高层建筑给水排水设计方案分析

陈洪升

（台州学院，浙江台州 318000）

0 前言

经济建设水平的不断进步，和科学水平的快速发展，极大的推动了基础设施建设的步伐，并且在基础设施的建设中，高层建筑开始占据越来越大的比重。建筑层数不断增加、功能要求不断提高，在一定意义上，高层建筑的规模已经成为了一个城市现代化程度的主要体现。但是同时，也由于高层建筑体积大、层数多的特点也就相应的对给排水工程的设计提出了更高的要求，只有研究新的设计施工技术，并合理的进行利用，做到对高层建筑给排水系统工况的充分保证，才能良好的满足当前条件下，高层建筑的功能要求。

1 高层建筑给排水工程设计中需要注意的特点

受高层建筑体积大、层数多及用水和排水量大等特点的影响，对给排水的设计施工，及材料和建筑管理等方面都提出了更加严格的标准和要求。相对于普通建筑，高层建筑给排水有以下一些特点：（1）高层建筑的消防系统静水压力极大，若以单独供水区来支持使用，一定会降低使用效果，同时也会压力过大而造成管路及供水部件的损坏。（2）造成高层建筑火灾发生的因素极多，并且一但发生火灾，还具有发展快、危险重以及不易控制的特点。所以，对于高层建筑的消防系统就提出了更高的要求，以增加火灾扑救时的效果，从目前环境来分析，消防设备技术性能不高，而使高层建筑火灾不利扑救的情况现实存在，总体来说高层建筑消防的营造理念还是以自救为主。（3）高层建筑的排水量极大，管路全程要大大超过普通建筑，因此使管路系统要承受极大的波动压力。因此，出于提升高层建筑排水水平，使管路中压力相对稳定的考虑。应该在高层建筑的排水系统中进行通气管路的设计。在以柔性部件作为高层建筑排水管路接口的同时也应该尽可能的选用机械强度高的管路材料。（4）由于高层建筑的总体高度过大，用水户数极多，所以非常难以避免短时间内的给、排水量过大的情况，如果当某一时段发生给、排水量过大而造成供水管路拥堵时，必然会造成极大的影响，所以，一定要在设计过程中，进行有效措施的设计和研究，以实现安全用水和用水顺畅。（5）高层建筑需要涉及到大量的动力装备，振动及噪音现象非常严重，在进行高层建筑给、排水设计时，一定要以机具及管路的振动预防和噪音处理有充足的考虑。

2 高层建筑给排水竖向分区设计

2.1 进行竖向分区设计的必要性研究

高层建筑与多层建筑相比体积更大、高度更高，如果只采用室外供水路线的设计，一定会由于压力不足，而不能使整个建筑中的各个用水环节的供水质量得到充分的满足，所以在高层建筑的供水系统中，都需要进行增压设施的设计，来弥补自然压力的不足。在这样的条件下，如果不采用竖向分区的设计，就会使高层建筑中的底层用水点静水压力过大，就会因此而造成一些弊病，如（1）较低楼层的出水器具的流量过大，在高压作用下，就会形成喷射状的水流，使用户的使用造成不便，并且也会形成极大的浪费。（2）上层的出水器具的流量不足，在物理学的作用下，往往会形成负压抽吸的现象，水的反向流动很容易出现污染的情况。（3）高层建筑的底部管线需要承受极大的水压，因此当水门关闭时会难免发生水锤，在水锤的作用下，形成明显的振动现象并且伴有严重的噪声，问题严重时还会对管线构成严重的破坏。（4）高层建筑的最底层用水设施如阀门等，磨损的情况相对严重，同时在强大的水压作用下，更加容易发生泄露，并且在高压的作用下，也使设备的维修与更换增加了更大的难度。更为严重的是，如果在长期的供水运行中，持续过大的超出供水设备和管线承压界限的压力，就一定会造成供水设施的配件及管路系统的严重损坏，给高层建筑供水造成不阻碍和不可预测的经济损失。因此，基于以上诸多原因的考虑，高层建筑的给排水系统，采用分区的运行方式，是使以上问题得到良好解决的重要手段。

2.2 高层建筑给排水竖向分区的方式研究

通过以上的分析已经得出结论，高层建筑的给排水系统设计，必须要采用竖向分区的方式来进行。大体说来，进行高层建筑给排水系统竖向分区要坚持以下一些原则：

进行分区设计时，要科学合理进行压力值的选取，如果选取的压力值过高，还是会出现不进行分区供水的一些弊端。而如果选取的分区压力值过低，又会造成由于分区部分过多，使给排水所需要的设备、配件及管线等额外增加。不但会造成经济上的不必要损失，也同时会使高层建筑在今后的使用中，出现维护、维修工作量过大的情况。所以，在进行高层建筑给排水系统的分区时，一定要根据具体的使用要求、材料质量和各个配件的额定工作压力等因素相结合来进行科学合理的压力值的确定。通常来说，我国目前在进行高层建筑给排水系统的分区时，所选取的压力值，都是以各处分区最底部用水点的静水压力低于配件的额定工作压力的标准来进行确定的。

在我国2009年颁发的《建筑给水排水设计规范》中有明确的规定，高层建筑给排水系统分区，每部分分区的最底部用水点位置的静水压力必须控制在0.45MPA 以下，而如果静水压力超出0.35MPA 的用水节点处，必须要进行适当的减压及压力调整设施。在各个分区中，处于最为不利用水点处的水压，必须要达到正常供水压力标准。当采用高位水箱的方式进行供水时明确规定，高位水箱放置位置确定后的最底部，与供水最为不利的用水点位置的供水配件的垂直距离必须要达到或超过此供水不利位置的流出水头同水流流经高位水箱的最底部供水管线与水表的水头损失的总和。在实际的操作中，一般都会把以上运算过程得出的数值叫做该供水分区的最低静水压力值。结合以往的经验可以得出结论，通常高层建筑的供水分区的最低静水压力值大约为0.1MPA。所以，用以上数据做为参考，高层建筑的每一个供水分区顶部入户管线的进管压力值一定要保证在0.1MPA以上，通常生活中的居民用水的最理想水压应该为0.20MPA 至0.30MPA之间。因此，当有些用水位置的压力值超过0.35MPA时，就应该适当的进行降压设备的放置，从而，最大程度的避免用水压力过大及过小而造成的用水障碍。

3 高层建筑给排水方式的设计研究

3.1 气压罐供水设计

高层建筑气压罐供水系统中，主要包括离心泵和气压罐两个主要部分。在此系统中的气压罐是一种钢材料制造的全封闭的存水容器，当给水操作进行时，在此气压罐内所存储的空气的作用下，产生对贮水量的调整作用，同时在气压的作用下，把此容器内的水压提升至所需的几何高程，从而产生节约水量的效果。采用气压罐供水设计主要有以下一些优势：（1）存留在此密封装置中的水不会受到污染，而容易保持洁净。（2）建设资金的投入较小，有利节约成本。（3）由于不需要进行高位水箱的使用，而使整体荷载降低。（4）方便管理，自动管理容易实行。同时也具有以下一些缺点：（1）此密封容器的存水量通常不大，因此水量调节能力也有所降低，供水可靠性不高。（2）供水压力变化较大，容易形成一定的起伏。（3）单位时间内的水量存贮能力不高，因此导致水泵的运行次数较多，并且经常处于变压状态下运行，使水泵的效能和使用寿命缩短。

3.2 减压分区供水设计

此方式的工作原理，是通过对减压水箱及减压阀进行减压处理，由水泵将水供入建筑最顶层的贮水装置，每个分区都进行贮水装置的设计，进行由上一级贮水装置向下一级贮水装置进行供水的动作。或者将减压阀设置在高低两个相邻的分区之间，减压阀门替代了水箱的作用。上区向下区进行送水时，经由主管线的减压阀门，再流入下一层的给水管网。采用此方式进行给水较为可靠，并且整体结构相对简单，减少成本、便于维护。由于不需要在每个供水分区进行水箱的设置，从而使建筑面积可以更加有效的利用。缺点是底部分区的水压损失过大，水泵的能量损失过大。

3.3 高位水箱供水设计

在高位水箱给水方式中的主要组成部分为水箱和水泵。同时高位水箱供水方式又可以细分做串联式给水设计、并联式给水设计及减压水箱供水设计和减压阀门供水设计等四种。高位水箱供水设计的主要工作原理为：由设置于建筑顶部的高位水箱负担起存贮水量和对本分区内进行调节压力及用水量的功能。而由安置于单独建筑设施内的水泵进行向此高位水箱的供水。采用高位水箱供水设计有以下一些优势：（1）此设计方案的水压基本能够保持平稳。（2）高位水箱内存贮相对更大的水量，因此可以保证供水的持续性和可靠性。（3）因为高位水箱内可以存贮相对较多的水量，所以水泵可以不作过多次数的运转，大大的提高的运行效率。（4）系统安装简单，不必投入太大的资金。同时也具有以下一些缺点：（1）使高层建筑结构在原有的基础上，增添了一定的复杂性，主体结构建筑投资有一定程度的提高。（2）高位水箱存贮的水，经过过长时间的存贮后，不容易保持卫生。（3）当水泵向水箱进行供水时，管路系统和机电系统容易产生一定程度的振动和噪音。（4）高位水箱的体积较大，会相对增加对建筑面积的过多占用。

4 结论

伴随着社会经济的发展和科学技术的不断进步，高层建筑给排水系统的设备和材料一定会出现多样化的发展方向，技术能力也一定会相对更加完善，并且向程序化发展。但同时也必然会对高层建筑给排水设计工作者提出了更高的要求。作为设计工作者，只有时刻努力进行对新材料新技术的学习和研究，才能更好的适应不断发展变化的市场环境，才能创造出更好的经济利益和社会效益。

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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，2005(03):34

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