高层建筑给水排水工程设计研究

张文丽

摘 要：阐述了高层建筑给水排水工程的特点，分析了高层建筑给水排水工程存在的问题，介绍了几种高层建筑的给水方式，研究了高层建筑排水系统的组成和布置，以改进和提高高层建筑给排水技术，推动高层建筑的发展。

关键词：高层建筑；给水方式；排水系统

随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。进入21世纪，高层建筑向着层数更多、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。高层建筑已成为现代化大都市的一种标志。

高层建筑有别于低层建筑，具有层数多、高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，对建筑给水排水工程的设计、施工、材料及管理方面都提出了新的技术要求，必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。

1 高层建筑给水排水工程的特点

与低层建筑给水排水工程相比，高层建筑给水排水工程具有以下特点：（1）高层建筑给水排水消防系统静水压力大，如果只采用一个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易被破坏。因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。（2）高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度快，火灾危险大，而且扑救困难。（3）高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。（4）高层建筑的建筑标准高，给水排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，高层建筑必须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水通畅。（5）高层建筑动力设备多，管线长，易产生振动和噪声。因此，高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪声的技术措施。

2 高层建筑给水排水工程存在的问题

经过上百年的发展，高层建筑的给水排水技术已日趋成熟，但也存在着许多有待解决的问题，具体有以下几个方面：（1）节水、节能的给水排水设备及附件的开发与运用。（2）新型减压、稳压设备的研制与应用。（3）安全、可靠、经济、实用、运行管理方便的供水技术与方式的研究与推广应用。（4）高层建筑消防技术与自动控制技术。（5）提高排水系统过水能力，稳定排水系统压力的技术措施。（6）低成本高效能的新型管道材料开发与应用。（7）热效率高、体积小的热水加热设备的研制与应用 。

3 高层建筑给水方式

3.1 高位水箱给水方式

高位水箱供水方式包括水泵和水箱。该方式又可分为并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压。水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱给水方式具有以下优点：（1）水箱内可储备一定水量，供水比较安全可靠；（2）水压稳定；（3）泵启动次数较少，效率较高；（4）设备费和运营费较低。其主要缺点：（5）水箱的设置占用了一些建筑面积；（6）增加了高层建筑结构的复杂性，基建投资相对上升；（7）水质较易受到污染；（8）水箱进水时，产生噪声和振动。

3.2 气压罐给水方式

气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。a.气压罐为一钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性存储和调节水量，并将罐内储水压送到一定的几何高度，达到节能的目的；b.水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。气压罐供水的主要优点：（1）一般不需要水箱和水塔，荷载大大减小，尤其适用于地震区的高层建筑；（2）罐内水质不易受污染；（3）基建投资较省；（4）便于集中管理，较易实现自动控制。其主要缺点：（5）供水压力不稳，常出现周期性的波动；（6）气压罐容积有限，储水较少，因而水泵启动频繁，且水泵在变压状态下工作，不仅效率低，而且增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命；

3.3 变频泵无水箱给水方式

变频调速水泵，是一种将单片机技术、变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点：（1）节能；（2）在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速运行，既可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性；（3）调速全自动化，使用方便；（4）结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点：（5）变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵；（6）变频器对工作环境条件（包括温度、湿度、灰尘等）要求较高；（7）变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。

3.4 减压分区给水方式

减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压，或者上下区之间设置减压阀，用减压阀代替水箱，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。

总的来说，应该根据实际情况和各个地方的不同要求采用相应的供水方式，必要时也可以使几种供水方式相结合。

4 高层建筑排水系统的组成和布置

4.1 组成

排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。

4.2 管道布置与敷设

4.2.1 设置。不同性质的污、废水用不同管道排出的体制为排水系统的分流制，排水机制依据技术、经济两大因素决定排水采用分流制还是合流制，需做经济、技术比较。（1）民用建筑：生活污水与雨水分流排放。（2）工业建筑：生产废水和生产污水较轻，可以与雨水合流；生产污水污染严重的，应单独收集处理。

4.2.2 排水管道布置。（1）以最短的距离排出室外；（2）尽量不越变形缝；（3）有利于安全和建筑物的使用、维修及清通。

4.2.3 排水管道的敷设。（1）管道之间、管道与墙之间要有一定的间距，管道穿墙、穿楼板、基础要预留洞。（2）排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。

4.2.4 通气管道系统。建筑内排水管道系统要设置通气管与大气相通，以排泄正压或补给空气减少负压，使管道内气流保持接近大气压力。排水管道有如下通气方式：（1）伸顶通气管；（2）专用通气管；（3）环形通气管；（4）主通气管；（5）副通气立管；（6）结合通气管；（7）器具通气管。

5 结语

高速发展的建筑业必将对建筑给水排水技术提出更高的要求，为了适应和推动高层建筑的发展，必须不断改进和提高高层建筑给水排水技术，使高层建筑给水排水技术达到一个新的水平。