建筑给水系统中气阻危害的产生原因及对策

邱文静

【摘要】随着建筑给水系统应用要求的不断提高，研究其中气阻危害的产生原因及对策凸显出重要意义。本文首先对建筑给水系统做了概述，分析了给水系统气阻的来源与危害。在探讨给水系统气阻对管路的破坏原因分析及解决办法的同时，就排气阀的工作原理及性能要求做了研究。

【关键词】建筑给水系统；气阻；危害；原因；对策

一、前言

在当前各种条件下，建筑给水系统中的气阻危害十分严重，甚至会严重影响建筑给水系统应用的整体效果。研究气阻危害的产生原因，并提出合理化的对策，对于提升建筑给水系统的整体应用效果有着关键意义。

二、建筑给水系统概述

随着我国城市化进程的不断推进使得高层建筑数量不断增加，大型城市综合体类的高层建筑越来越多的涌现，这种趋势使得高层建筑给水系统设计工作越来越具有挑战。虽然给水工程只是整个高层建筑工程的一小部分，但因与日常生活息息相关，人们对给水质量和智能化要求的日益提高，使给水系统的正常运作和工程的优化设计就愈显重要。唯有不断提升给水系统设计的标准和要求，方能从根本上保障高层建筑竣工投入使用以后用水的正常秩序。

高层建筑对给水设备和供水方式的要求比较高，有的公共建筑瞬时水量很大或对供水水质要求较高，因此一旦发生停水、水质污染等故障时，受影响的范围较大，这就要求在进行设计时要注意保证安全可靠的水源，以保证整个给水系统的经济、安全。

选择给水方式是高层建筑给水系统设计的关键，它直接关系到给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，城市给水管网的水压一般不能满足高区部分用水的要求，基本上采用分区给水方式，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。就目前我国城市给水状况而言，水压一般可满足建筑3～5层的生活用水要求，高区部分的给水方式各有不同，按照系统分可分为串联和并联，按照设备可以分为水箱供水、变频调速泵供水、管网叠压设备供水。每个系统形式各有优缺点，实际工程设计时需要根据项目的具体情况进行分析、选择或系统相互结合确定最终的给水系统方案。对于高层建筑来说，设备系统投资较大，日后的维护管理费用也较高，因此给水方式的选择直接关系到给水系统的合理性和工程造价，是高层建筑给水系统设计的关键。

三、给水系统气阻的来源与危害

1.给水管道内空气来源

（一）直接进气：初始未充水的管道或管道使用中放空时的进气。自由状态空气的进气：如管道进口，负压管道系统或设备封闭不严，以及当管道系统中形成负压时空气从排气阀、排气管等处进入的空气。

（二）溶解在水中释放出来的空气：清水中溶解的空气有2%，污水中有3%。原来，取水井地下水富含气体，是管道内气体过多的主要原因。

2.产生的危害

（一）加大沿程摩阻：气泡使水的流动体积变大，水与管壁的相对流速加大，即摩阻水头损失加大，则水泵扬程提高，出水量减少。

（二）加大局部阻力：气泡集聚成为气囊，使管道流水截面减小，增加了水头损失，形成气阻时，甚至水泵不能按设计流量出水：当管道沿程起伏较大，形成多个较大的跌水，多个顶端气阻高差叠加，接近或达到水泵扬程时出水困难甚至管道终端出口不出水。

（三）造成管道水压试验失真：如DN400及以下管道不作漏水量试验，只以10min落压不大于5m为合格时，当管道排气不净，试压过程将空气压缩，虽然管道漏水量较大，但被大量压缩空气体积膨胀所弥补，而表现为压力降落不大，不能真实反映管道质量。

四、给水系统气阻对管路的破坏原因分析及解决办法

根據水力学的原理，起伏较大的山区或丘陵，在管道的高点，应设计安装自动排气阀，即使是地形起伏不大的平原地区，由于管道设计坡度的要求，在每公里的最高处设计l～2个排气阀。因为管道在输水过程中，水中夹杂的气体会逸出在管道高起部位积累起来，甚至形成气阻，管道中水的流速发生波动时，隆起部位形成的气囊将不断被压缩、扩张，气体被压缩后所产生的压强要比水被压缩后产生的压强大几十倍甚至上百倍，此时，这段存在隐患的管道，可能会导致下列情况的发生：

1.管道上游通水后下游滴水不见，这是因为管道内的气囊阻断水流，形成水柱分离。

2.管道内被压缩的气体，压缩到最大极限，急速膨胀，导致管道破裂。

3.当高处水源的水，利用重力流按一定的速度向下游输送时，急速关闭上游的阀门后，由于落差及流速的惯力，管道内上游的水柱并没有立即停止，它仍按一定的速度向下游流动，此时管道内因无法及时补气形成真空，造成管道被负压吸瘪而破损。

五、排气阀的工作原理及性能要求

1.排气阀的工作原理

当系统中有空气时，气体聚集在排气阀的上部，阀内气体聚积，压力上升，当气体压力大于系统压力时，气体会使腔内水面下降，浮筒随水位一起下降，打开排气口；气体排尽后，水位上升，浮筒也随之上升，关闭排气口如拧紧阀体上的阀帽，排气阀停止排气，通常情况下，阀帽应该处于开启状态，也可以与隔断阀配套使用，便于排气阀的检修。

2.性能要求

空管充水时，自动地排出管内大量的空气，以免使未排净的空气在管道内形成气囊，阻碍水的流动。在压力管道运行中，能自动排除少量由水中析出的空气，以免阻水。

在管道发生负压时能自动快速地进气，以免管道由于负压过大而发生失稳破坏，对于小口径的球墨铸造铁管，最大负压值一般不能超过0.035MPa，大口径薄壁承受最大负压值一般在0.014-0.025MPa之间。同一排气阀进气是排气能力的80%～85%，并能减小自管道漏水处吸入污水对管道的污染。在管道放空时，能自动大量地进气，使放水加快，缩短停水时间。用特殊方法安装，能消除管道上由于停泵水锤，产生拉断水柱的破坏性水锤，以保证管道安全运行。

总之，排气不畅、气水相问运行，也是造成许多给水管道爆管、不出水的主要原因。因此，自来水公司对此应予以足够重视。给水管道经常出现故障，严重影响了供水系统的安全运行，造成了很大的经济损失，给当地人民生活带来诸多不便。解决管路排气问题后，给水管道在这方面的隐患就会消除。

六、结束语

通过对建筑给水系统中气阻危害产生原因及对策的研究分析，我们可以发现，在当前各种条件下，气阻危害产生的原因是多方面的，有关人员应该从建筑给水系统的客观实际要求出发，研究制定最为符合实际的应对气阻的有效对策。

参考文献：

[1] 王增长.建筑给水排水工程[M].中国建筑工业出版社.2011.

[2] 范敏，郁琥.我国高层建筑给水排水工程建设存在的几个问题和对策[J].工程建设与管理.2010（04）：96-97.

[3] 杨木兴.高层建筑给水排水工程的设计探讨[J].工程建设与管理.2012（04）：156-157.