高层建筑给排水设计问题的探讨

左青元

河北英科石化工程有限公司江苏分公司，江苏苏州 215011

1 高层建筑给水工程的特点

高层建筑层数多，建筑高度高，如果采用低层建筑的不分区的给水方式，势必会造成最建筑低处给水管压力过大、水流流速过大，造成能量和水资源的浪费。因此，必须对高层建筑给水系统进行分区。保证系统满足最不利用水点的压力要求的同时，给水管的最大静压不大于35m水柱，建筑最低处用水点处的静水压要小于45m水柱。

在通常的情况下，市政管网的压力一般达不到高层建筑的最高用水点的压力要求。对市政压力供应不到的楼层，需进行二次增压供水，满足用户的水压和流量的要求。

高层建筑二次供水方式的选择，对于高度H＜100m的高层建筑，主要的供水方式有：（1）市政自来水管道—低位生活水箱—生活增压泵—屋顶生活水箱—各层用户；（2）市政自来水管道—低位生活水箱—生活变频加压泵组—各层用户；（3）市政自来水管道—无负压供水设备—各层用户。

从能量利用的角度来分析，（3）优于（2）优于（1）。不过无负压设备的使用要征得当地自来水公司的同意。例如，此项目（后简称项目A）总建筑面积为15829.86m2，其中地上建筑面积11115.99m2，地下建筑面积4714.87m2。建筑高度为38.4m，为南北塔造型，南塔为地上9层商业建筑，北塔为地上5层商业，地下1层为汽车库；本次设计包括建筑物红线内的室内给水、排水、雨水、消火栓、自动喷水灭火系统。此建筑为二类高层公共建筑，为充分利用市政压力，1层及以下采用市政直接供给，在和业主讨论2～9层的供水方式时，业主认为（1）可行，理由是屋顶高位水箱投资省、节能、安全、可靠，市政停水时可以用水箱缓冲一下。从实际出发，采用变频供水而取消屋顶水箱有一系列好处，不设置屋顶水箱：结构减少荷载，节省土建投资，利于管理，但是减少了一道污染环节，屋顶水箱易受到污染，水箱中发现动物尸体和用户家中水变色的情况时有发生。采用（2）变频泵组加压供水，由变频器控制水泵电机频率改变水泵转速，从而改变水泵的流量和压力来适应用户用水的需求。当地自来水公司认为无负压设备直接从市政管网抽水，将造成市政管网的波动及其余管路水压的降低，对其他建筑的用户不利，不允许采用此设备。最后决定采用（2）。

2 高层建筑排水工程的特点

2.1 高层建筑排水工程的特点

高层建筑立管高度较高，水流速度很大，负压严重，会破坏地漏水封等，引起排水管道臭味外溢，严重影响室内空气质量及人体感受。排水管道的设置方式决定了高层建筑排水系统的合理性。高层建筑排水管道要承受较大的压力，因此，高层建筑的雨水管及排水管宜采用耐腐蚀的金属管或者能够承受比较大压力的塑料管。

2.2 高层建筑排水系统的选择

目前高层建筑中经常采用的排水形式为设通气立管的排水系统。此种排水系统设专用通气立管和屋顶伸顶通气管。通气管的作用是使排水系统内空气与大气连通，减少负压，防止水封破坏。采用设通气立管的排水系统比不设通气立管的而仅设伸顶通气的单立管排水流量大。

以项目A为例，此项目为双塔造型，南塔高度为38.4m，北塔高度为21.9m。重力流生活排水管、通气管、雨水管采用高密度聚乙烯（HDPE）超静音管，沟槽式压环柔性连接，立管与横支管连接件采用45°斜三通；压力流排水管采用镀锌钢管，法兰连接。南北塔各层均设有男女卫生间，南塔污水立管编号为WL-1，设专用通气立管；北塔污水立管编号为WL-2，仅设伸顶通气。

对于WL-1，qu＝3.30L/S＜4.8L/S，WL-1采用De110，污水立管和通气管通过结合通气管每间隔一层进行连接，排出管管径De110，设计流量没达到规范的限值，说明是可行的。

对于WL-2，qu＝2.49L/S＜4.0L/S，WL-2采用De110，排水立管与横支管采用45°斜三通连接，屋顶设伸顶通气。

3 高层建筑室内消火栓系统的特点

高层建筑的火灾危险系数高，一是火势蔓延迅速，易形成立体火灾；二是人员疏散和消防队员灭火进攻途径受限多，灭火扑救难度大。故高层建筑对消防给水系统的设置要求较低层建筑高，其必须设置有足够自救能力的消防给水系统。高层建筑室内在设置室内消火栓的同时，均设置普通人员可使用的消防软管卷盘，消防软管卷盘和室内消火栓同时设置在室内消火栓箱内。室内消火栓系统一般有2种形式：临时高压系统和常高压系统。临时高压系统平时管网中流量和压力不能满足灭火的要求，待火灾发生时启动消防加压泵，使消火栓满足灭火的流量和压力要求。常高压系统为平时消防管网中流量和压力能满足灭火时要求，打开消火栓就可以使用。从安全角度分析，常高压消火栓系统要优于临时高压消火栓系统。但是常高压系统需设高于建筑物的消防水池，此消防水池一般设于建筑物的屋面，体积较大，造价高，对土建要求高。对2种系统进行综合分析，一类高层建筑及以下采用临时高压系统居多。超高层建筑采用何种消防方式需经专家论证和当地消防大队批准。以项目A为例，该项目室内消火栓系统采用临时高压系统，根据当地自来水公司要求，采用消火栓水泵和自动喷淋泵直接抽取市政管网供水的方式，节省了消防水池（此大楼一次消防用水量为540m3），节省了地下室空间、土建成本、消防水池的维护费用，取得较好的经济效益。屋顶设置箱泵一体化设备，将稳压泵整合进高位消防水箱中，将箱泵一体化设备直接设置于屋顶，减少了水箱间。相较于低层建筑，高层建筑室内消火栓系统压力更大，所要求的消火栓充实水柱高度为13m，室内消防栓栓口动压不低于35m水柱。室内消火栓栓口静压大于100m水柱的系统要进行分区。

4 高层建筑室外消火栓给水系统

室外消火栓是设置在建筑物外面消防给水管网上的供水设施，主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火，是扑救火灾的重要消防设施之一。室外消火栓给水系统分为低压制、临时高压制和常高压制。可根据市政自来水管道情况和当地要求采取合适的室外消火栓系统。低压制为利用市政管网供给，室外消火栓压力不低于0.1MPa，市政管网能满足室外消火栓流量和压力要求。临时高压制为平时不能满足流量或压力的要求，灭火时启动室外消火栓泵，当市政给水管网不能提供室外消火栓的用水量时，需要设置消防水池储存室外消火栓用水量。常高压制为平时管网能提供满足室外消火栓所需要的水量和压力。以项目A为例，本项目市政有两路供水，设计时从此两条市政给水管网分别引入本地块，满足室外消火栓所需要的压力和流量要求。

5 高层建筑自动喷淋系统的特点

自动喷水灭火系统，在火灾初期及时自动启动，对着火点喷水灭火，用水量大，控制、扑灭初期火灾效果较室内消火栓系统显著。规范要求自动喷水灭火系统与电气报警装置联动。在发生火灾时，烟感或温感感应到火灾，报警系统自动发出警报，自动喷淋系统开始喷水，自动喷淋泵启动。自动喷水灭火系统根据采用的报警阀形式不同，又可分为湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统等。设计师要根据各建筑类型选择合适的自动喷水灭火系统和喷水强度。目前除高层住宅外，一般的高层建筑均要求设置自动喷水灭火系统。根据自动喷水灭火系统规范要求，对于湿式系统报警阀和预作用报警阀控制的喷头个数不宜超过800只，干式系统报警阀接出来的喷头不宜超过500只。对于每个报警阀组接出来的最高位置喷头与最低位置喷头的高度差，规范要求不宜大于50m，是从安全角度考虑、防止压差大、均衡流量的一种措施。以项目A为例，此项目采用湿式自动喷淋系统，地下车库按中危险II级设计，地上商业部分按中危险I级设计。地下车库未设吊顶，设直立型标准覆盖面积玻璃球洒水闭式喷头；地上商业部分设置吊顶，设吊顶型标准覆盖面积玻璃球洒水闭式喷头。喷洒管采用内外热镀锌无缝钢管，DN≥100mm采用沟槽或法兰连接，DN＜100mm采用螺纹连接。

6 结语

本文以项目实例为基础，结合当时设计规范要求，较深入地介绍了高层建筑生活给排水系统、室内外消火栓系统和自动喷淋灭火系统的特点。建筑内部给排水管道和系统的设计与建筑使用人的生活和生产密切相关，设计师应根据当时的规范要求及用户需求提供合适的给排水系统，给用户提供舒适、卫生、安全的生活环境。随着规范的更新，设计师要与时俱进，努力提高知识积累，总结前人经验，为我国的建设事业做出自己的贡献。