高层建筑给水排水工程优化设计探讨

吴海珊

摘要：本文简单介绍高层建筑的给水排水的思路和特点，对高层建筑常用的几种给水方式详细述，重点提出了对高层建筑的给排水工程的设计优化提出建议，从而为使高层建筑的可靠顺畅的给水排水提供了依据。

关键词：高层建筑；给水排水；气压罐；变频泵；优化设计

随着经济和建筑技术的发展，我国的建筑高度在逐渐的增加，在21世纪的今天，人们对于居住条件的要求也越来越高，因此，建筑中设备的完善和功能的齐全成为了建筑的全新发展方向。在高层建筑中对于用水的要求相对较高，排水量较大，因此在进行高层建筑中的给排水设计时就需要进一步的优化，保证其使用效果和使用质量。

在高层建筑中的给水排水系统主要包括给水系统、排水系统和消防系统，在高层建筑中具有排水设备较多和管线种类复杂等特点。在我国现有的建筑技术中，由于存在的技术要求缺乏统一性，各种施工标准同时存在，因此就要严格控制设计阶段和施工阶段的质量，对计算和设备的选择使用进行严格把关。在现行的高层建筑给排水设计和施工中仍然存在不少的问题。例如不能够满足给排水的设备适用要求和后期的维护与管理条件，对于新型的材料不能进行有效的利用等。

一、高层建筑给水排水特点

在高层建筑中，潜在的火点较多，因此发生火灾的可能性较大，受外在条件的影响，火势的蔓延速度较快，在进行火灾扑救时的难度更大。因此在进行高层建筑的给排水设计时要进行严格的防火材料的选择和给排水以及消防设计。在高层建筑中的排水量较大，所用排水管的数量较多、管道长度较远，在使用中的管道波动性较大。使用新型的管道系统或进行通气管系统的设置能够有效地提高建筑中给排水系统的质量，使管道中的压力保持稳定。在进行管道材料的选择时，要选择耐用性较高和接口是柔性接口的材料。在高层建筑中，给水系统的静压力较大，采用传统的供水方式方法会使管道及配件受到影响，采用竖向分区的供水方法能够有效减少静水产生的压力，使给水系统能够正常进行。在高层建筑中的震动和噪声的污染源较多，因此就需要提高管道的防震和防噪音技术，延长使用寿命。

二、高层建筑给水设计优化

（一）常见的给水方式

1.气压罐给水方式

气压罐给水的给水方式，在结构上通常依靠离心水泵和气压罐。气压罐起到了蓄能的作用，当系统水压大于容器内空气压力时，系统水就挤入罐体内存储起来。当系统水压较小时，罐内的水则会在压力作用下被送到一定的垂直几何高度，补回系统，水泵机组的工作方式就通过循环启动和软启动从而实现无塔供水。这种压力给水方式无需水箱与水塔等设备，能自动控制，罐内水不易受污染，方便统一管理，而且它的载荷小，适用地域广泛。但它具有的供水压力周期性波动，储水量有限，需频繁启动水泵等缺点。

2.高位水箱给水方式

采用高位水箱主的给水方式主要依靠水泵和水箱抽水和使用。高位水箱的方式可分为：并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。水箱中的水来源主要是在泵房内的水泵抽水。和气压罐给水方式相比较，启动水泵的次数较少，箱内的储水量比气压罐多，供水的压力稳定，因此在进行设计时就需要更加复杂的结构和更高的投资费用。

3.减压分区给水方式

减压分区给水是分区供水方式的一种，利用减压阀或各区的减压水箱的减压达到减压的目的设备在运行过程中，水泵将水直接送入顶层的水箱，各区分别不再设置水箱，提高了建筑面积的利用率，而且减压阀设备和管道系统价格低，安装方便，使其供水可靠，节约了投资与维护成本。但下区供水压力小损失较大，水泵能源消耗较大。在实际的使用情况下可通过一些可调式的减压阀来调节。

4.变频泵无水箱给水方式。

在无水箱水泵直接供水系统中，目前普遍采用变频调速供水装置。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、扬程和功率，使出水量适应用水量的变化，并使水泵变流量供水时保持高效运行。变频调速水泵的运行通常是控制水泵出水管处压力恒定。因变频调速水泵的变速、变流量只有在一定的范围内才能保持高效运行，故选用调速水泵与恒速水泵组合供水方式可取得更好的节能效果。为避免给水系统在小流量用水时，水泵的工作效率低，可选用配有小型水泵和小型气压罐的变频调速供水装置，在系统用水量小时变频调速水泵停止运行，利用小型气压罐供水。高层建筑应按照供水安全可靠、技术先进、经济合理的原则确定给水方式。

（二）给水管道的布置与敷设

确保供水安全、力求经济合理、保护管道不受损坏、不影響生产和建筑物的使用、便于安装维修。给水管道的敷设有明装、暗装两种形式。暗装给水宜设在地下室、顶棚或管沟内，立管可敷设在管井内。

明装给水管道尽量沿墙、梁、柱平行敷设。

三、高层建筑消防设计优化

高层建筑消防给水受建筑高度影响，必须遵循“预防为主，消防结构合”的方针，灭火剂以水为主、其他灭火剂为辅。高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统。高层建筑消防设计的主要内容有：室内外消火栓系统，自动喷水灭火系统，灭火器系统、气体灭火系统等。消防用水可由城市自来水、消防水池或天然水源供给。消防用水量计算，应根据建筑性质、建筑防火类别进行水量计算。火灾发生时，为扑灭火灾，有大量水流向低处，因此，消防电梯和消防泵房必须采取必要的排水措施。为确保消防供水安全，供高层建筑室外消防给水管网应布成环状，且进水管不宜少于两条。

四、排水设计优化

在高层住宅建筑中，卫生间作为满足人们日常生活中各种卫生要求、作为给排水一个重要组成部分，其排水方式对管道维护及居住环境起着重要的作用。

传统卫生间排水方式采取的是下排式。其化点是管道无需预埋，管道及维护方便，缺点是对楼下层用户产生干扰，以及影响楼下用户卫生间净层高度，特别是管道排水的噪声的干扰。

广西工程设计中，广泛采用卫生间底板下沉的做法。作者在枫桥荔苑住宅楼等工程设计中常采用卫生间底板整体下沉、后排式的方式。

1.底板下沉排水方式

在广西工程设计中常采用是底板下沉排水方式。其排水方式是将卫生间楼板全部下沉500mm。

下沉排水方式做好卫生间的防水是关键，且在降层内做好二次排水，将卫生间降层内的积水引流至立管中。

底板下沉排水方式相对于下排水方式，底板下沉排水卫生间无管道外露，卫生间器具布置灵活，占用下层空间少，提高卫生间的有效净高，清理及维护不打扰下层用户，水流噪声减少。现采用空心隔板进行砌筑，管道发生堵塞时，维修方便，且减少结构荷载，与以往煤渣回填，造成结构荷载增大，维修困难，工作大量，优点显著。

综合比较以上向种排水方式，底板下沉排水方式适合现代的高层住宅。

2.地漏与存水弯的配合

排水管道中存在着一些有毒有害的气体，为了避免这些气体进入室内污染环境，影响人们的身心健康，在卫生器具应装上存水弯装置。

作者所在的上班场所，洗手盘没按要求安装存水弯，造成整层办公场地造成嗅气外泡，影响人们的身心健康及环境的污染。

规范上没有规定排水地漏一定要设存水弯，但这确实能影响用户使用。全国通用给水排水标准图集上将带水封的圆形钟罩式地漏分为了甲、乙、丙、丁四种，虽然标准图上对存水部分的高度都作了具体规定，但都有一个存水量小，水封易因水的蒸发而被破坏的毛病。且往往制造和安装时达不到设计的要求。凡是室内承接有粪便污水的排水系统的地漏.均应配套存水弯，此可有效地防止串味现象。

3.室内排水管最小管径

经过实验论证在地面以下敷设的排水管最小管径宜为DN75，那样并不需要多增加多少投资，也不占用使用空间，但却方便使用和维修。对于楼房合粪便污水的底层排出横管，使用Dg150为最小管径更适合中国国情。一般这段横管长度不大，由Dg100改为Dg150也不會增加很多投资，但却能极大地减少管道的堵塞机会。而改变管径位置宜设在立管地面以下的地方，这样并不影响地面以上的空间。

参考文献：

[1]消防给水及消火栓系统技术规范 GB50974-2014

[2]高层民用建筑设计防火规范 GB 50045-95（2005年版）

[3]建筑给水排水设计GB50015-2003（20009年版）。

[4]李亚锋 高层建筑给水排水工程 北京： 化学工业出版社2004.