对高层建筑给排水设计探讨

摘要：目前，随着改革开放的深入，我国城市建设进入了高速发展时期，高层建筑日益增多。由于管理的力度不够，高层建筑往往存在各种质量缺陷，而给排水系统尤其突出。文章主要从高层建筑生活供水方式及高层中间转输水箱的计算阐述说明，从而针对高层建筑给排水系统设计进行了探讨。

关键词：高层建筑 水箱 给排水系统设计

1高层建筑生活供水的设置

高层建筑不同于其他建筑，具有层数多、高度大、功能复杂、用水要求高、排水量大等特点，超高层建筑基本每隔15层会设置一个避难层兼设备层，可利用避难层设置中间转输水箱供水。基本上可以30层（差不多100 m以内）设成一个大区，这样有两种做法：

（1）每个大区在避难层（首个大区在地下室）设四套变频泵分四个小区往上供水。

（2）每个大区在避难层（首个大区在地下室）设两套变频泵分两个小区往上供15层，同时采用重力流往下供15层（首个大区没有此情况）中间转输水箱兼高位重力水箱。可以满足每个用水点水压在0.5～0.5 MPa之间。变频泵采用压力自动控制，而转输水泵采用水位控制。这样基本上可以每隔一个避难层设置中间转输水箱，有效减少机房占用面积。住宅的避难层设的比较少，一般也可以这样设计。采用上述系统给水设备及管材最大承压一般为30层的高度，系统承压不会超过1.6 MPa，目前的技术及设备承受此压力还是比较安全的。

2高层中间转输水箱的计算

在超高层建筑中一般都是采用转输水箱来供水的（个别高度不高的建筑可以直供的除外），中间转输水箱包括消防转输水箱和生活转输水箱两部分。

消防的中间转输水箱在《国民用建筑工程设计技术措施――给水排水》（2003年）中规定：采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水容积按15～30min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。假如超高层建筑消火栓用水量为40 L/s，自动喷水量为30 L/s，则中间转输水箱的容积＝（40＋30）×10×60＋（40＋30）×5×60＝63000（L），其中10min水量为本区屋顶消防水箱的水量，5min为上区水泵吸水池的水量，如还有其他消防系统则把有可能在火灾时同时启动的消防系统的水量叠加计算，作为中间转输水箱容积。

生活给水系统《建筑给水排水设计规范》（GB50016－2003）第37.8条规定：生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5～10 min的流量。作为生活给水系统的转输水箱，其作用有两个：一是为上区加压水泵的吸水井，此部分水量为上区水泵3～5 min的出水量；二是为下区转输泵的调节容积，即保证初级水泵每小时启动次数不大于6次的调节水量，如上区水泵的流量为8L/s，转输水泵的流量也为8L/s，则转输水箱容积＝8×5×60＋8×10×60＝7200（L）。此为采用变频供水系统时的计算方法。如系统为重力供水系统，则中间转输水箱除作为上区水泵的吸水井外，还需要储存本区用水的调节容积，一般此部分调节容积按水箱重力供水服务区域最大时用水的50%计，两部分叠加计算为重力供水系统中间转输水箱的容积。

3消防给水系统设计

《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95，2005年版）以下简称“高规”第1.05条规定，当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。所以超过250m的超高层建筑防火措施可以参考“高规”设计，然后提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。

对100～250m的建筑基本就是按照“高规”进行防火设计了。消火栓按规范列表取值，并设置消火栓箱；喷淋按“高规”第7.61条设计。目前我们的水泵、阀门、管材都可以达到2.5MPa，当然管材要选无缝钢管为宜。这样一般100～150m之间的建筑可以在地下室设水池泵房，因高低区供水的压力差别比较大，笔者建议宜分开设置水泵供水。水泵按高低区分开设，这时水泵的控制可能高低区同时启动，电气设计要考虑高低区水泵同时启动的可能。150～250m之间的建筑采用转输水箱供水。250m以上建筑可以结合结构的安全设置消防给水系统，一般建筑高度达到一定的高度时结构要考虑防止晃动，这时要把消防水箱设置在屋顶，这样100m以下按我们正常的高层建筑设计消防给水系统，100m以上采用屋顶水箱常高压给水系统（生活给水也可以这样考虑）供水，屋顶最高几层压力不足采用局部加压；同样，要考虑高低区同时启动系统的可能。

在超高层建筑消防设计中水泵接合器的设置也存在一些问题。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95，2005版，以下简称“高规”）7.452条规定，消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器；其条文说明明确提出：只有采用串联给水方式时，上区用水由下区水箱抽水供给，可仅在下区设水泵接合器，供全楼使用。《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084－2001，2005年版，以下简称“喷规”）10.42条规定，当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应采用增压措施；其条文说明提出：根据某些省市消防局的经验，规定在当地消防车供水能力接近极限的部位，设置接力设施。可以看出，根据“高规”，在消防车供水范围之外的消防分区，无论是消火栓系统还是自动喷水灭火系统，均可不再设置水泵接合器；但是根据“喷规”，在超出消防车供水范围之外的自动喷水灭火系统的消防分区需要设置接力设施。在超高层建筑中从消防安全的角度考虑建议消火栓系统和喷淋系统均设置水泵接合器。设置水泵接合器可以有两种做法：第一种方法就是设置接力泵进行接力供水（可以参考“喷规”10.42条的条文解释图例进行设计）；另一种方法就是从水泵接合器的主要用途上考虑如何设置，水泵接合器的主要用途是室内消防水泵发生故障或遇到大火室内消防用水不足时，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵结合器将水送到室内消防给水管网，供灭火使用。从这个角度出发我们可以在消防水泵上进行考虑，故建议设置柴油泵作为消防系统的备用泵，以避免在电力故障时消防加压泵不能工作。柴油泵的国家制造标准规定柴油泵本身的油箱储存燃料为柴油泵运行3h 的燃料，因此不必要考虑另外再储存燃料。所以在消防车供水范围内的消防分区的消防加压泵采用电力泵作为备用，在消防车供水范围之外的消防加压泵设置柴油泵作为备用泵。在超高层建筑消防车供水范围之外的火灾发生且室内用水量不足时，首先由消防车在室外消火栓取水加压送水至中间转输水箱，再由消防加压泵加压供水灭火，如此时电力泵发生故障，则柴油泵即可投入灭火工作。

4排水系统设计

超高层建筑排水系统最主要的问题在于如何解决水气混合两相流的顺畅。在排水过程中首先要考虑高楼层排水对管材的冲刷，其次要考虑水气混合流对卫生器具水封稳定的破坏。管中的气压发生激烈变化，会形成正压喷溅或负压抽吸，对排水管系中卫生器具水封的稳定产生严重影响，导致排水管道系统不能正常工作。

针对超高层排水的特点，我们在设计当中应该考虑三个方面。首先，需要进行严格水力计算，控制立管设计流量不超过规范规定的最大流量值。其次，在排水立管中采取一些消能措施，减少水流的下降速度，避免由于水流的冲击对管系造成破坏，工程中一般自顶层起每隔6层设置一套消能装置。最后，保证水管系安全的重要措施就是设置专用的通气立管与大气相通，从而释放排水管系中的正压以及补给空气减小负压，使管内的气压保持接近大气压力，保证立管内的空气流通，排除排水管道中的有害气体，保护卫生器具的水封，试验表明设置专用通气立管可使立管排水能力提高一倍。或采用特殊单立管排水系统，但应注意消能措施。

5结束语

综上所述，作为给排水设计人员应本着技术、安全、美观、实用、经济的原则，在实践中努力创新，寻求最佳的给排水设计方案，适应住宅设计发展的新要求，满足人民群众不断提高的物质文化和生活要求。

参考文献

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[2]尹纲领.高层建筑给排水设计应注意的几个问题[J].山东建筑工程学院学报,1996(3).

[3]张先义.浅谈高层建筑给排水设计[J].中外建筑，2001(6).