮短大約一半。這表明，閥門預裝配與模塊化技術在建筑工程中的應用，不僅能夠提高施工效率，還能降低建筑成本，同時還有助于提升建筑工程的整體質量和性能。

3.4 閥門連接技術的創新

閥門連接技術的創新優化在建筑工程的給排水系統中顯得尤為重要，這直接關系到系統的安全性、可靠性以及后期的維護成本。伴隨著裝配式建筑與建筑工業化的推進，閥門連接技術也在向著更高效、更可靠的方向發展。傳統的閥門連接方式主要包括法蘭連接、螺紋連接、焊接連接等，這些方式在不同程度上存在安裝時間長、連接可靠性受現場條件限制等問題。為了解決這些問題，閥門連接技術的創新主要集中在以下幾個方面：

3.4.1 快速連接技術

通過改進連接結構，如采用卡箍連接、推進式連接等，可以實現閥門與管道的快速連接與拆卸，大大縮短了安裝時間，提高施工效率。例如，卡箍連接技術通過預裝配的密封圈和卡箍實現管端的快速固定，這種連接方式不僅加快了安裝速度，而且提高了連接的可靠性。

3.4.2 密封技術的改進

采用新型密封材料和設計，如聚四氟乙烯（PTFE）密封圈、橡膠軟密封等，能夠提高閥門在不同工況下的密封性能，減少泄漏的風險。這些材料具有良好的耐化學性和耐溫性，能夠適應更廣泛的工作條件。

3.4.3 閥門預裝配與模塊化

在工廠內對閥門及其相關管件進行預裝配，形成獨立的模塊單元，現場只需將模塊單元按圖紙要求進行連接即可。這種方式不僅提高了安裝精度，而且減少了現場施工的復雜性，有助于提高整個系統的安裝質量。

3.4.4 數字化設計與制造

利用BIM（Building Information Modeling）技術和3D打印等先進制造技術，可以實現閥門連接部件的精確設計與制造。這不僅提升了設計的靈活性，還確保了制造的精度，減少了現場調整的需求。

3.5 技術與材料的綜合應用

在建筑給排水工程設計與施工中，技術與材料的綜合應用優化是通過對設計理念、材料選擇、施工技術及后期維護等環節的協同創新，以達到提升工程性能、延長使用壽命、降低維護成本及提高環境適應性的目的。通過BIM技術的應用，實現了設計的精確性、施工的可視化以及運營的高效性；而新型環保材料的應用，則提升了系統的環境適應性與用戶體驗。BIM技術在給排水工程中的應用，不僅僅是三維建模那么簡單，它通過建立精確的數字信息模型，實現了設計、施工及運維各階段的信息共享與協同工作。BIM技術可在設計階段進行能量分析、碰撞檢查、成本計算，施工階段進行進度跟蹤、現場安全管理，以及在使用階段進行運營管理、維修管理。這種工作方式顯著提高了設計團隊的工作效率，減少了因溝通不足而導致的非必要性修改。同時，新型環保材料的使用，如高分子復合材料、耐腐蝕材料等，為給排水系統帶來了更長的使用壽命和更好的環境適應性。這些材料具有良好的機械性能和化學穩定性，能夠適應復雜的地下環境，減少維護成本，環保材料的應用已經成為改善生活環境、節約資源和加強環保的重要途徑。

4 結語

閥門安裝工藝的優化是實現建筑工程質量與效率提升的重要環節，涉及材料選擇、連接方式、施工技術等多個方面，其重要性在于確保給排水系統的可靠性與安全性。在材料選擇方面，應采用耐腐蝕、耐高低溫、強度高的新型合金材料或高分子復合材料，以適應復雜的建筑環境和提高系統的使用壽命；在連接方式上，推廣使用機械壓接、膠粘連接等無焊接技術，這些技術具有操作簡便、連接可靠、維護方便的特點，能有效避免因焊接不當導致的泄漏問題；至于施工技術，結合BIM技術進行精準的施工模擬與預演，可在施工前期發現設計與施工中的潛在問題，從而避免工程返工，保障施工質量。

參考文獻：

［1］工業金屬管道工程施工規范：GB 50235-2010［S］.北京：中國計劃出版社，2011.

［2］建筑給水排水設計標準：GB50015-2019［S］.北京：中國建筑工業出版社，2020.