时间：2013-11-29 分类：水力
摘要：满足人们舒适的卫生条件，促进生产的正常运行和保障人们生命财产的安全方面，建筑给水排水起着十分重要的作用。建筑给水排水的完善程度，是建筑标准等级的重要标志之一，本文就建筑给排水设计中的一些问题和思路进行了探析,仅供同行参考。
关键词：建筑给;设计;给排水系统
1 设计前期的准备
设计的前期准备工作很重要，明确用户的使用要求，把握规范和相关文件执行尺度，各专业之间的相互配合，这是设计的基础工作，只有做好设计准备工作，才能使设计与全局相适应。
1.1 资料收集
建筑给水排水设计一般必须有以下资料：甲方要求、建设局、国土规划局、消防局、环保部门等上级主管部门的批示、地形图、地质情况、室外给水、污水、雨水等资料。其中给水资料包括：市政管网接管点的位置、管径、标高、水压、附近道路上的市政室外消火栓等。污水资料包括：市政管网接管点的位置、管径、标高、排向、是否要设化粪池和其他设施、合流制还是分流制。雨水资料和污水资料类似，如排向河道或系统管网，要注意洪水水位问题，另外对各专业要求、红线范围、建筑平剖面也要有一个全面的了解。对外部管网资料还要了解是实际资料还是只是规划，是否为竣工资料，这对下一步的设计有重要的指导作用，同时也为开发商的决策起到了重要的参考作用。
1.2 现场踏查
设计前应到现场踏看，收集设计一手资料。设计前期的准备工作完善，就基本决定了设计方向，减少下一步设计工作的返工，也为开发商提供了有价值的参考决策资料。
2 高层民用建筑室内给水设计
2.1 生活给水系统
对一般高层民用建筑的供水系统：生活水池和泵房设有地下层，屋顶设水箱，供水系统分为高、中、低区。为了利用市政管网的水压，以节省能耗，一般以市政管网能满足水压要求的楼层为低区。空调冷却塔的补水量一般均较生活用水大得多，因此有条件的宜将冷却塔设在低区。中、高压区的供水系统概括的说有三种形式：①仅设屋顶水箱，高区由屋顶水箱供水，中区由屋顶水箱经比例式减压阀供水，这种方式系统简单，节省水泵组，但能耗较大。②设高压区、中压区水箱，高压区、中压区给水系统由其水箱供水稳定性好，各自独立，分别由泵供给。如没有合适的位置设置中间水箱，常用变频调速水泵组。③近年来为防止屋顶水箱二次污染，采用变频调速水泵组，按各区域分别加压直接供水。静水压大于0.35Mpa的入户管(或横支管)设置减压设施，最终达到安全、卫生、满足生活用水的目的。
减压阀，消声止回阀以及水锤消除器，这三种设备是高层建筑给水系统设计中的重要部件。
减压阀在竖向分区方面，可代替水箱使系统中的高压水控制在使用范围内。安装方式可以分区对供水干管减压，或几层设一减压阀成组减压，使用的减压阀不仅要求能减动压，同时也要能减静压。
消声(缓冲)止回阀：高层建筑的给水水泵，扬水管道水压较高，停泵水锤因受高位水的作用会产生管道破裂的事故。也会产生噪音和使管道松动。给水系统中，在适当位置设置消声止回阀，可有效的避免此类事故的发生。
水锤消除器：一般安装在水击源附近的管道上 ，当水击发生时，管道系统中液体的巨大功能作用在刚性管道和管件上，能量无以宣泄，形成破坏力。安装水锤消除器后，液体动能通过压缩空气作功，能量发生转化，削减了水锤破坏力，起到消除噪音，保护管网的作用。
2.2 消火栓给水系统
消火栓给水系统常采用临时高压制，室内10min消防水量贮于屋顶水箱，最大不超过18立方米;火灾延续时间为2—3h，其水量贮于地下消防水池内，按静水压不超过800kPa作竖向分区，一般分高、低二区，常用以下两种方式供水：①增设屋顶水箱，低区超压部分由比例式减压阀减压;②增设低区水箱，该水箱可贮10min消防用水，也可做成小水箱，由屋顶水箱间接供水。在地下消防泵房内分别设高、低区消防泵，为确保火灾发生时的消防用水可靠性，采用两路接入各区低位环管，各区均设二套消防水泵接合器，在水箱消防出水管上设止回阀。考虑供水安全，设计还要注意复核：其一，消防泵开启前最高点静水压是否足够，最低点静水压是否过高;其二、消防泵开启后最低点水压是否超过500kPa。如超过则加减压孔板，最高点水压(充实水柱)是否足够。与生活给水系统不同，消防泵只有消防时才启动，不涉及到节能问题，因此目前多采用前一种方式供水。
高层建筑室外消防用水量一般由其室外给水环管供水，要满足两路进水条件，且水压、管径应符合消防用水量要求，否则需在室内地下消防水池贮备室外消防用水量，设吸水口，且吸水高程小于6m。
2.3 自动喷水消防给水系统
一般多采用湿式报警阀组系统，有临时高压制和常高压制两种作法。
(1)临时高压制：自动喷淋消防用水(中危险级1h用水为108m)贮于地下消防水池内，分高、低两区，各设一组自动灭火喷淋泵(一用一备)，高压区配备气压堆稳压起稳压作用，低压区由屋顶水箱引管稳压。屋顶水箱10min消防水量可与消防水箱共用。高、低压区自动喷淋灭火系统各设二套消防水泵接合器，湿式报警阀组多于两套时，应设置两路给水的环管。各层设信号阀和水流指示器前的管道入口压力均不宜大于0.40Mpa; 系统大于0.40Mpa时，可采用减压孔板的形式减压。对于较大的系统，高、低压区各设一套湿式报警阀组和喷淋泵来满足各区要求。后一种做法在楼层不高、面积较大的情况下，系统较简单，投资也较省。#p#分页标题#e#
(2)常高压制：一般常高压制的设计使用要有一定的特定条件,设计参数应满足设计规范,安全和经济考虑也是必不可少的。
2.4 常高压消防给水系统
消防给水水源，若能有效的、经济的利用高地水池，既有足够的水量，又有恒定的水压，作为常高压消防水源那是比较理想的，且能节省蓄水池和水泵组的投资。常高压制下的消防给水设置，100M以下可并联分区，也可一次提升减压供水,达到消防用水的目的。
2.5 室内给水方式
室内给水有无水箱供水和有水箱供水。无水箱供水有下列型式：外网直接供水、用泵(普通泵、变频泵、恒压泵)供水、用泵——气压罐联合供水。有水箱供水有下列型式：单设水箱供水、水泵——水箱联合供水。
由于建筑物情况各异、条件不同，供水可采用一种方式，也可采用多种方式组合。所以在选择给水方式时，应根据工程的具体情况，对与之相关的各种因素进行综合评估。如：供水可靠性、投资大小、能耗高低、设备宜集中设置还是分散设置、对水箱占用上层使用面积的限制，可能产生噪声和二次污染、运行和维护管理是否方便以及外网供水能力等。从上述各类给水方式中选择适合于建筑物特点的给水方式或采用几种给水方式的组合，制定出切实可行的方案来。
近几年来，高层建筑最常用的给水方式为：低压区利用室外管网压力直接供水，高压区采用变频水泵供水。
水箱联合供水、变频调速给水或二种方式的组合。若需分区则采用减压阀减压分区。
用水计量：高层建筑最常用的给水计量方式，分层集中计量。
3 高层民用建筑室内排水设计
3.1 生活排水系统
高层民用建筑污水、废水排放一般都采用合流制，优点是由于大量的洗涤水和粪便水混合在一起排放时，流量大，水力条件好，另外造价也经济些。
我国是个缺水的国家，节约用水问题，随着经济发展变得更为严峻。因此各地政府出台了一些关于中水设施建筑管理实行办法，通常是将洗澡水，洗涤水等污染较轻的排水集中起来，经过物化或生化处理、过滤，有的还通过活性吸附后消毒再用。通常将中水用于洗车浇花和冲厕。若要设中水系统则要将粪便污水和洗涤废水分流。供水管道也要增加一个中水系统。
3.2 通气管
近年来由于排水管道材料的变革，小高层排水管道采用UPVC内螺旋塑料单立管，既解决排水又解决了通气问题。
当高层建筑层数多，排水立管负荷大时，单立管就不能满足使用要求了。为了解决这个问题可在支管接入处和管底转弯处采用苏维托等特殊管件，使水气分开，加大单立管的通水能力。由于苏维托等特殊管件等经济造价原因，在实际工程中的推广，有一定的困难。目前高层建筑的竖向排水仍采用双立管排水。
3.3 排出管
横向排出管可采用承压性较强，柔性接口的机制铸铁管。
4 高层民用建筑室内热水设计
4.1 公共建筑热水系统
公共建筑和住宅内的热水系统设计，主要受功能、用水量和压力的影响，因此供水区域的划分，热源位置、管网的布置等是设计工作的重点。就管网布置而言，当供水区域划分好后，供水压力平衡，是热水用水质量的主要指标之一，其次是热水管网的同程布置和干管循环管网的布置等，对于规整的公共建筑来说，容易满足要求，对于不规整的公共建筑来说，供水压力不平衡问题，主要靠调节阀来调节。否则重新划分供水区域。
4.2 住宅建筑热水系统
住宅内的热水系统设计，主要应用于小高层干管循环管网的布置。对于高层住宅内的热水供应，目前只能是家用蓄热(或过水)电热水器和煤气热水器等。
5 高层民用建筑室外给排水设计
5.1 污水系统
在一些地区一般污水和其他废水都是合流制，均设专用通气管，污水经室外化粪池局部处理后排人市政排水管网;为改善底层排水条件，采用底层污水独立出户。地下室污水设污水集水坑及潜污泵，经提升后排至室外。
为减少投资、方便管理，除规模较大的建筑群或有关部门提出明确要求需做中水处理外，一般小规模的中水系统，由于投资、管理等问题，运行情况都不太好。
5.2 雨水系统
裙楼屋顶或底层雨水斗与屋顶下来的雨水立管合并时，应参照雨水立管设计，满足高差或水平距离要求，以防雨水出现反冒。在计算管径时，若有窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出人口坡道、高层建筑裙房，还附加高层侧墙面积的0.5折算的屋面汇水面积计算其雨水量。
6 其他问题
6.1 小区供水方式
小区内如有数十栋以上多层及高层公用和民用建筑，其中有自动喷淋系统、消火栓系统、生活给水系统等，当市政水压无法完全得到满足，此时宜在小区集中采用集中设置供水系统，可不设屋项水箱。方法有以下几种：①采用大水池、变频调速设备供水方式;②采用屋项小水箱、泵房、水塔供水方式。采用①方法要注意供电的可行性，这涉及到自动喷淋、消防的可靠，且设备管理复杂;采用②方法影响小区外观，但自动喷淋、消防贮水能确保，设备管理简单。如小区内有一栋为高层，其他为多层和小高层则可利用高层屋项水箱作水塔用，高层则单独供水。
6.2 高层地下消防水池#p#分页标题#e#
消防水池超过500m 时，应分成2个，此时自动喷淋消防泵为单泵单吸管时，每组泵必须分别从两个池内吸水，如此作法有困难，可采用吸水母管法，即从各池引一吸水母管，并分别设检修阀，每根母管按总流量选取管径，此方法对泵的设置较方便和合理。
另外，要注意化粪池和地下水池的距离不能小于10m，否则应作特别处理。
6.3 压力水池问题
下列情况要使用压力水池：①发展商要求生活水不进消防水池以减少生活水在水池中的停留时间，减少二次污染;②因条件所限，如要充分利用水池容积，消防泵在高位又要能满足自吸条件，入口难于设置等。采用压力水池时，应注意：第一是结构要考虑顶板下的水压问题;第二是要设置高出水池顶的小钢板水箱及浮球阀;第三是对生活水不经消防水池的高水位小钢板水箱项板上要设通气管(不宜太高)，生活泵则直接从小钢板水箱吸水。
6.4 室内消防的问题
(1)屋顶水箱消防出水管上应装止回阀，通常用的旋启式或升降式止回阀。
(2)当高层顶部两层消火栓静水压不够而需要设恒压泵时，恒压泵设计参数不宜过高，要注意因使用水泵接合器及管道压力偏高而对整个系统产生的影响。
(3)内走廊很长，两侧难布置消火栓时，可利用管井门布置消火栓。设有自动喷水系统的建筑物的消防电梯前室要布置喷头，其消火栓仅为该前室用。
(5)多层住宅设有多个屋顶水箱(等高)时，宜设连通管，既可使水位控制简单化，又可提高消防贮水的安全性，该连通管上要设检修阀和放空阀。
(6)对条形平面高层建筑消防给水系统的上下水平环管难以布置。可考虑采用纵向环管。主环立管上不布置消火栓。
(7)多层公建及高层建筑物屋顶部位的消防管道上，应设检查用消火栓和排气阀。
(8)管道必须穿越伸缩缝和沉降缝时，应采用承压型波纹管和补偿器等方法处理。
(9)高层建筑消防给水系统应采取防超压措施。
7 水泵的选择
7.1 流量和扬程是选定水泵的2个重要参数
在水泵水箱联动的给水方式中，由于水箱起到调节流量的作用，水泵的出水流量可按该区给水系统最大小时流量确定。在无水箱供水方式中，由于无流量调节设备，水泵出水流量应按该区给水系统的设计秒流量确定。
7.2 水泵的扬程按下述方法计算
(1)对于用提升泵直供的系统：
H=0.01H1+0.001H2+H3
式中: H --水泵的扬程(MPa) 。
H1--最不利点与引入管式贮水池最低水位的高程差(m);
H2--管路的全部水头损失(KPa);
H3--建筑物内最不利用水点的最低工程压力(MPa);
(2)对于水泵--水箱的供水系统：
H≥0.01H1+O.001 H2+0.01V2/2g
式中H--水泵扬程(MPa) ;
H1--贮水池最低水位与高位水箱人口处的高程差(m);
H2--管路(吸水管口至高位水箱人口处)的全部水头损失(KPa) ;
V--水管入口流速 (m/s)。
(3)高层建筑给水设计的每个系统对水泵都有不同的技术参数要求。要使各系统都能正常、安全、高效地投人运行，给水设计中水泵的选择应综合考虑水泵特性、参数、运用范围、水泵生产厂家的生产技术力量及水泵的价格等方面因素。这样给水系统投入使用才能稳定、安全、经济。由于建筑物情况各不相同，所以在工程中设计者要根据实际情况进行综合评价，在符合有关规定的前提下确定供水方案。力求以最简便的管路、经济、合理、安全地达到供水要求。
结束语
随着近年来我国经济的发展， 高层住宅建设得到较快发展。 在进行高层住宅建筑给水排水设计时， 只有充分考虑建筑高度对给水、排水、消防系统的影响和合理设计，才能确保给水、排水、消防系统的正常使用。
参考文献：
[1] 姜湘山.实用建筑小区管道系统设计.机械工业出版社.2007
[2] 给水排水设计手册.第2册第二版中国建筑工业出版社.2006
