高层建筑给水排水设计优化措施

彭仕森

（广东建安消防机电工程有限公司，广东 广州 510300）

1 高层建筑给排水工程的特征

（1）高度重视消防安全问题。高层建筑的主要特点表现为功能多、综合性强等，这就使得高层建筑内部一旦发生火灾，就会使安全事故的风险不断地扩大，因此，高层建筑对消防系统安全防护的要求要比普通建筑或者是低层建筑的消防系统防护要求要高得多。

（2）静水压力大。高层建筑的给排水系统静水压力非常大，如果静水压力比较大，就会给用户的生活用水问题带来严重的不良影响，水压大，就会产生不同程度的噪音，给用户正常的生活带来不同程度的负面影响。

（3）排水量大。高层建筑具有特殊的排水标准，高层建筑的住户比较多、楼层比较高，使得排水量和供水量都非常大。在日常生活的过程中，一旦排水管道出现堵塞的问题，给水系统就会随之发生断水的情况，给住户正常的生产和生活带来不利的影响。

（4）管道长。高层建筑的排水量比较大，楼层数比较多，使得管道的长度也随之增加。要想使高层建筑给排水效果达到最佳的状态，设计人员就要对管道内的压力进行高效的管控，使其始终保持着稳定的状态。

（5）易于出现振动与噪音。在高层建筑建设施工时，使用的动力设施比较多，在设计和维护排水管道时，易于出现振动的情况和噪音。设计人员在开展设计工作时，要采取积极的措施，将振动问题和噪音控制到最低，高效的控制不良因素给用户造成的负面影响[1]。

2 设计高层建筑给水系统

在设计高层建筑给水系统时，需要对给水方式进行合理的选择，给水方式会直接影响着工程的造价和水资源的使用质量。国家出台的有关规定中明确的指出，高层建筑的给水系统要设置竖向分区，各个分区最不利卫生器具配水点位置静水压力要保持在0.45MPa以内，假如入户的管水压超过了0.35MPa，就要及时的将减压阀安装好。科学、合理的设置给水系统竖向垂直分区，使水设备的正常使用得以保证，防止因压力过大而出现不必要浪费问题[2]。

综合分析我国给水系统的使用情况以后发现，正常情况下的水压能够满足五、六层建筑的用水需求。对于高层建筑来说，通常城市市政给水管网的水压是不能满足高层建筑的用水需求的，高层建筑要设置分区给水的方式，因此，要科学合理的划分高层建筑给水系统的竖向分区。假如用水量比较小，水泵的荷载就会随之增加。受分区里系统压力比较大的影响，对入户处的减压阀层数进行适当的增加，使得耗能也随之变大。受高层建筑不同类型的影响，其给水方式的具体情况如下。

（1）给水分区串联式。在每个分区中都设置水泵和水箱，将水泵安装到各个技术层中，从下区水箱中抽水来给上区进行水资源的供应。

（2）给水分区并联式。在每个分区中，都要单独安装一套水泵和高位水箱，使各个分区的供水得以保证。在安装水泵时，需要将水泵集中安装到建筑的最底层或者是地下室中。

（3）给水分区减压方式。减压水箱减压的主要给水方式就是给水分区减压方式，利用地下室或者是建筑底层安装的水泵将建筑用水及时的提送到顶层的水箱中，顶层水箱在向各个分区减压水箱送水，在减压处理以后，使下区供水得以实现。

（4）给水分区无水箱方式。将变速水泵安装到各个分区内来完成供水任务，在没有安装水箱以前，在建筑物最底层的水泵房中集中安装水泵，每台水泵都设置了需要供水的分区内管网。给水分区无水箱给水方式在普通高层建筑中得到了广泛的使用，其优势体现为：各个分区供水段的压力比较小时，对管道材料的质量要求也会随之降低；分区供水段具有调节容积存在，在输水出现问题以后，实现了对供水时间的有效延时。其不足之处体现为：建筑下区出现供水故障以后，上区的供水也会受到影响，其安全性不强；水泵、水箱等中转装置会占用一定的建筑楼层空间，而噪声和振动问题也很难得到高效的处理；中转水箱易于出现被二次污染的情况。

3 设计高层建筑排水系统

高层建筑排水系统与人们日常的生产和生活息息相关，在设计高层建筑排水系统时，对建筑内部良好的居住环境和通常的排水给予足够的重视，使得传染疾病得到高效的避免。受高层建筑特征的影响，用来连接卫生洁具排水的立管敷设管道比较长，使得底层的排水压力非常大，处于下层的卫生洁具易于出现排水喷溅的问题。卫生洁具排水具有加强的间断性，排水方向前行的管道系统呈现出正压的情况，在水流下降使，后续管道出现负压现象以后，导致了抽吸的效应，使得管道系统出现了抽吸现象或者是喷溅现象。高层建筑物的层数达到10 层以上时，需要将专用的通气体立管安装到污水立管位置处，从顶层向下每隔六层就要安装消能设备在污水管道位置处，每隔三层安装通气管，并与主通气立管有效的连接在一起[3]。

4 高层建筑给水系统的优化设计

4.1 高位水箱给水系统

在高位水箱供水的过程中，水泵和水箱发挥着至关重要的作用，在减压水箱、减压阀、串联和并联的模式下，使给水的目的得以真正的实现。在设计高层建筑高位水箱给水系统时，需要有效的调节建筑内的供水量，确保高位水箱给水系统能够满足给水的各种需求。通过优化设计高位给水方式以后，其优势体现为以下4个方面：①高位水箱的存水功能得到了显著的提升，使高层建筑供水的安全性和稳定性得到保证。②使用高位水箱存水以后，高层建筑给水系统因水压不稳造成的影响降到了最低。③使用高位水箱供水模式以后，供水效率发生了明显的改变，使启动水泵带来的不利影响的有效的控制。④将运营成本控制到最低。高位水箱给水系统的不足表现为以下4 个方面：①占用的建筑面积比较大。②高层建筑的施工难度系数出现不同程度的升高。③水箱易于出现被污染的情况。④水箱存水时会出现噪音。

4.2 气压罐给水方式

气压稳压装置的主要组成成分为气压罐和离心水泵，气压罐是密闭容器的典型代表，能够储存一定剂量的水。综合分析气压罐的给水方式以后，通过合理的调节通气，将水送到一定的高度，使节能的目的得以实现。气压罐给水方式的优势体现为：①在使用气压罐以后，不再需要使用水箱和水塔，使高层建筑的载荷量得到有效的降低，使无塔供水得以实现。②气压罐具有良好的密封性，将水污染彻底的杜绝掉。③基建成本投入比较少。④易于集中管理和自动控制，使高层建筑用户用水得到满足。气压罐给水方式的不足表现为：a.在使用气压罐供水时，具有明显的周期性，波动比较明显，会产生巨大的噪音。b.气压罐的容积是有限的，存储的水资源也是有限的。在供水的过程中，水泵处于变压状态下，就会使水泵的磨损程度严重、增加了设备的运行成本投入，同时也会使供水效率受到不良的影响[4]。

4.3 变频泵无水箱给水方式

变频泵也被称之为是变速泵，利用单片机变频技术，对电源的电压和频率进行改变后，实现了对电动机转速的合理控制，从而使供水量管理和水压控制得以实现。在设计变频泵无水箱给水方式时，要高效的调控水压流量。变频泵无水箱给水方式的优势体现为：①节能效果突出。在压力不变的情况下，水量变化与电机转速相同，将设备的磨损问题降到最低，显著提升供水的实效性。②工作人员能够自动进行调控。③该给水方式利于集中管理、安装简便、结构紧凑。变频泵无水箱给水方式的不足表现为：①变频泵的经济成本投入非常高，对高层建筑单位前期成本投入提出了较高的要求。②对工作运行环境的要求也比较高。③受电池干扰比较明显，会给变频水箱给水系统的运行带来不良的影响。

4.4 减压分区给水方式

在设计减压分区给水方式时，对分区减压水箱和减压阀进行了高效的利用。水泵将水输送到顶层的水箱中，水箱自身设置着不同的分区。设计人员将减压阀设置在上区水箱和下区水箱的中间位置，从而使减压的目的得以实现。在上区向下区供水时，在减压阀的作用下，水会流入管网中，使下区供水得以完成。在使用减压分区给水方式时，其优势体现为能够将经济成本投入降到最低；供水保持平稳的状态，后期维修便利。在设计高层建筑的给水系统时，在选择给水方式时，会给建筑面积的使用率造成不良的影响。

4.5 消火栓给水系统

（1）消火栓给水管道的安装需满足消防相关施工规范要求。

（2）管材采用内外壁热浸镀锌钢管，按规范采用沟槽连接或丝扣连接。

（3）消火栓立管设计管径为DN100mm，消火栓口径为65mm；水枪喷口直径为19mm；配置公称直径65有内衬里的消防水带，长25m。

（4）为了使每层消火栓出水压力符合消防规范要求，接近设计值，在栓口静压超过0.5MPa 的消火栓栓口前设置减压孔板。

（5）消火栓栓口安装高度离地面为1.1m。

5 高层建筑排水系统的优化设计

5.1 底板下沉排水方式

在设计高层建筑排水系统时，使用的主要方式为底板下沉式。在设计广西工程时，使用的主要排水方法为底板下沉排水法，卫生间楼板整体下沉50cm，卫生间的防水效果达到了最佳的状态，二次排水的实际需求得到最大程度的满足，使卫生间积水向排水口引流。在使用底板下沉排水方式时，卫生间管道不能出现外漏的情况，灵活设置卫生间的器具，使其空间使用率得到明显的提升。一旦卫生间出现堵塞的问题后，为维修工作提供巨大的便利。对于传统高层建筑的排水系统来说，在开展设计工作时，结构荷载非常大，回填时，使用煤渣完成回填施工，使得维修难度系数不断地升高。

5.2 地漏与存水弯配合排水方式

排水管道中会存在着大量的有毒有害气体，这些气体一旦进入室内，在污染环境的同时，也会给住户的身心健康造成不利的影响。在优化设计高层建筑排水系统时，需要对存水弯进行合理的设置，假如存水弯设置的不科学合理，就会给高层建筑造成严重的负面影响。尽管国内高层建筑排水地漏的有关规定中没有明确的指出必须要安装存水弯，但是在实际生活中，用户能够切身的感受到使用存水弯的好处。在有的规范中对存水的高度进行了明确的设置，但是设计人员在开展高层建筑排水系统设计工作时，并没有严格落实这些规范的要求，施工人员有时不按施工图纸施工，使得上、下楼的住户会受到串味的影响。

5.3 设置吸气阀

在现代建筑工程项目施工时，不但要对安全性给予充分的考虑，还要对整体的美观度给予高度的重视，这就使得建筑工程排水立管不会从楼层找那个穿越。为了使排水能力得到满足，就要对排水管的直径进行增加。然而，在排水管直径增加以后，易于出现负压的情况，给排水效果造成了不良的影响，还可能会破坏水封。在对此类问题进行处理时，使用的最佳方法为将吸气阀设置在立管顶部位置处。吸气阀处于负压状态时，将吸气模式开启，关闭正压，使排水立管的排水能力要求的满足，管内的废气也不会向室内扩散。

5.4 室内排水管

在设计室内排水管时，严格管控管径的设置情况，使排水工程设计达到最佳的效果。结合以往的成功经验，DN75 管径是最佳的管径形式，究其原因为，经济成本投入比较少，易于维修和后期保养，还不会占用过大的空间位置。在设置横管的过程中，选择使用的管径为Dg150 型，满足我国高层建筑建设的实际需求。在设计高层建筑排水系统时，横管管径的主要类型为Dg100，该管径易于出现被堵塞的问题，因此在后期高层建筑排水系统设计时，使用Dg150 管径取代了Dg100 管径，将管道堵塞的问题降到最低，同时也不会增加经济成本投入。显而易见，该方法在设计室内排水系统时，可谓是最佳的方案[5]。

5.5 自动喷水灭火系统

（1）管道均采用内外壁热浸镀锌钢管。按规范采用沟槽连接或丝扣连接。

（2）设置吊架和支架位置以不妨碍喷头喷水的原则，吊架距喷头的距离应大于0.3m，距末端喷头的距离不小于0.7m。

（3）报警阀应设在距室内地面1.2m 左右。

（4）供水干管宜在便于维修的地方设分隔阀门，阀门经常处于开启状态。

（5）安装喷头的场所要注意防止腐蚀气体的侵蚀，不能受外力的撞击，并定期清理喷头上的尘土。

6 结语

对于高层建筑的给排水系统工程来说，设计工作的难度系数非常大，对设计人员专业技术水平的要求也比较高。因此，在设计时，要对以往的成功经验进行借鉴，以客观事实为依托，优化升级高层建筑给水系统，从而使高层建筑给排水工程的质量得到显著的提升。在优化设计给排水系统时，能够使用的给水方式有减压分区、变频泵无水箱、气压罐和高位水箱等给水方式，能够最大程度的使高层建筑的用水需求得到满足。