阿依妮尕爾·艾爾肯
(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,新疆 烏魯木齊 830000)
作為建筑工程的核心工程之一,建筑給排水工程直接影響著用戶的用水情況。對于新疆等寒冷地區(qū),由于溫度過低導(dǎo)致給排水工程運(yùn)行更容易出現(xiàn)問題,對建筑給排水工程建設(shè)提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)、施工以及后續(xù)管理過程中,要合理進(jìn)行完善,實(shí)現(xiàn)建筑給排水工程的有序進(jìn)行。
建筑給排水系統(tǒng)是將城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)或自備水源中的流動(dòng)水引入室內(nèi),經(jīng)人們使用過后,再將廢水排出建筑物的一體化系統(tǒng),主要由給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分組成。給排水系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證建筑生產(chǎn)以及生活用水的正常進(jìn)行,并且能夠?qū)τ谂欧艔U水進(jìn)行有效的處理和利用,保證環(huán)境不被污染。其中,給水系統(tǒng)主要包括生活用水供應(yīng)系統(tǒng),由小區(qū)進(jìn)水管、給水干管、給水立管等組成,一般通過直接供水、二次加壓供水、并聯(lián)分區(qū)供水和串聯(lián)分區(qū)供水4 種方式組成。排水系統(tǒng)主要是指生活排水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、冷凝水排水系統(tǒng)3 個(gè)部分組成,負(fù)責(zé)將廢水排出建筑外。
由于氣候的影響,新疆部分地區(qū)冬季的氣溫可達(dá)到-20℃,在給排水工程的實(shí)際施工中,寒冷的環(huán)境對后續(xù)的設(shè)備管理增加了難度,造成一定損失[1]。因此對給排水系統(tǒng)實(shí)施保溫防凍措施,實(shí)現(xiàn)對給排水設(shè)備的有效管理和維護(hù),確保在寒冷地區(qū)的給排水工程能夠正常運(yùn)行,避免出現(xiàn)設(shè)備凍結(jié)、爆管等現(xiàn)象。
給水系統(tǒng)是通過給水設(shè)備,將外部水源的水引入到室內(nèi)。由于氣候的環(huán)境影響,在新疆的寒冷地區(qū),建筑給排水工程不能按照常規(guī)的建筑規(guī)范來進(jìn)行建設(shè),在實(shí)際的建設(shè)中,無論是居民區(qū)的建設(shè)還是工業(yè)區(qū)的建設(shè),建筑給排水工程都會受到環(huán)境的影響。以工業(yè)廠房為例,由于廠房的面積較大,管線鋪設(shè)的跨度大,導(dǎo)致給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,在冬季的寒冷環(huán)境中,管道容易出現(xiàn)凍結(jié)情況。在靠近門口的位置,由于廠房的工作需求,頻繁的進(jìn)料、出車使廠房的大門經(jīng)常被開啟,導(dǎo)致靠近門口的管道頻繁接受來自外界的冷空氣,使其凍結(jié),影響正常使用。部分被設(shè)計(jì)在門口上方的設(shè)備,例如閥門、消防管道等在接受到冷空氣后出現(xiàn)凍結(jié),導(dǎo)致其不能正常使用,如果出現(xiàn)火災(zāi)隱患等問題,會嚴(yán)重影響了工廠的安全。
在民用建筑的污水、廢水排出過程中,由于冬季的廢水溫度較高,且民用污水排水量較大,因此在常規(guī)的排水系統(tǒng)中,民用排水系統(tǒng)的管道不易出現(xiàn)凍結(jié)問題,為減輕地面荷載采用管道淺埋,但由于新疆寒冷地區(qū)的室內(nèi)外溫差較大,溫度較低,依然會出現(xiàn)外設(shè)管道凍結(jié)的問題。對于廠房的排水系統(tǒng),管道凍結(jié)的問題會比較容易出現(xiàn)。廠房的廢水來源主要出自衛(wèi)生間廢水以及工業(yè)廢水等,由于廠房的溫度較低,工業(yè)廢水的排放速度緩慢,導(dǎo)致工業(yè)廢水排放管極易出現(xiàn)凍結(jié),從而造成廢水堵塞,影響工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行。同時(shí),由于室內(nèi)外溫差較大,在通氣管道內(nèi)部出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)成霜的現(xiàn)象,導(dǎo)致管道內(nèi)部有效排氣面積降低,影響工業(yè)排水能力,從而導(dǎo)致排水系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
公共場所的滅火裝置一般設(shè)置在頂棚,運(yùn)用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)對其進(jìn)行火災(zāi)隱患的防護(hù)。公共場所的大廳為了保持美觀,大廳的設(shè)計(jì)多為挑高設(shè)計(jì),大面積的玻璃幕墻突出大廳寬敞的效果,忽略了保溫措施,導(dǎo)致在新疆的寒冷地區(qū)公共場所的大廳溫度較低,從而導(dǎo)致頂棚上鋪設(shè)的滅火系統(tǒng)的管道發(fā)生凍結(jié),噴淋設(shè)備等無法正常使用,使場所內(nèi)部消防系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障,埋下消防安全隱患。
在新疆的寒冷地區(qū),春秋季節(jié)的晝夜溫差較大,由于溫度驟變,對室外的雨水管道排水系統(tǒng)產(chǎn)生影響,使其出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象。在寒冷的地區(qū),白天的氣溫高,使冰雪融化流入雨水排水系統(tǒng),夜晚溫度下降,導(dǎo)致白天融化的雨水冰凍,遺留在管道內(nèi)部,由于管道鋪設(shè)在外部陰暗的地方,管道內(nèi)的冰塊不易融化,導(dǎo)致排水管道堵塞凍結(jié),影響其排水效果。由于其排水的主立管被堵塞,導(dǎo)致部分的冰雪沉積在屋頂,其融化的雨水停留在屋頂,加重了防水層的壓力,導(dǎo)致屋面的防水層受損,從而影響建筑的防水效果。對于新疆寒冷地區(qū)頂層設(shè)有露臺的高層建筑,暴露在外部空氣中的排水管道非常容易因?yàn)榭諝鉁囟容^低而產(chǎn)生結(jié)冰堵塞或者凍裂的問題,繼而使得冰雪融化而形成的水順著管道壁表面傾瀉而下,嚴(yán)重破壞了建筑外表層,更可能出現(xiàn)冰柱懸掛于房檐處的危險(xiǎn),不利于建筑的安全。
針對廠房的給水系統(tǒng)管道凍結(jié)問題,在進(jìn)行建筑給排水設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該考慮到廠房的需求,將水管敷設(shè)在遠(yuǎn)離頻繁開啟的門口,避免其經(jīng)常接觸冷空氣。當(dāng)建設(shè)需求必須將管道鋪設(shè)在門口處時(shí),應(yīng)該加強(qiáng)其保溫防凍措施,可以采取電伴熱帶保溫技術(shù),對其采取保溫措施,并對管道進(jìn)行加工,在管道外層包裹保溫材料,防止其熱量散失。在設(shè)計(jì)管道敷設(shè)時(shí),避免廠房內(nèi)部通過單一進(jìn)水口給予水源供給,要增加廠房內(nèi)部的進(jìn)水口,保證在管道出現(xiàn)問題時(shí),有備用進(jìn)水口對廠房進(jìn)行供水,保證廠房內(nèi)部的給水系統(tǒng)的可靠性。在居民民建筑的排水管道設(shè)計(jì)中,可以將廚房的污水排放管和衛(wèi)生間的污水排放管分開排放,避免廚房污水的油污對衛(wèi)生間污水的影響,防止油污影響管道的排水效率,使一些污漬粘在管道管壁上,時(shí)間久了導(dǎo)致管道堵塞。除此之外,加強(qiáng)建筑給排水工程的工作人員的管理,通過培訓(xùn)增強(qiáng)施工人員的職業(yè)技能,嚴(yán)格按照建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量施工,提高測量精度,核對好排水基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)高度,避免排水在管道內(nèi)部的停留時(shí)間過長,降低其凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。減少管道內(nèi)部存水也是寒冷地區(qū)防止管道凍結(jié)的有效措施之一,從而實(shí)現(xiàn)給排水工程的正常運(yùn)行[2]。
例如,在實(shí)際的給排水工程建設(shè)設(shè)計(jì)中,由于靠近建筑外墻的管道溫度較低,在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免將管道敷設(shè)于接近建筑外墻的部分,通過加強(qiáng)防凍措施,合理設(shè)計(jì)管道敷設(shè)方案,提高管道周圍溫度,避免其出現(xiàn)管道凍結(jié)的問題。在居民建筑裝修時(shí),也要考慮給排水的問題,盡量避免廚房和衛(wèi)生間采用同一個(gè)入水口和排出口,以防止出現(xiàn)管道凍結(jié)問題。通過設(shè)立敷設(shè)管道的高度差,提高排水管道的排水效率,降低管道凍結(jié)的概率,從而實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在實(shí)際的施工過程中,加強(qiáng)對人員的管理,施工單位做好自檢、專檢、交接檢,避免由于設(shè)備故障造成建筑排水系統(tǒng)的倒坡現(xiàn)象發(fā)生,增加排水管道負(fù)擔(dān),出現(xiàn)管道內(nèi)積水現(xiàn)象,從而容易凍結(jié)。對出戶排水管深入檢查,保證出戶排水管的管頂大于或等于室外排水管的管頂?shù)臉?biāo)準(zhǔn)高度,避免室外排水倒灌至室內(nèi)造成堵塞形成積水。通過降低管道內(nèi)部的積水量,實(shí)現(xiàn)對管道凍結(jié)現(xiàn)象的改善,從而促進(jìn)建筑給排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
由于排水系統(tǒng)的污水廢水的排水管道要敷設(shè)在室外,新疆的寒冷地區(qū)溫度較低,因此要增加管道的敷設(shè)深度,利用土層的厚度對管道進(jìn)行保溫。另外,室外管道應(yīng)該采用合適的保溫材料進(jìn)行保護(hù),降低其被冰凍的概率,增強(qiáng)管道的抗凍能力。對廠房的排水進(jìn)行科學(xué)管理,保證其排水量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn),防止由于排水量的降低導(dǎo)致管道內(nèi)部溫度降低,容易凍結(jié)。對于排放污水廢水流速的控制也是防止管道凍結(jié)的方式之一,在管道鋪設(shè)過程中,可以設(shè)計(jì)一定的坡度,通過排水口和管道末端的高度差增加廢水的流速,來實(shí)現(xiàn)對管道的保護(hù),避免外設(shè)管道出現(xiàn)凍結(jié),爆管等現(xiàn)象。除此之外,通氣口的結(jié)霜問題可以通過增加管道直徑來改善,增加管道的有效通風(fēng)面積,實(shí)現(xiàn)管道通風(fēng)功能的正常運(yùn)行,并在管道的周圍安裝檢查口,確保定期對管道進(jìn)行檢查維護(hù),處理管道內(nèi)壁產(chǎn)生的結(jié)霜,避免由于結(jié)霜導(dǎo)致的管道堵塞問題。在目前的給排水系統(tǒng)中,室外采用的埋地式管道敷設(shè)的常用形式,主要包括直接埋地和架空敷設(shè)兩種方式。在架空敷設(shè)的過程中,應(yīng)該將管架和保溫工程作為重點(diǎn)施工項(xiàng)目,由于新疆地區(qū)的氣候較為寒冷,需要借助蒸汽加溫的方式對于管線進(jìn)行保溫,并添加其他輔助保溫材料,這樣才能夠提升管道敷設(shè)的質(zhì)量和效率,防止進(jìn)行后續(xù)補(bǔ)修,提升管線運(yùn)輸效率。對此,需要在敷設(shè)與管道相同長度的蒸汽管線以保證排水管道不被凍壞的同時(shí),用保溫材料對給水管道和蒸汽管線進(jìn)行包裹,降低散熱速度,實(shí)現(xiàn)對排水管道的有效保護(hù),必要時(shí),應(yīng)該采用合適的材料,實(shí)現(xiàn)管道的防凍效果。
例如,首先在對廠房建設(shè)給排水系統(tǒng)時(shí),測試出給排水管道能夠承受的最低溫度,確保在后續(xù)管理過程中,實(shí)現(xiàn)有效管理,避免控制溫度不理想導(dǎo)致的管道凍結(jié)問題。其次經(jīng)過長期的實(shí)踐,進(jìn)行管道內(nèi)部排水速率的控制,加大日常排水量,保證管道內(nèi)部的水流速度達(dá)到管理標(biāo)準(zhǔn),通過動(dòng)態(tài)流水減少管道內(nèi)部凍結(jié)現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)對排水管道保護(hù)的作用。最后設(shè)立專門的管道排查小組,對所有的排水管道進(jìn)行定期排查,將管道內(nèi)部的結(jié)霜、凍結(jié)的冰晶及時(shí)清理,避免其對管道的堵塞,從而避免了管道凍結(jié)引發(fā)的管道破裂等情況。由于受新疆寒冷地區(qū)的地勢影響,可以通過放大設(shè)計(jì)坡度,并采用塑料管材進(jìn)行施工。因?yàn)樗芰瞎艿赖谋匦阅芨哂阼T鐵管道,不易被凍結(jié),更適應(yīng)于新疆寒冷地區(qū)的氣候。如果管道填埋深度在冰凍線以上20cm,就應(yīng)該加強(qiáng)管道的保暖措施,通過伴熱管對管道進(jìn)行保溫,從而實(shí)現(xiàn)管道防凍性能的提升。除此之外,室外的排水管道的填埋深度在冰凍線以上時(shí),還要對檢查井實(shí)行保暖措施,避免冷空氣通過井蓋進(jìn)入管道,使排水管道發(fā)生凍結(jié)堵塞,影響排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
消防安全的設(shè)備維護(hù)是減少安全隱患的主要途徑,因此在建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮消防管道的防凍措施。首先可以通過改善滅火系統(tǒng),來降低消防管道的凍結(jié)問題。將自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的濕式系統(tǒng)改為干式系統(tǒng),干式系統(tǒng)的滅火機(jī)制是在發(fā)生火災(zāi)時(shí)才會給管道內(nèi)充水,平時(shí)的管道及噴頭都是干式的,這樣可以有效避免濕式系統(tǒng)中管道內(nèi)部的存水出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象,從根本上解決管道凍結(jié)問題。其次要加大對管道的管理力度,提升管道的防凍屬性。通過對管道采用電伴熱技術(shù)等保溫措施,增強(qiáng)管道的抗寒能力,從而實(shí)現(xiàn)避免管道凍結(jié)問題。除此之外,防火措施不能只局限于公共場所設(shè)立的自動(dòng)滅火系統(tǒng),還應(yīng)該增加其他的防火措施,例如氣體滅火、滅火器等設(shè)施,預(yù)防管道凍結(jié)影響滅火系統(tǒng)的正常運(yùn)行導(dǎo)致存在的火災(zāi)安全隱患。
例如,測量室外溫度低于-10℃的地區(qū),相關(guān)的各種室外設(shè)備,如水表井、閥門井、消火栓井、水泵接合器井、各種水池等設(shè)備,都應(yīng)該做好保溫的措施,保證其不被凍結(jié)。首先,可以在入口處設(shè)立保溫井口及聚苯乙烯泡沫板材質(zhì)的保溫蓋。消火栓井蓋高出周圍地面100mm 以上,防止雨水等流入內(nèi)部。其次,對于室外埋設(shè)的各種水池也要做好防凍措施,對水池進(jìn)行填埋,使其深度達(dá)到冰凍線以下,實(shí)現(xiàn)利用土層覆蓋保溫。又如以辦公建筑大廳等場所為例,也應(yīng)改善消防系統(tǒng),增強(qiáng)自噴管道的防凍性能,具體措施可以采取以下幾點(diǎn)。首先,工作人員檢查自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是否為干式系統(tǒng),如果是濕式系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)變成干式系統(tǒng)。究其原因在于干式系統(tǒng)的管道,在未使用階段不含消防水,且噴頭是干式噴頭,發(fā)生火災(zāi)后,消防用水才流經(jīng)管道,有針對性地進(jìn)行滅火,所以干式系統(tǒng)有助于緩解管道凍結(jié)現(xiàn)象。其次,提高管道環(huán)境溫度,也能夠防止出現(xiàn)管道凍結(jié)問題,這就需要在屋面做好保溫處理,還要對管道進(jìn)行相應(yīng)的處理,如借助電拌熱技術(shù),使管道溫度處于恒定狀態(tài)。管道外與冷空氣直接接觸,可以外包保溫材料,增強(qiáng)抗凍性能,防止管道外開裂的現(xiàn)象產(chǎn)生,同時(shí)也能進(jìn)一步提高管道內(nèi)的溫度。最后,完善消防設(shè)施,補(bǔ)充設(shè)置氣體滅火。建筑物一旦發(fā)生火災(zāi),會造成不可估計(jì)的損失,這就體現(xiàn)出消防設(shè)施的重要性,尤其是寒冷地區(qū),要考慮消防設(shè)施的防凍問題,在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)把好關(guān),采取有效的措施,保證設(shè)施的使用性能,使其在發(fā)生火災(zāi)后能夠發(fā)揮最大的應(yīng)用價(jià)值。
在設(shè)計(jì)排水管道敷設(shè)問題時(shí),應(yīng)該考慮到當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊?,根?jù)其特點(diǎn)采取合理的敷設(shè)方案。首先是通過改善外敷設(shè)的排水結(jié)構(gòu),在廠房陰暗面容易結(jié)冰的地方設(shè)計(jì)內(nèi)排水系統(tǒng),將雨水的排除管道設(shè)立在室內(nèi),避免其出現(xiàn)融化的雨水凍結(jié)在管道內(nèi)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。其次,要增加其外排水系統(tǒng)的敷設(shè)深度,利用土層厚度進(jìn)行保溫。最后,在提高管道的防凍屬性的同時(shí),也要增加雨水排放的管道放水量,通過增加管道的橫截面積,減少雨水在排放管道中的時(shí)間,降低其凍結(jié)的速率。也可以使用增加側(cè)墻式雨水斗來增加雨水的匯集面積,從而降低屋面的存水量,防止水位超過防水線,降低排水故障導(dǎo)致對防水性能的影響[3]。在住宅類建筑雨水排放管道的建設(shè)方面,應(yīng)該密切結(jié)合建筑實(shí)際建設(shè)情況,將公共部位的雨水排放管道建設(shè)作為重中之重,加強(qiáng)對于封閉性陽臺以及景觀陽臺的雨水排放管道敷設(shè),如果有洗衣機(jī)等生活設(shè)備,則需要設(shè)置專門的洗衣機(jī)專用地漏,幫助廢水實(shí)現(xiàn)合理排放。同時(shí),由于新疆地區(qū)嚴(yán)寒的氣候條件,應(yīng)該提高建筑方案設(shè)計(jì)的可行性與科學(xué)性,加強(qiáng)對于露臺設(shè)計(jì)方位的綜合考量,進(jìn)一步提升給排水專業(yè)水平與建筑設(shè)計(jì)的綜合協(xié)作水平,為室內(nèi)給排水工程的設(shè)計(jì)提供可優(yōu)化條件,有效防止新疆寒冷氣候條件對于室內(nèi)給排水工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成不必要的影響,保證人民群眾的生活質(zhì)量。
例如,在廠房施工過程中,對冬季雨雪情況進(jìn)行分析,改善屋檐設(shè)計(jì),減少房檐存雪的概率,避免融化的雪水積存在屋檐上導(dǎo)致對其防水層的破壞。另外,增加廠房的朝陽面積,防止陰暗面過多加重內(nèi)排水系統(tǒng)的壓力,在朝陽面多設(shè)立外排水用于排放融化的雪水、雨水等廢水,并增加其橫截面積,從而加快廢水在管道內(nèi)部的流動(dòng)速度,避免在管道內(nèi)部發(fā)生凍結(jié),影響管道的排水效果。針對露臺的管道防凍結(jié)問題,首先,在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)置雨水管道的室內(nèi)空間,確保在室內(nèi)為給排水管道的建設(shè)留有足夠的空間,如果沒有足夠的空間建立排水管道,可以選擇將建筑露臺與公共樓梯間、走廊、水暖管道井等設(shè)施作為雨水排出管道的相鄰公共區(qū)域,通過設(shè)置側(cè)排式雨水口將露臺上的雨水雪水接引至室內(nèi)排水管道中并排走。其次,將與露臺同層的房間地板加厚,使其可以埋設(shè)不小于DN50 的排水管,使露臺雨水和雪水通過本戶地板內(nèi)的暗敷設(shè)雨水管道引入到公共區(qū)域的雨水立管中。但這種方式雖然能夠?yàn)橥庠O(shè)的雨水排放管道的凍結(jié)問題提供解決方案,但是會增加室內(nèi)管道維護(hù)的壓力。最后,在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)盡量減小露臺面積,加強(qiáng)露臺防水和防溢水措施,在有雨雪水時(shí),由用戶手動(dòng)清除,避免其積攢在露臺造成防水層壓力,避免清理不及時(shí)可能出現(xiàn)向室內(nèi)灌水現(xiàn)象,通過改善建筑設(shè)計(jì),降低排水管道凍結(jié)問題。
綜上所述,對于新疆的寒冷地區(qū),應(yīng)該做好建筑給排水工程的管道防凍措施,在前期的設(shè)計(jì)到后期的使用維護(hù),都應(yīng)該加強(qiáng)管理。通過合理的敷設(shè)管道設(shè)計(jì),減少給排水管道接觸冰冷、容易凍結(jié)的地方,有效避免管道設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的給排水管道凍結(jié)問題。同時(shí),在外排水系統(tǒng)中,增加管道敷設(shè)深度,利用土層對管道進(jìn)行保護(hù),將管道埋在冰凍線以下,降低給排水管道的凍結(jié)概率。通過增強(qiáng)管道的抗凍性,從而實(shí)現(xiàn)給排水管道的保護(hù),對其進(jìn)行保溫材料的包裹,利用蒸汽管線的輔助敷設(shè)保證管道的溫度,通過包裹保溫材料增強(qiáng)管道的抗凍性,實(shí)現(xiàn)給排水工程的正常運(yùn)行。以確保公共場所的消防系統(tǒng)的正常進(jìn)行,保證消防安全,實(shí)現(xiàn)給排水工程的價(jià)值。