陳洪升

（臺(tái)州學(xué)院，浙江臺(tái)州 318000）

0 前言

經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的不斷進(jìn)步，和科學(xué)水平的快速發(fā)展，極大的推動(dòng)了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐，并且在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，高層建筑開(kāi)始占據(jù)越來(lái)越大的比重。建筑層數(shù)不斷增加、功能要求不斷提高，在一定意義上，高層建筑的規(guī)模已經(jīng)成為了一個(gè)城市現(xiàn)代化程度的主要體現(xiàn)。但是同時(shí)，也由于高層建筑體積大、層數(shù)多的特點(diǎn)也就相應(yīng)的對(duì)給排水工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，只有研究新的設(shè)計(jì)施工技術(shù)，并合理的進(jìn)行利用，做到對(duì)高層建筑給排水系統(tǒng)工況的充分保證，才能良好的滿足當(dāng)前條件下，高層建筑的功能要求。

1 高層建筑給排水工程設(shè)計(jì)中需要注意的特點(diǎn)

受高層建筑體積大、層數(shù)多及用水和排水量大等特點(diǎn)的影響，對(duì)給排水的設(shè)計(jì)施工，及材料和建筑管理等方面都提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求。相對(duì)于普通建筑，高層建筑給排水有以下一些特點(diǎn)：（1）高層建筑的消防系統(tǒng)靜水壓力極大，若以單獨(dú)供水區(qū)來(lái)支持使用，一定會(huì)降低使用效果，同時(shí)也會(huì)壓力過(guò)大而造成管路及供水部件的損壞。（2）造成高層建筑火災(zāi)發(fā)生的因素極多，并且一但發(fā)生火災(zāi)，還具有發(fā)展快、危險(xiǎn)重以及不易控制的特點(diǎn)。所以，對(duì)于高層建筑的消防系統(tǒng)就提出了更高的要求，以增加火災(zāi)撲救時(shí)的效果，從目前環(huán)境來(lái)分析，消防設(shè)備技術(shù)性能不高，而使高層建筑火災(zāi)不利撲救的情況現(xiàn)實(shí)存在，總體來(lái)說(shuō)高層建筑消防的營(yíng)造理念還是以自救為主。（3）高層建筑的排水量極大，管路全程要大大超過(guò)普通建筑，因此使管路系統(tǒng)要承受極大的波動(dòng)壓力。因此，出于提升高層建筑排水水平，使管路中壓力相對(duì)穩(wěn)定的考慮。應(yīng)該在高層建筑的排水系統(tǒng)中進(jìn)行通氣管路的設(shè)計(jì)。在以柔性部件作為高層建筑排水管路接口的同時(shí)也應(yīng)該盡可能的選用機(jī)械強(qiáng)度高的管路材料。（4）由于高層建筑的總體高度過(guò)大，用水戶數(shù)極多，所以非常難以避免短時(shí)間內(nèi)的給、排水量過(guò)大的情況，如果當(dāng)某一時(shí)段發(fā)生給、排水量過(guò)大而造成供水管路擁堵時(shí)，必然會(huì)造成極大的影響，所以，一定要在設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行有效措施的設(shè)計(jì)和研究，以實(shí)現(xiàn)安全用水和用水順暢。（5）高層建筑需要涉及到大量的動(dòng)力裝備，振動(dòng)及噪音現(xiàn)象非常嚴(yán)重，在進(jìn)行高層建筑給、排水設(shè)計(jì)時(shí)，一定要以機(jī)具及管路的振動(dòng)預(yù)防和噪音處理有充足的考慮。

2 高層建筑給排水豎向分區(qū)設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)行豎向分區(qū)設(shè)計(jì)的必要性研究

高層建筑與多層建筑相比體積更大、高度更高，如果只采用室外供水路線的設(shè)計(jì)，一定會(huì)由于壓力不足，而不能使整個(gè)建筑中的各個(gè)用水環(huán)節(jié)的供水質(zhì)量得到充分的滿足，所以在高層建筑的供水系統(tǒng)中，都需要進(jìn)行增壓設(shè)施的設(shè)計(jì)，來(lái)彌補(bǔ)自然壓力的不足。在這樣的條件下，如果不采用豎向分區(qū)的設(shè)計(jì)，就會(huì)使高層建筑中的底層用水點(diǎn)靜水壓力過(guò)大，就會(huì)因此而造成一些弊病，如（1）較低樓層的出水器具的流量過(guò)大，在高壓作用下，就會(huì)形成噴射狀的水流，使用戶的使用造成不便，并且也會(huì)形成極大的浪費(fèi)。（2）上層的出水器具的流量不足，在物理學(xué)的作用下，往往會(huì)形成負(fù)壓抽吸的現(xiàn)象，水的反向流動(dòng)很容易出現(xiàn)污染的情況。（3）高層建筑的底部管線需要承受極大的水壓，因此當(dāng)水門關(guān)閉時(shí)會(huì)難免發(fā)生水錘，在水錘的作用下，形成明顯的振動(dòng)現(xiàn)象并且伴有嚴(yán)重的噪聲，問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)管線構(gòu)成嚴(yán)重的破壞。（4）高層建筑的最底層用水設(shè)施如閥門等，磨損的情況相對(duì)嚴(yán)重，同時(shí)在強(qiáng)大的水壓作用下，更加容易發(fā)生泄露，并且在高壓的作用下，也使設(shè)備的維修與更換增加了更大的難度。更為嚴(yán)重的是，如果在長(zhǎng)期的供水運(yùn)行中，持續(xù)過(guò)大的超出供水設(shè)備和管線承壓界限的壓力，就一定會(huì)造成供水設(shè)施的配件及管路系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p壞，給高層建筑供水造成不阻礙和不可預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，基于以上諸多原因的考慮，高層建筑的給排水系統(tǒng)，采用分區(qū)的運(yùn)行方式，是使以上問(wèn)題得到良好解決的重要手段。

2.2 高層建筑給排水豎向分區(qū)的方式研究

通過(guò)以上的分析已經(jīng)得出結(jié)論，高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須要采用豎向分區(qū)的方式來(lái)進(jìn)行。大體說(shuō)來(lái)，進(jìn)行高層建筑給排水系統(tǒng)豎向分區(qū)要堅(jiān)持以下一些原則：

進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，要科學(xué)合理進(jìn)行壓力值的選取，如果選取的壓力值過(guò)高，還是會(huì)出現(xiàn)不進(jìn)行分區(qū)供水的一些弊端。而如果選取的分區(qū)壓力值過(guò)低，又會(huì)造成由于分區(qū)部分過(guò)多，使給排水所需要的設(shè)備、配件及管線等額外增加。不但會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的不必要損失，也同時(shí)會(huì)使高層建筑在今后的使用中，出現(xiàn)維護(hù)、維修工作量過(guò)大的情況。所以，在進(jìn)行高層建筑給排水系統(tǒng)的分區(qū)時(shí)，一定要根據(jù)具體的使用要求、材料質(zhì)量和各個(gè)配件的額定工作壓力等因素相結(jié)合來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理的壓力值的確定。通常來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前在進(jìn)行高層建筑給排水系統(tǒng)的分區(qū)時(shí)，所選取的壓力值，都是以各處分區(qū)最底部用水點(diǎn)的靜水壓力低于配件的額定工作壓力的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行確定的。

在我國(guó)2009年頒發(fā)的《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中有明確的規(guī)定，高層建筑給排水系統(tǒng)分區(qū)，每部分分區(qū)的最底部用水點(diǎn)位置的靜水壓力必須控制在0.45MPA 以下，而如果靜水壓力超出0.35MPA 的用水節(jié)點(diǎn)處，必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p壓及壓力調(diào)整設(shè)施。在各個(gè)分區(qū)中，處于最為不利用水點(diǎn)處的水壓，必須要達(dá)到正常供水壓力標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)采用高位水箱的方式進(jìn)行供水時(shí)明確規(guī)定，高位水箱放置位置確定后的最底部，與供水最為不利的用水點(diǎn)位置的供水配件的垂直距離必須要達(dá)到或超過(guò)此供水不利位置的流出水頭同水流流經(jīng)高位水箱的最底部供水管線與水表的水頭損失的總和。在實(shí)際的操作中，一般都會(huì)把以上運(yùn)算過(guò)程得出的數(shù)值叫做該供水分區(qū)的最低靜水壓力值。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)可以得出結(jié)論，通常高層建筑的供水分區(qū)的最低靜水壓力值大約為0.1MPA。所以，用以上數(shù)據(jù)做為參考，高層建筑的每一個(gè)供水分區(qū)頂部入戶管線的進(jìn)管壓力值一定要保證在0.1MPA以上，通常生活中的居民用水的最理想水壓應(yīng)該為0.20MPA 至0.30MPA之間。因此，當(dāng)有些用水位置的壓力值超過(guò)0.35MPA時(shí)，就應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行降壓設(shè)備的放置，從而，最大程度的避免用水壓力過(guò)大及過(guò)小而造成的用水障礙。

3 高層建筑給排水方式的設(shè)計(jì)研究

3.1 氣壓罐供水設(shè)計(jì)

高層建筑氣壓罐供水系統(tǒng)中，主要包括離心泵和氣壓罐兩個(gè)主要部分。在此系統(tǒng)中的氣壓罐是一種鋼材料制造的全封閉的存水容器，當(dāng)給水操作進(jìn)行時(shí)，在此氣壓罐內(nèi)所存儲(chǔ)的空氣的作用下，產(chǎn)生對(duì)貯水量的調(diào)整作用，同時(shí)在氣壓的作用下，把此容器內(nèi)的水壓提升至所需的幾何高程，從而產(chǎn)生節(jié)約水量的效果。采用氣壓罐供水設(shè)計(jì)主要有以下一些優(yōu)勢(shì)：（1）存留在此密封裝置中的水不會(huì)受到污染，而容易保持潔凈。（2）建設(shè)資金的投入較小，有利節(jié)約成本。（3）由于不需要進(jìn)行高位水箱的使用，而使整體荷載降低。（4）方便管理，自動(dòng)管理容易實(shí)行。同時(shí)也具有以下一些缺點(diǎn)：（1）此密封容器的存水量通常不大，因此水量調(diào)節(jié)能力也有所降低，供水可靠性不高。（2）供水壓力變化較大，容易形成一定的起伏。（3）單位時(shí)間內(nèi)的水量存貯能力不高，因此導(dǎo)致水泵的運(yùn)行次數(shù)較多，并且經(jīng)常處于變壓狀態(tài)下運(yùn)行，使水泵的效能和使用壽命縮短。

3.2 減壓分區(qū)供水設(shè)計(jì)

此方式的工作原理，是通過(guò)對(duì)減壓水箱及減壓閥進(jìn)行減壓處理，由水泵將水供入建筑最頂層的貯水裝置，每個(gè)分區(qū)都進(jìn)行貯水裝置的設(shè)計(jì)，進(jìn)行由上一級(jí)貯水裝置向下一級(jí)貯水裝置進(jìn)行供水的動(dòng)作?；蛘邔p壓閥設(shè)置在高低兩個(gè)相鄰的分區(qū)之間，減壓閥門替代了水箱的作用。上區(qū)向下區(qū)進(jìn)行送水時(shí)，經(jīng)由主管線的減壓閥門，再流入下一層的給水管網(wǎng)。采用此方式進(jìn)行給水較為可靠，并且整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，減少成本、便于維護(hù)。由于不需要在每個(gè)供水分區(qū)進(jìn)行水箱的設(shè)置，從而使建筑面積可以更加有效的利用。缺點(diǎn)是底部分區(qū)的水壓損失過(guò)大，水泵的能量損失過(guò)大。

3.3 高位水箱供水設(shè)計(jì)

在高位水箱給水方式中的主要組成部分為水箱和水泵。同時(shí)高位水箱供水方式又可以細(xì)分做串聯(lián)式給水設(shè)計(jì)、并聯(lián)式給水設(shè)計(jì)及減壓水箱供水設(shè)計(jì)和減壓閥門供水設(shè)計(jì)等四種。高位水箱供水設(shè)計(jì)的主要工作原理為：由設(shè)置于建筑頂部的高位水箱負(fù)擔(dān)起存貯水量和對(duì)本分區(qū)內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)壓力及用水量的功能。而由安置于單獨(dú)建筑設(shè)施內(nèi)的水泵進(jìn)行向此高位水箱的供水。采用高位水箱供水設(shè)計(jì)有以下一些優(yōu)勢(shì)：（1）此設(shè)計(jì)方案的水壓基本能夠保持平穩(wěn)。（2）高位水箱內(nèi)存貯相對(duì)更大的水量，因此可以保證供水的持續(xù)性和可靠性。（3）因?yàn)楦呶凰鋬?nèi)可以存貯相對(duì)較多的水量，所以水泵可以不作過(guò)多次數(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，大大的提高的運(yùn)行效率。（4）系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，不必投入太大的資金。同時(shí)也具有以下一些缺點(diǎn)：（1）使高層建筑結(jié)構(gòu)在原有的基礎(chǔ)上，增添了一定的復(fù)雜性，主體結(jié)構(gòu)建筑投資有一定程度的提高。（2）高位水箱存貯的水，經(jīng)過(guò)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的存貯后，不容易保持衛(wèi)生。（3）當(dāng)水泵向水箱進(jìn)行供水時(shí)，管路系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)容易產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)和噪音。（4）高位水箱的體積較大，會(huì)相對(duì)增加對(duì)建筑面積的過(guò)多占用。

4 結(jié)論

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)備和材料一定會(huì)出現(xiàn)多樣化的發(fā)展方向，技術(shù)能力也一定會(huì)相對(duì)更加完善，并且向程序化發(fā)展。但同時(shí)也必然會(huì)對(duì)高層建筑給排水設(shè)計(jì)工作者提出了更高的要求。作為設(shè)計(jì)工作者，只有時(shí)刻努力進(jìn)行對(duì)新材料新技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究，才能更好的適應(yīng)不斷發(fā)展變化的市場(chǎng)環(huán)境，才能創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。

[1]邱冠文，高層建筑給排水系統(tǒng)安裝及施工技術(shù)[J]，山西建筑，2007（03）135

[2]尹綱領(lǐng)，高層建筑給排水設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J]山東建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(03):34

[3]袁長(zhǎng)標(biāo)，張昭杰，翟瑞華，超高層建筑給排水設(shè)計(jì)中幾個(gè)問(wèn)題的思考[J]，甘肅科技，2005，21(3)：129—130