高层建筑给排水系统的设计

高层建筑给排水系统的设计
摘要：高层建筑给排水工程具有自己独特的特点，就给水来说，确定竖向分区、以及给水方式是给水设计的关键，就排水来说，应当根据实际情况需要，选择合适的排水系统。

关键词：竖向分区给水方式双立管排水系统单立管排水系统
随着经济的蓬勃发展，城市化进程的加快，城市人民生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，城市用地也越益紧张，在这种状况下，城市空间不断向纵向方向延伸，高层建筑取得长足发展。

而高层建筑振动源多，用水要求高，排水量大等等，所有这些都给高层建筑的给排水工程提出了新的技术要求，必须采用相应的措施，才能确保给排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。

1 高层建筑给排水工程的特点
首先，高层建筑由于建筑高度很大，这样，静水压力也很大，在这种情况下，如果只采用一个系统供水，则建筑底层的配水点所承受的压力也会很大，这样，不仅影响底层的使用，而且给水管道以及配件在高压之下，也会容易损坏。

因此，高层建筑必须设置合理的竖向分区，使得静水压力降低，保证系统的安全运行。

其次，高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。

这样，
为了保障系统的排水能力，保障水封不会被破坏，其排水管道必须采用机械强度高的管道材料，并且管道接口处要采用柔性接口，除此之外，还应当设置通气管道以稳定管道中的压力。

再次，高层建筑标准高，给排水设备使用人数较多，水量大，因此，一旦管道发生故障，影响范围也较大，因此，高层建筑对给排水管道的安全性、可靠性要求比较高。

最后，高层建筑引发火灾的因素多,火势蔓延速度快,而且扑救困难。

因此,高层建筑消防系统的安全可靠性比低层建筑高。

由于目前消防设备能力有限,扑救高层建筑火灾的难度较大,所以高层建筑的消防系统应立足于自救。

2 高层建筑给水系统的设计
2.1 给水管道设备的选用及布置
给水管道以前采用的热镀锌钢管，这种材料容易锈蚀，对水质造成污染，因此，现在常用塑料给水管，它具有质量轻、耐压强度高、输送液体阻力小、耐化学腐蚀性强、安装方便、使用寿命长等优点。

具体选用何种管材，应综合考虑压力、温度、使用环境、安装方法等因素确定。

2.2 确定竖向分区
高层建筑由于建筑高度很大，在进行给水系统设计时，首先要考
虑的就是竖向分区问题，即沿着建筑物的垂直方向，依序合理地将其划分为若干个供水区，每个供水区都有完整的给水系统。

高层建筑的竖向分区的合理性,与给水系统的运行、使用、维修、管理等方面直接相关。

而高层建筑给水分区主要根据给水压力值来确定。

目前，就高层建筑给水系统竖向分区压力值，国内外尚未有统一的规定，通常都以各分区最低点的卫生器具配点处的静水压力不大于其工作压力为依据进行确定。

根据我国《建筑积水排水设计规范》GB50015-2003规定，各分区最低卫生器具配水点处的静水压≤0.45MPa，水压超过0.35MPa的入户管要设置减压设备，以避免水压过高或过低给用水带来不便。

2.3 给水方式的确定
当竖向分区确定后，就要对给水方式进行选择。

选择恰当的供水方式，也就是确定采用何种加压供水设备，加压和供水方式是高层建筑给水的核心，其对于高层建筑至关重要。

高层建筑的给水方式主要有如下几种。

（1）高位水箱给水方式。

高位水箱供水方式主要包括水泵和水箱，水箱内可储备一定水量，以对本区的用水量和压力进行调节，供水比较安全可靠，并且水压比较稳定，这种方式又分为并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。

（2）气压罐给水方式。

这种方式不需要水箱和水塔，主要设备
是离心水泵和气压罐。

气压罐是钢制密闭容器，存储于容器内的空气由于具有可压缩性，所以能够对水量、水压起到调节作用；水泵机组采用软启动和循序启动，从而实现无塔供水。

（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。

（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。

值得一提的是，对于高层建筑的底层、地下室、裙房及附属建筑，为了节约基建费用，在市政管网压力足够的情况下，应当采用市政给水管网直接供水。

底层以上的中区和高区采用上述何种方式供水，必须结合投资、节能、基建等多方面因素，综合考虑，选择恰当的方式进行给水。

3 高层建筑排水系统：
3.1 双立管排水系统
高层建筑的排水系统，其排水立管都比较长，而且排水情况也复
杂多变，导致排水立管中的气压变化也很大，水封很容易遭受破坏。

为了平抑排水管中的气压波动，通常在与立管平行的方向上设置通气管，以免排水立管中发生空气不足的状况，确保排水通畅，保护水封。

这种排水系统设有两种立管，因此被称为双立管排水系统。

3.2 单立管排水系统
单立管排水系统即一根立管具有排水与通气的双重功能，相对于双立管排水系统来说，它具有节省管材、减少占用面积、减轻荷载、维护方便、缩短工期、造价低等诸多优点。

常用的特殊单立管排水系统主要有如下几种方式。

（1）苏维脱单立管排水系统。

该系统是采用一种使气水混合或分离的特殊配件替代一般管件的单立管。

其核心部件主要是混流器和跑气器，前者设在立管与每层按支管间连接处，其作用是限制立管内的液体与气流的速度，并且使得从支管流来的污水与立管中的空气混合；后者设在立管底部，其作用是把气体从污水中分离出来，以防止了立管底部产生过大的压力，从而使得污水能够畅通地排出。

（2）旋流式单立管排水系统。

旋流式单立管系统是由各个楼层的排水横支管与立管上的旋流配件及装设于立管底部的”特殊排水弯头”组成。

采用这种系统，水流呈水平旋转，沿立管管壁向下流动，这样，立管内壁就会形成水膜流，于是，管道中心就形成了管心气流，并通过伸顶透气管以及特殊排水弯头与外界空气相通，这种系统因与
外界有良好的通气能力，因此，具有良好的排水能力，并且保证了系统中压力的稳定。

（3）吸气阀单立管排水系统。

高层建筑排水系统功能是否完善，主要取决于立管的排水与通气能力，由于高层建筑排水立管较长，承接的卫生洁具多，再用水高峰时，容易形成水塞，导致立管内气体压力波动较大。

在这种情况下，如果立管上部不能充分地补气，底部排气又不是很不畅，就会导致水塞前后方将形成正负压力，导致污水不能排出，甚至出现存水骛回压与抽吸现象，在这种情况下，如果在立管顶部安装吸气阀，并在每隔8～12层立管上安装一只吸气阀能够有效改善高层建筑排水土管的水流工况。