高层建筑给排水系统的设计探讨

【摘要】近年来由于城市用地日益紧张，土地资源已经很难满足人们生产生活的需要，高层建筑的兴建将成为必然趋势。因此，对高层建筑给排水工程的设计要求也越来越高。本文分析了目前高层建筑给排水设计中存在的问题，并详细阐述了高层建筑给排水系统设计的要点。

【关键词】高层建筑；给排水；供水方式；消防

一、高层建筑的给排水设计概述

给水系统以生活用水为主，包括厨卫间、绿化、广场等区域的用水。消防是维护建筑安全的重要保障，必须保证消防给水时时畅通，至少要满足自救要求。因为一旦发生火灾，火势会迅速蔓延，而消防云梯难以触及高层。常见的消防装置有喷水灭火系统、消防栓等。另外还包括辅助给水。排水系统也是以生活废水、污水为主，包括厨房污水、粪便污水、洗衣污水等。厨卫间用水最多，如果排水管道堵塞，大量的水在室内淤积，必将影响正常生活。且污水会发出难闻气味，破坏室内空气质量。雨水排水和空调排水也很重要，否则可能会侵蚀外墙门窗，缩短建筑的使用寿命。给排水系统设计包括给排水方式设计、管道材料选择、管道布置方式、噪音处理方法等，有一方面处理不当，就会影响到最终效果。所以在实际设计时，务必要综合多方面因素考虑，以提高设计水平。

二、目前高层建筑给排水设计中存在的问题

（一）水表安装不符合要求

当楼层各户水表集中布置在水管井处时，由于管井尺寸的限制或者施工工艺欠佳，使得水表相邻距离或水表外壳距墙内表面距离过小，造成了抄表和维修的不便。并且水表前后直线管段长度不符合规孔规定，影响了水表运行的准确度。有些工程为考虑抄表方便和美观，将各楼层各户的管道总阀门和水表均设置在首层的公共地方，当住户维修室内管件或被人误关总阀门时必须到楼下检查处理，容易造成纠纷和麻烦。较好的做法是水表每层集中设于管道间内，分户水表整齐靠于墙面。其优点是外形整洁美观，管路短捷，阻力小，维修更换方便，不受曝晒和污染造价较低，与相关专业容易协调。

（二）生活水池的溢流管管径选择不当，并且无防污染措施

部分工程水池溢流管的管径小于进水管，出口直接伸入集水井中，而且无设置网罩。这样当水位控制器失灵时，不能保证将多余的水从溢流管顺利排出，不致从水池顶盖满溢。另外，出口伸入集水井中无设置网罩，会使积存的臭气回流至水池或者老鼠等动物顺着管道进入水池，污染水质。合理的做法是溢流管的管径应按排泄贮水池最大流量确定，并宜比进水管大一级。溢流管的出口应设置网罩或溢流阀，溢流管的排水方式宜采取二次排水方式，即先流至地面水沟，再经过水沟流入集水井内，通过空气隔断来防止污秽气体污染水池水质。

（三）对于有分支管或管接头的管道来说，产生渗漏的机会较高在卫生器具集中的厨房、卫生间内，宜采用分水器多支路单向布管方式，将每一根配水支管直通到配水点与卫生器具和从龙头等连接处，以减少或取消在暗敷管道中使用劣支管或管接头。

三、高层建筑给排水系统的设计要点

（一）生活给水系统设计

1、供水方式选择

高层建筑设计中，给水方式的选择关系到整个给水系统的安全性、可靠性、工程投资、运行费用、维护管理使用效果。因此给水方式的选择是至关重要的。现行给水设计通常采用以下3种方式： （1）由市政管网直供给； （2）水池一水泵房一屋面水箱一用水点； （3）水池一变频供水设备一用水点。采用第一种供水方式系统简单、投资省、安装维护便利，可充分利用市政给水管网水压，节约能源。但由于内部无贮备水量，当外网停水时，将使内部断水，因此供水可靠性差。采用第二种供水方式。因水池、水箱贮备有一定水量，当停水停电时，可延时供水，因此供水可靠，水压稳定，但不能利用市政管网水压能源消耗较大，安装维护麻烦，投资较大，有水泵振动、噪声干扰，且易产生供水的二次污染，另外由于增加了屋面水箱，相应地增大了结构荷载。用第三种供水方式，由于水池贮有一定水量，因此供水可靠，设备布署集中，便于维护管理。同时由于变频供水设备可根据用户实际用水情况，通过调节水泵转速及运行台数以调节水量，因此能源消耗较少，但是水泵型号较多，选型技术要求高。水泵控制调节麻烦且投资比较大。以上三种供水方式各有利弊，不能一概而论，应结合设计项目的实际情况经综合考虑，选出最适合的供水方式。

2、确定竖向分区

高层建筑由于建筑高度很大，在进行给水系统设计时，首先要考虑的就是竖向分区问题，即沿着建筑物的垂直方向，依序合理地将其划分为若干个供水区，每个供水区都有完整的给水系统。高层建筑的向分区的合理性，与给水系统的运行、使用、维修、管理等方面直接相关。而高层建筑给水分区主要根据给水压力值来确定。目前，就高层建筑给水系统竖向分区压力值，国内外尚未有统一的规定，通常都以各分区最低点的卫生器具配点处的静水压力不大于其工作压力为依据进行确定。根据我国《建筑给排水设计规范》GB50015-2003规定，各分区最低卫生器具配水点处的静水压≤0.45MPa，水压超过0.35MPa的入户管要设置减压设备，以避免水压过高或过低给用水带来不便。

（二）排水系统设计1、排水管的承压

重力排水管是非满管流，重力雨水管是满管流，但两者均不是压力流系统。因此在考虑排水管的承压问题时，不能完全按排水立管的高度确定管材的压力等级。当排水管管径为DNl50、立管高度100m时，如果压强达到0.1MPa，即使管道内有堵塞物，也会被如此大的压力冲走，很难停留，所以我们认为排水管管材选用0.1MPa的压力等级是安全的。在实际的项目中，高层建筑主楼屋面的特点是面积不大但高度很高，为了更安全可靠，重力雨水管往往采用了压力等级更高的金属管材。

2、单立管排水

一般特殊的单立管排水系统适用于以下情况：排水立管设计流量大于普通单立管排水系统排水立管的最大排水能力；住宅、宾馆和卫生间较小的公共建筑；卫生间或管道井面积比较小的建筑；要求降低排水水流噪声和改善排水水力工况的场所。而超限高层建筑的客房层通常都能上下对齐，但建筑面积有限，又要满足五星级房间面积的要求，客房的管井面积会比较紧张，可选择特殊单立管排水系统。特殊单立管排水系统与普通排水系统相比，可节省专用通气立管，有良好的排水和通气能力，可减少排水水流下落时因冲击、紊流而引起的噪声。

3、雨水系统及空调冷凝水系统

高层住宅楼的屋面雨水及阳台雨水通常单独设置立管排放，空调冷凝水及空调机隔板雨水也由专门管道收集后一起排放。一些户型专门为空调机设计凸窗，将空调放置在凸窗下，而空调机的隔板即为下一层的凸窗，在这情况下，设计时考虑空调机隔板的雨水排放孔设在侧面，即从侧面接一管子接入立管，使得空调机隔板的雨水顺利排放而不会流至楼下。

（三）消防水设计

1、消火栓消防系统设计

依据国家的相关规定，大部分住宅区、办公楼、高层建筑等建筑物一般都会设置消防水池2次加压，但是基于国家城市可持续发展战略基础上，高层建筑设计者应当更加注意地域集中消防供水系统，所谓的地域集中消防供水系统即是在某一范围内仅仅设置一个消防水池以及泵房，从而满足该区域范围内的消防用水需求量，可是在这设计过程中也要着重强调消防水池设计是否规范、是否科学恰当。而且对于高层建筑的消火栓设计，必须满足消防总用水量和消防水头压力的要求，在整个管网布置完成时要注意进行水管强度和水头压力的测试，确保整套高层建筑的防火安全。

2、自动喷水灭火系统设计

（1）走道喷头

为了及时对走道进行灭火，设计人员应按照相关规定将走道喷头的数量设定在八个或八个以下。同时，为了保证走道喷头与走道支线水管相匹配，设计人员应将走道喷头与配水管或其支管接连。此外，在布置管线的设计上，设计人员还应考虑到暖气管道和电力设备的线路等实际问题。

（2）配水管入口的减压设备

设计人员在针对高层建筑的自动喷水灭火系统的配水管入口进行减压设计时，应考虑到两个方面的问题。首先，要充分考虑到高层建筑的高度和水力在运行过程中所产生的损失。其次，设计人员应及时针对水泵的扬程情况进行相应的计算，以能够准确地掌握配水管入口处的压力，设计出相应的减压方案。

（3）试水装置

试水装置存在于自动喷水灭火系统的末端。设计人员要依据试水出水口的相关流量系数和相关要求设置出相匹配的试水装置。然后，设计人员再根据相应的试水装置，设计出间接排放的排水管，以防发生漏水情况。

（4）增压泵

增压泵能够对高层建筑给排水消防提供足够的排水压力，以保证水源的正常排出。相关人员在设置增压泵时应使增压泵的排水量达到要求，使其能够满足对一股水柱的增压。与此同时，相关人员还可以通过添加增压设施或者将水箱的位置抬高等办法严格控制增压泵的扬程。

（5）报警阀

相关人员在设计报警阀的设置的时候，应将报警阀与自动喷水系统进行有效连接，以实现消防系统自动喷水的同时，报警阀能够及时响应。报警阀启动以后，报警警铃就会发出警告的声音。为了使高层建筑内的人员能够及时听到报警警铃，设计人员应将其设置在楼道墙壁上的明显位置或者值班室外。

四、结语

综上，高层建筑给排水设计与一般建筑在给水、排水、消防等方面有很大的不同，设计时仅仅满足规范要求是不够的，应充分理解用户的需要，否则可能给用户的使用带来很大的不便。总之，在今后能够做到设计不仅满足规范，而且要合理、经济、实用将是每个设计人员共同追求的目标。

参考文献：

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