高层建筑给排水系统设计

 1高层建筑给排水系统概述

在我国建筑行业的标准中，净高高于一百米的建筑即可称为超高层建筑。高层建筑往往是各类功能的综合体，其主要的特点包括:建筑往往承载着比较复杂多样化的功能;通常建筑内部含有写字楼办公、宾馆住宿、商场饭店、娱乐休闲场所等。可见高层建筑在功能上合结构上是综合体，所以对此类建筑的给排水系统进行设计，需要兼顾各类方面。结合我国已有的一些高层建筑给排水设计样本，总结出其特点如下:(1)在高层建筑中，其静水所导致的压力往往远高于普通建筑，在设计中假若如普通建筑一样进以单区进行水供给，一方面对用户的使用造成影响，另一方面对于管道和配件等装置也造成较大的压力，减少其使用寿命。所以在具体供水方式的选择上，应该在精确计算的基础上为之设置分区，从而减少系统的水压，使系统维持正常的可靠性和使用寿命。(2)在高层建筑中，由于住户多，因此也面临着较大的排水量，以及较长的各类管道，这就容易导致在管道中存在着难以预测的压力。因此在给排水系统的设计中应充分重视排水系统能力的提升，并尽量使管道压力保持稳定性，使管道水封维持一定的可靠度。因此其排水系统建议引入通气管，以及结合国外一些先进的典范使用单立管的模式。在管道材质的选择上，应注重材料的机械强度，而在管道接口材料的选择上，则尽量选择柔性接口。(3)高层建筑由于用户多，因此也面临着较大的排水量，如果出现了管道不通以及停水等事件，则影响面是很大的。所以在设计方案中应保证供水的可靠性和排水的顺畅性。(4)高层建筑中由于水量大，管线长度达，所以也存在着多于普通建筑的动力设备，在进行设计时，应避免产生过多的扰民噪声以及震动等。

2高层建筑给排水系统分析

本部分结合一些国内较为先进的高层建筑给排水设计案例以及笔者的实践经验，对系统进行较为详尽的剖析。

2．1给水系统设计分析高层建筑的给水模式可以分为两大系列:并联系列与串联系列;而在具体设备的选择上同样可以分为两个类别，及水箱与水泵。结合一些典型优质工程的实例，笔者对其给水系统的模式进行总结。下面对其中一些设计要素进行分析:

(1)串/并组合方式的供水分析

高层建筑依据设计标准，均设置有避难层，在具体的设计中，可以将高位水箱装置设置在这些部位。根据统计，当前不少高度大于四百米的建筑，往往选取的是基于串联方式的给水模式。这种方式具有其固有的优点，即显著降低了竖向立管的使用量，所以能够在很大程度上减少管井数量，节约机房面积等，同时降低了水泵等设备所承受的压力，整个体系的可靠性明显提升，且节约了投资。在这种情况下进行设计时，尤其应该注意将系统有效压力的区间控制在可接受的程度，所以减压阀是不能缺少的。此时应注意的是减压阀失效的问题，因为一旦发生失效，很容易引起串压，对管配件运行造成较大的影响，这就需要在具体设计中，为每一个分区设置合适的高度。对于基于并联方式的给水模式，其给水泵设备往往安排在楼宇的地下室等处，所以对建筑面积的占用影响很小，且每一个分区都可以彼此独立，加上并联的设备布置地点往往集中，因此给设备的维护和管理提供了很多便捷。而需要注意的是，并联的方式其立管数量较多，因此系统的高压泵承受着较大的压力，因此应对其进行综合考虑，结合楼宇中的避难层安排，为并联系统增设转输水泵。综上所述，串并联结合的方式是笔者推荐的一种方式。

(2)减压装置的设计分析

高层建筑的给排水系统中，必须设置必要的减压阀。减压阀的作用虽不容忽视，但其本质上属于机械设备，因此有着一定的故障率。在实际条件允许的前提下，笔者建议应在整体上控制减压阀的数量，例如可以通过在某些楼层中部署水箱、水泵的方式等。在此以上海中心为例，其给水系统的设计中，除去某些楼层由于观光等需要采用的是基于变频器的供水模式，绝大部分均是以水泵+水箱的模式供水。在串并联的选择上，引入的是串并联结合的方式。可见，在上海金融中心的给水系统设计中，尽量降低了减压阀的数量。

(3)高位水箱与变频泵

在超高层建筑中，给排水系统的设计必须涉及到高位水箱和给水泵，但随着设计目标的不同，其关注点也有所不同。通过高位水箱进行供水的给水装置，是把住户所需的用水储存于高位水箱，然后结合水量需求将其分配至每一个用水处。而基于变频水泵的给水方式中，是在整个系统里，结合其具体功能将其分成转输水泵与给水变频泵，前者的功能是供给高位水箱，后者则供给各用水点。其中，在串联供水的方式下必须设置转输水泵。而在高层建筑中，给水变频泵的设计时尤为重要的。对于高层建筑而言，应着重考虑其安全性，在这种背景下，笔者建议减压阀的数量在设计时应着重进行控制。以南京紫风大厦为例，其选用的是高位水箱+水泵的综合给水模式，优势在于能够节约建筑房面积，另外通过变频泵进行供水的区域往往属于水压较小的楼层，因此能够达到节水的目标。但还应考虑到高层的客房区往往对于供水的稳定性有着较高的要求，变频泵的缺点是稳定行不足。而上海金融中心则采用的是串联+并联模式，虽然占地面积较大，但是却能够使给水的稳定性大为提升。

2．2排水系统设计分析

(1)水管的压力分析

排水管和雨水管有明显差异，前者属于非满特征，后者则为满管流，考虑到排水管和雨水管均非压力系统，所以在对其承压能力进行计算的时候，无法结合因管高来计算其实际压力等级。如果管径在150mm左右，则当管长接近一百米时，其压强往往高于0．11兆帕，在这样的压力之下，可以将管内异物冲走。结合对我国一些高层建筑设计的典范，往往采用的是抗压能力很强的管材，例如上海金融大厦使用的是加厚钢管，而重庆金融中心则选用了衬塑钢管。

(2)单立管排水模式分析

单立管排水模式的使用范围往往局限于:某些洗手间面积受限的情况，例如居民住宅和宾馆等，以及一些对低排噪声非常敏感的环境。针对高层建筑，由于其往往高度很高，而每一层的建筑面积有限，所以管井的面积在设计中应尽量减小，在这种情况下，可以选择单立管排水的模式。一方面可以实现较满意的排水能力，另一方面还可以降低水流噪声。需要注意的是在对多个立管进行汇合的设计时，应为其配置特殊接头。在已有的工程实例中，上海金融大厦选用的是单立管排水模式，且取得了较为满意的效果，排水及时而通畅，异味及噪声均对住户未造成影响。

3高层建筑给排水系统设计案例分析

结合实例分析，本文以一高层建筑为例，对其给排水系统进行设计。该工程位于成都市，是一栋多功能性质的综合性高层建筑，包含了饭店、写字楼与购物中心等。该建筑地下2层，地上二十八层。地下用于车库和设备，建筑净高为98．5米。

3．1给水系统设计

该建筑所处地点的市政供水压力是0．4兆帕，因此在节能理念下，为充分利用水压，因此在建筑的地下2层至地上六层均选择市政供水;七层及以上则引入变频器实现供水。将整个供水系统进行分区，七至十九层引入的供水方式是低区变频器;二十至二十八层则选用了高区变频器。经统计，该楼宇的住户共计659户，日均耗水为670立方米，因此设计170立方米的储水池，并将该水池等分成彼此独立的部分。

3．2排水系统的设计

在污废水的设计中，将楼宇的污水与废水通过合流的方法进行排放，所有住户产生的污水与废水通过集中的化粪池之后，通往市政的污水网设施之中;楼宇的2－3层属于饭店餐饮区，其所派出的废水首先被格油池进行标准化的处理，随后同样排出到市政污水网;来自地面以下的废水则设置专用的水泵，将其注入到污水管网。在具体的设计中，出于节能和安全的考虑，对集水井进行了优化改造。通常的设计模式，是在建筑物的消防梯附近配置相对独立的集水井，考虑到本文所设计的楼宇并未在地下室设置人防，假若将集水井布设在电梯附近，则其电梯承台高度只能降低，会增加设计造价。在这种情况下，对集水井进行优化，将其移植到车库中，和车库专用的集水井合并。而电梯和车库在防火区域上属于同一个区域，而电梯和车库间设计为甲级的防火门，出于保持防火安全性的目的，把集水井排水管部署在潜水泵之下。另外，在设计中，还着重考虑了住户洗手间和厨房的废水立管是否分设。在住宅规范的标准中，这两类管道应该分别进行设计和设置，而在该楼宇中，这些分设的排水立管在延伸至转换层的时候，便开始合二为一。同时还考虑到，位于住户底部的支管和立管如何进行相互的连接。一般工程设计中所采取的方法为:在住户底部的管道设计中增加独立的排水管，同时为之设置伸顶通气装置。这样的方案也存在不足之处，即处于外立面的管道明显增多，美观度下降，且增加了工程成本，室内空间也被占用。还有一种方法是在楼宇底部的厨房所用的的排水管上布置止回阀，并将这个支管的位置设计到厨柜之内，为检修提供便利。结合以上的分析，最终为本工程污废水立管选用了硬聚氯乙烯管。

4结束语

在高层建筑的设计中，其给排水系统是十分关键的一个部分，给排水模块的设计质量，与建筑住户的体验及生活密切相关，因此在这方面的设计十分注重其实际功能以及节能等问题。建筑工程的设计人员应充分遵循高层建筑的设计规范，通过借鉴成功的工程经验，并积极引入有利于安全性、可靠性的新技术，提升我国建筑行业的整体技术、节能及安全水平。