建筑室内排水系统优化研究

任高翔

(安徽建筑大学 城市建设学院，安徽 巢湖 238076)

随着我国生活水平的不断提高，人们对房屋居住质量的要求越来越高；但在建筑内室排水方面多数建筑仍采用的是传统室内排水技术，该种排水技术有着噪音大，渗透现象严重等问题，并且在时代逐渐发展的今天，某些建筑家具的摆放也容易因其受到限制。因此，对室内排水系统进行优化是非常有必要的。

1 多层次模糊综合评价

影响建筑排水的因素众多，包括经济因素、技术因素、社会因素等不确定因素，因此对建筑排水进行评价时常具有模糊性〔1-2〕，故本文选取数学模糊综合评价理论的方式对其开展评价，以争取相对较好的评价效果。

所谓多层次模糊综合评判法，即基于项目特点，通过建立评价指标体系的方式，按类别层次对所能考虑到的因素进行划分，再以从低到高的顺序对各类层次进行综合评价，以在对各类评价结果的基础上再开展高层次综合评价，以取得较为符合实际又能得到定量化的评价结果。在此过程中，对于各影响因素所占据的比重，需依靠层次分析或专家打分进行确定。

1.1 多层次模糊综合评判数学模型的建立

一般情况下，设计人员在选择建筑排水系统时应从以下三方面进行考虑，即经济、技术以及社会效益〔3〕。在现场调研并综合其他设计人员的建议下，本文基于规范基础上，对其进行了划分，具体如下：

(1) 经济指标：该方面包括有造价，管理维修以及运行三方面费用。

(2) 技术指标：该方面是确保安全排水的关键，在文中共将其划分成如下图1所示的5方面内容。

(3) 社会环境指标：基于人们对美好生活不断向往的今天，本文将其划分为如下图1所示的3方面内容。

基于上述指标建立排水类型多层次模糊评价指标体系如图1所示。

图1 多层次模糊综合评价指标体系

1.2 评判集的确定

为评判该排水系统类型是否适合运用于某种建筑类型，本文以四种等级对评判结果进行划分，分别为优、良、中、差，并将其量化为C=(2.1.0.-1)。为确定某一建筑设计时各级评判结果的占比，可邀请多名专家对其各项指标进行评判，以取得评判集〔4〕。

1.3 确定各级指标权重分配

文中对各级指标权重分配的确定采用专家打分法。通过调查得到各级指标权重中排水专业领域专家的打分情况，权重分级以0.04、0.09、0.14、0.19、0.24、0.29、0.34、0.39、0.44、0.49、0.54、0.59共十二个等级进行考虑。

因篇幅所限，文章直接给出各级指标的权重分配。

表1 权重分配统计表

1.4 构造单因素评价矩阵

针对上述待选排水方式进行优、良、中、差的评判，并采用各项的占比r来表示评判结果，从而获取各项指标的单因素评判矩阵。

针对技术指标有：

针对经济指标有：

针对社会环境指标有：

基于上述分析，设一级权重指标分配为A；设二级权重指标分配分别为：技术指标A1；经济指标A2;社会环境指标为A3。则其各自的一级模糊综合评判结果为：

D1=A1×R1

D2=A2×R2

D3=A3×R3

取二级模糊综合评判结果为：

D=A×R

最后，以评判级别C值对其进行量化，以取得最终的综合评价值：

W=D×C

在重复上述步骤之后，即可获取综合评价值，在该过程中所得到的综合评价值的最大值即为最佳排水方式。

2 多层次模糊综合评价实例

某二类高层综合楼将4楼以下用于商用，5楼(包含5楼)以上为住宅楼，室外排水采取的是分流生活污水以及雨水的管道系统，室内排水以收集污水的方式集中排放，其室内污水日排放量可达80m3/d。

在本工程项目中，本文在基于规范要求的基础上，优选设置专用通气管系，螺旋管单立管以及特殊配件单立管三种排水系统类型进行多层次模糊综合评判的优选。

(1)按上述内容确定评价指标；

(2)确定评判集：以四个等级确定评判结果，并以C对其进行量化。邀请专家评判排水方式的各项指标，以确定其各自的占比，从而得出评判集；

(3)确定各级评价指标权重，并基于实际情况对各排水方式评价指标进行评价。基于篇幅所限，本文仅列出部分数据。

表2 设专用通气管排水系统各评判指标评价统计表

综合上述分析，分别以多层次模拟综合评判法对三种排水系统进行评判，以取得三种排水系统的综合评价值，分别为：

设置专用通气管排水系统：0.678；

特殊配件单立管排水系统：0.556；

螺旋管单立管排水系统：0.695。

经综合分析评价后，在该建筑工程中螺旋管单立管排水系统最为合适。

3 建筑室内排水系统管材优化选择

对于建筑室内排水管道的选择，需要结合实际情况，针对建筑物的不同情况，综合考虑进行选择。当前市场上有多种管材类型，如何选取也是一个值得商榷的问题。文中选取了两种较为常见的管材类型进行分析探讨：

(1)柔性卡箍式离心铸铁管。与普通的承插式铸铁管比较，该铸铁管的耐用性更强，并且不易出现老化等现象，无需增加伸缩装置，便于安装及维修〔5〕。

(2)排水塑料管。建筑室内排水塑料管采用的主要是UPVC塑料管。该种塑料管多在小于100 m的高层建筑中使用。UPVC排水管可基于不同的要求选择不同的添加剂，使其物理及化学性能更加多样化。相比于普通塑料管，该种塑料管的硬度以及强度更高，可视作刚性管进行使用，且其各项理化指标较能满足实际需要，具有较长的使用寿命。

当前规范仅对某些特殊情况作出规定，而在一般情况下选用何种管材并无推荐。因此，本文以技术以及经济方面对UPVC排水管与铸铁排水管进行对比分析。

(1)材质：铸铁管材密度约为UPVC管材的5倍，故在实际操作中UPVC排水管具有更小的操作难度；

(2)排水性能：对比铸铁管材，UPVC管材管内壁更加光滑，从而具备更好的水力条件〔6〕。基于排水立管水膜流理论，对立管通水性能进行计算分析，得出以下结论：在相同管径下，UPVC排水管的排水能力比铸铁排水管的排水能力提高20%。

(3)隔音及抗震效果：基于噪声理论，水流强度与噪音大小有着正比例关系，基于立管水膜流理论，对立管排水终限流速进行计算分析，得出，相比于UPVC管，铸铁排水管具有更小的终限流速，因此其具有相对较小的排水噪音。

综上分析，文章建议以功能角度选取排水管材时，对于超高层建筑应优先选择柔性接口铸铁排水管；在某些对噪音环境有较大的要求的地方，应强制选择柔性接口铸铁排水管，而在某些对噪音要求较低的建筑则可以选择UPVC排水管。

4 结语

通过上述对室内排水方式的优化选择以及室内排水管材的对比，文章主要得出以下结论：

(1)采用多层次模拟综合评判法选择排水系统类型较为合理。首先从三方面确定出评价指标及权重，再确定其评判级别以评判各类别指标，从而建立起评判矩阵，最后再综合评判各级别，最优的排水方式即综合评价所取得的最大值。

(2)通过对两种管材的比较分析，建议在以功能角度考虑时，对于超高层建筑以及对噪声要求较高的建筑应选用柔性接口铸铁排水管；而对噪音要求较低的建筑，则可选用UPVC排水管。