浅谈高层建筑给水排水工程设计

 摘要：本文阐述了高层建筑给水排水工程的特点，介绍了几种高层建筑给水方式及排水系统的布置，分析了高层建筑给水排水的发展趋势，以改进和提高高层建筑给水排水技术，推动高层建筑的发展。 

　　关键词：高层建筑给水方式排水系统通气系统。 

　　 随着国民经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑逐渐成为发展的趋势，高度和层数也在不断的增加，随着社会的发展需要，高层建筑已成为现代化大都市的一种标志，而高层建筑的迅猛发展也标志着我国建筑技术的日益成熟。 

　　 高层建筑具有建筑面积大、高度大、用水要求高、排水量大、火灾扑救难度大等特点，而随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，人们对住宅等的要求也越来越高，因此，对建筑给水排水工程的设计提出了更高的要求。 

　　高层建筑给水排水工程的特点 

　　高层建筑给水排水工程与一般多层建筑和低层建筑给水排水工程 

　　相比，基本理论和计算方法在某些方面是相同的，但因高层建筑层数多、建筑高度大、建筑结构复杂，以及所受外界条件的限制等，高层建筑给水排水无论是在技术深度上，还是在高度上，都超过了低层建筑给水排水工程的范畴，并具有一下特点。 

　　（1）高层建筑给水排水设备的使用人数多，瞬时的给水流量和排水流量大，若发生停水和排水管道堵塞事故，影响范围较大，所以必须具备安全可靠的水源，以及经济合理的给水排水系统形式，并妥善处理排水管道通气问题，以保证供水安全可靠、排水通畅和维护管理方便。 

　　 （2）高层建筑层数多、高度大，给水排水消防系统中的静水压很大，为保证管道及配件免受破坏，必须对给水系统进行合理的竖向分区，加设减压设备以及中间和屋顶水箱，使系统运行完好。 

　　 （3）高层建筑的功能复杂，失火的可能性大，失火后蔓延迅速，人员疏散及扑救困难。因此，高层建筑的消防系统的安全可靠性必须要比低层建筑高。由于目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，所以高层建筑消防给水的设计应“立足自救”，方可保证及时扑灭火灾，防止重大事故的发生。 

　　 （4）高层建筑由于室内管道及设备种类繁多、管线长、噪声源和震源多，必须考虑管道的防震、防沉降、防噪音、防管道伸缩变位等措施。 

　　 （5）高层建筑由于给水排水、消防、采暖空调、电气等各种管道设备繁多，设计时要做好各管线的综合布置，处理好各种管线的综合交叉，以便于日后维修。 

　　2高层建筑给水系统设计 

　　 高层建筑给水系统的确定，主要取决于建筑的性质和建筑内部的设施水平。高层建筑的给水方式主要分以下三种：高位水箱供水、气压罐供水及水泵直接供水（或无水箱供水）。 

　　 2.1高位水箱给水方式 

　　 高位水箱供水方式包括水泵和水箱。高位水箱的作用是存储调节本区的水量和稳压。水箱内的水由设在水泵房内离心水泵供给。根据加压水泵与高位水箱设置方式不同，又分为并列供水方式、串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式等四种类型。对于高层建筑采用水箱水泵分区供水方案的，一般存在下列条件：外网水压不够；流量不满足设计流量；须通过调节池用泵升压供水；建筑物允许设水箱，水压要求平稳。水泵可采用恒速泵。但各种水箱供水方式均有优缺点，设置水箱，增加了供水的可靠性，防止一旦停电，全楼立即停水的现象发生。但增加了结构负荷，水箱供水水质比较差，应采用防止二次污染的措施。 

　　 2.2气压罐供水方式 

　　 气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。气压罐供水方式平时由气压罐维持管网压力，并供用水点用水，当压力下降至最小工作压力时，泵启动供水，并向气压罐内冲水，至最大工作压力时停泵。气压罐供水方式可适用于不能设置高位水箱的建筑物和地震区建筑。这种供水方式具有节省基建投资；便于集中管理，较易实现自动控制；罐内水质不易受污染等优点，但也存在供水压力不稳，常出现周期性的波动；气压罐有效容积有限，储水量少，水泵启动频繁，水泵效率低，缩短水泵使用寿命，而且增加了设备运行费，供水可靠性差等缺点。 

　　 2.3水泵直接供水方式 

　　 变频调速水泵给水是目前高层建筑中普遍采用的一种给水方式。变频调速供水装置是采用离心式水泵配以变频调速控制装置，通过改变电机定子的供电频率来改变电机的转速，从而使水泵的转速发生变化。调节水泵的转速，可以改变水泵的流量、杨程和功率，使出水量适应用水量的变化，实现变负荷供水。变频调速供水的最大优点是：高效节能；设备占地面积小，不设高位水箱，减少了建筑负荷，有效的避免了水质的二次污染，给水系统也随之相应简化。但变频器价格贵，整机费比其他给水设备昂贵，且对环境条件要求较高，易受外界电池干扰而影响机组正常运行等缺点。 

　　3 高层建筑排水系统设计 

　　 排水系统主要排除粪便污水、生活废水和雨水。高层建筑标准较高的旅馆等尚有冷却水及特殊排水。 

　　排水管道的布置 

　　 建筑物内排水管布置应符合下列要求：1）自卫生器具至排水管的距离应最短，管道转弯应最少，排水出户管应以最短距离排至室外。2）立管宜设在排水量最大、靠近最脏、杂质最多的排水点处。立管尽量不转弯。3）排水管不得穿越伸缩缝、变形缝、沉降缝、烟道和风道等。4）有利于安全和建筑物的使用、维修及清通。 

　　 3.2排水管道的敷设 

　　 建筑物内排水管敷设应符合下列要求：1）管道之间、管道与墙之间要有一定的间距，管道穿墙、穿楼板、基础要预留洞。2）排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45°弯头或弯曲半径小于4倍管径的90°弯头。 

　　 3.3通气管系 

　　 高层建筑层数多、高度大，卫生器具多，排水量大，且排水立管联接的横支管多，多根�管同时排水，由于水舌的影响和横干管起端产生强烈冲击流使水跃高度增加，会引起管道中较大的压力波动，导致水封破坏，室内环境污染。为防止水封破坏，保证室内环境质量，高层建筑必须对排水系统中气压变化幅度予以控制，通气管系即起着这种控制平衡作用。因此，高层建筑通气系统的好坏，对排水管系排水能力的充分发挥和保护系统的水封不被破坏起着极为重要的作用。 

　　 3.3.1 高层建筑排水系统通气方式 

　　 高层建筑排水系统采用的通气方式通常有三种：即，专用通气、环形通气和卫生器具通气。三种通气方式，各由不同功能的通气管组成：1）专用通气管系由专用通气管、伸顶通气管和结合通气管组成。2）环形通气管系有两种形式：一种由环形通气管、主通气管、伸顶通气管和结合通气管组成；另一种由环形通气管、副通气管和伸顶通气管组成。3）器具通气管系统由器具通气管、主通气管、伸顶通气管和结合通气管组成。 

　　 3.3.2 各种通气管及其作用 

　　器具通气管 

　　 对一些卫生标准与控制噪声要求较高的排水系统，应在每个器具排水管上设置器具通气管。器具通气管从卫生器具存水弯出口端接出，在高于卫生器具上边缘不小于0.15m处与通气立管连接，器具通气管通气效果最好，可以防止器具的自虹吸且有控制噪声的作用。 

　　环形通气管 

　　 环形通气管是连接于排水横支管与通气立管之间的通气管道，以便对连接较多卫生器具或超过允许负荷的横支管进行通气。通气立管与排水立管可在同侧设置（称主通气立管），也可分开设置（称副通气立管），需视具体布置条件而定。 

　　安全通气管 

　　在设环形通气管的情况下，若一根横支管接纳的卫生器具数量甚 

　　多，或横支管过长时，还需设安全通气管以加强通气能力。 

　　专用通气管 

　　除设置环形通气管情况下必须设置通气立管外，在高层建筑中， 

　　若每层联向排水立管的卫生器具不多且连接管段较短并当排水立管超过允许排水负荷时，设置专用通气立管，可以增加排水立管的排水能力并可以起到很好的保护水封的作用。 

　　结合通气管 

　　结合通气管是连接排水立管与专用通气立管或主通气立管的通 

　　气管路。其作用是当建筑物上部横支管排水时，排水立管内水流下落，管内水流前方的空气被压缩产生正压力，通过结合通气管将气体释放到通气立管中去，从而使排水立管水流畅通，气压平衡。 

　　伸顶通气 

　　 伸顶通气管指排水立管最高层检查口以上伸出屋面部分的管道，该部分管道与大气相同，可以平衡管道内的压力波动，排除有害气体。 

　　4 高层建筑给水排水的发展趋势 

　　 高层建筑给水排水设备的完善程度，必须考虑今后的发展和要求。目前高层建筑给水排水技术有待解决的问题主要有以下几个方面：1）采用完善、舒适、便于维护管理、集中控制以及自动化的给水排水系统和设备。2）注意采用节水、节能的给水排水系统方式和设计方法，研制此类设备及附件。3）新型减压、稳压设备的研制与应用。4）安全、可靠、经济、实用、运行管理方便的供水技术与方式的研究与推广应用。5）发展体型小、质量轻‘能耗低、效率高、无噪音的整体式设备。6）提高排水系统过水能力，稳定排水系统压力的技术措施。7）低成本、高效能的新型管道材料开发与应用。8）高层建筑消防技术与自动控制技术。 

　　结语 

　　高速发展的建筑业必将对建筑给水排水技术提出更高的要求，为 

　　了适应和推动我国建设事业的发展，必须不断总结经验，努力汲取国内外最新的技术成就，创造高层建筑给水排水技术体系，把高层建筑给水排水工程技术提高到一个崭新的水平。