给排水设计实例探讨

摘要：相对多层民用建筑而言，高层和超高层建筑对给排水和消防系统设计的安全性可靠性要求更高，设计者可通过设计和施工中遇到的问题，不断总结和完善设计技术，达到设计安全、合理、经济的目的。

关键词：超高层给水系统排水系统消防系统

一工程概况

此大厦项目超高层公共建筑，以东、西两座塔楼的形式分别坐落基地东，西位置，底部以四层裙楼相连，东、西塔楼（含底部四层裙楼）建筑高度为129.5ｍ。融商大厦主要功能布局：本建筑有两层地下室，其功能主要为停车库、设备用房；地上裙房为四层，一层为商场、辅助用房；二至三层为商场、辅助用房；四层为商务办公，会议中心及配套设施；标准层（5～34层）为办公，在5层和20层分别设置避难层。以下对此大厦给排水系统、消防系统的设计进行简要介绍，并就其中采用的技术措施进行探讨，供同行们商榷。

二生活给水系统

１关于生活给水方式的确定

大厦水源采用市政自来水，大厦从市政给水管引入一根ＤＮ150进水管与本工程室外环状给水管连接，市政供水压力从当地市政部门得到资料为0.12Ｍpａ。笔者认为此大厦作为当地的重要公共建筑，应更强调供水可靠性和稳定性，且该建筑由于楼高关系，笔者采用了接力重力供水方式，即（１）分别在东、西塔楼的20层避难层设中间转输水箱及转输水泵，分别在东、西塔楼的核心筒屋面１４5.6ｍ处设置屋顶生活水箱；（２）地下2层水泵房设置１级给水加压泵，从地下２层生活水池提升生活用水至20层避难层的中间转输水箱，再由转输水泵从该中间转输水箱提升生活用水至屋顶生活水箱。（３）本建筑17层至34层由屋顶水箱重力供水，1层至16层由中间转输水箱重力供水，系统设减压阀将17层至34层分为两个供水分区，１层至16层分为两个供水分区，保持供水水压于0.15至0.45ＭＰａ范围内。采用上述给水系统进行串联提升，大大降低了给水泵的扬程及管材最大承压，系统承压不会超过1.5ＭＰａ，目前的技术及设备承受此压力还是比较安全的．另外一方面由于采用了工频泵，不像变频调速给水泵那样启停频繁，也延长水泵寿命。中间转输水箱的计算方法：根据“《建筑给水排水设计规范》（ＧＢ50015———20032009年版）3.7.8条规定：生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5min～10min的流量”。本建筑中间转输水箱不仅起到本层转输水泵吸水井作用，还需有储存1层至16层用水的调节容积，一般此部分调节容积按水箱重力供水服务区域最大时用水的50％计，两部分叠加计算为重力供水系统中间转输水箱的容积。

２关于建筑节水节能的技术措施。

目前建筑给排水中常见的水资源浪费的几种方式：１）超压出流造成浪费；２）管道、阀门及其它给水配件等泄漏造成浪费；３）给水系统二次污染造成浪费；４）卫生器具配置不合理造成浪费。针对以上情况，笔者在设计时采取了以下措施.

２．１控制超压出流的措施：在我国现行的《建筑给水排水设计规范》中，从防止给水配件承压过高会导致损坏的角度对给水配件和入户支管的最大压力做了一定的限定。本建筑在设计时根据以上规范限值进行了竖向减压分区。采用减压阀作为竖向减压分区的减压装置。减压阀具有较好的减压效果，可使出流量大为降低，且各配水点水压、流量较均匀，安装方便。

２．２减少管道、阀门及其它给水配件泄漏的措施：选择优质的管材、阀门及其他给水配件。生活给水管采用压力等级1.5ＭＰａ的钢塑复合管。室内生活排水立管、横干管采用建筑排水用柔性接口铸铁管；排水支管采用建筑排水用硬聚氯乙烯管。阀门是关断水流最常用的配件，施工实践证明截止阀比闸阀关的严，闸阀比蝶阀关得严，闸阀阻力小减少能耗，故在阀门的选择上管径＜ＤＮ50的采用截止阀，其余尽量采用闸阀。

２．３防止给水系统二次污染的措施：ａ．分开设置生活与消防水池。生活与消防水池分设可以缩短生活用水的停留时间，避免对生活用水的水质产生影响。ｂ．生活水池、水箱中设水箱自洁消毒器，其工作原理：利用水中自有成分，通过微电解产生氧化性物质，对水箱或水池中的水进行消毒和抑菌抑藻处理，并通过循环处理使含有消毒成分的水不断地清洁水箱或水池内壁，有效降低给水系统二次污染。ｃ．室外消火栓管网独立设置，与市政给水管连接处采用倒流防止器进行防污隔断。

２．４降低卫生器具配置不合理造成浪费的措施：ａ．采用陶瓷片阀芯水龙头，这种水龙头密闭性好、启闭迅速、使用寿命长。ｂ．使用冲洗水箱≤６Ｌ的大便器，控制每次使用的冲洗水量。ｃ．采用红外感应龙头的洗脸盆、感应式冲洗阀的小便器和大便器。

三排水系统

由建筑高度引起的势能如何消除？水流从120多米高处下落，对排水管是否造成破坏，水流的冲击是否破坏较低层的水封？要解决这些困扰问题需从排水管系中的水流状态分析入手。排水立管中的水流是断续、非均匀的，带有空气，下落时是水气混合的两相不稳定流，流量时大时小，满流与非满流交替。立管中水流的具体变化过程为附壁螺旋流→水膜流→等速水膜流→柱塞流，而对排水管系造成破坏的水流状态为柱塞流。要保证排水管系安全可靠和经济合理，首先要保证排水立管中的水流不形成柱塞流，应维持在等速水膜流，这就需要进行严格水力计算，控制排水立管中水流速度，避免由于水流的冲击对管道造成破坏，笔者在本建筑排水设计时，在立管上隔一定的距离设置立管简易消能装置可以减小约５０％的流速，自顶层起每隔６层设置一套消能装置；另一保证排水管系安全的重要措施就是设置了专用的通气立管与大气相通，从而释放排水管道中的正压以

及补给空气减小负压，使管内的气压保持接近大气压力，保证立管内的空气流通，排除排水管道中的有害气体，保护卫生器具的水封，工程实践表明设置专用通气立管可使立管排水能力大大提高。

四消防系统

根据《高层民用建筑设计防火规范》（ＧＢ50045－95，2005年版，以下简称“高规”），大厦共有六个灭火系统，分别为：室内消火栓系统、室外消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、气体灭火系统、固定消防炮灭火系统。按超高层民用建筑设计，室外消防用水量为30Ｌ／Ｓ，室内消防用水量为40Ｌ／Ｓ，火灾延续时间按3ｈ计；自动喷水灭火系统用水量为40Ｌ／Ｓ（商场及地下停车库的自动喷水灭火系统以中危险ＩＩ级设计，喷水强度为8Ｌ／ｍｉｎ．ｍ２，作用面积160ｍ２），火灾延续时间按１ｈ计；水喷雾灭火系统用水量为40Ｌ／Ｓ，火灾延续时间按0.5ｈ计；合计一次火灾最大消防用水量为900ｍ３，其中室内消防用水量576ｍ３，室外消防用水量324ｍ３。地下室２层设置消防水池900ｍ３（分两格）及消防加压水泵房；满足本建筑室内、外消防用水。火灾初期的消防用水由西塔楼屋顶20ｍ３高位消防水箱提供，本工程水箱贮火灾初期消防水为20ｍ３。“高规”7.4.6.5条规定：“消火栓栓口的静水压力不应大于1.00ＭＰａ，当大于1.00ＭＰａ时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50ＭＰａ时，应采取减压措施”。根据该条规范大厦屋顶水箱底至地下二层地面约155ｍ，且还设有屋顶消火栓和喷淋系统合用的消防增压稳压设备，因此该建筑必然要进行竖向给水分区。笔者通过计算得出，本建筑室内消火栓系统竖向至少应分为两个区，考虑到造价因素，笔者认为分区最少的情况下能最大可能的节省工程造价，如果消火栓系统竖向分为两个区，通过计算得出在20层避难层分区比较合适，且分区处的环状管网在避难层设置也相对合理，不会影响办公楼楼层净高。其次，高、低区室内消火栓管网中超压部分消火栓均选用了减压稳压型消火栓，其在消防系统的使用中能有效准确的控制消防水压及流量，即使系统压力在一定范围内产生波动，栓内也能进行自动调节，从而保证栓后压力维持稳定。“高规”7.5.6条规定：“高层建筑消防给水系统应采取防超压措施”。高层建筑消防用水量较大，但在火灾初期消火栓的实际使用数和自动喷水灭火系统的喷头实际开放数要比规范规定的数量少，其实际消防用水量远小于水泵选定的流量值，而消防水泵在试验和检查时，水泵出水量也较少，此时，管网压力升高，有时超过管网允许压力而造成事故。笔者在该大厦的消防设计中，考虑到防止消防系统超压造成事故，在地下室消防水泵房内各消防系统设置了回流管，回流管上设置泄压阀，当火灾初期消防管网压力短时间内超过泄压阀设定值时，水流会打开泄压阀通过回流管回流至消防水池，这样能够有效地防止消防管网超压。“高规”7.4.5.2条规定：“消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器”。其条文说明明确提出：只有采用串联给水方式时，上区用水由下区水箱抽水供给，可仅在下区设水泵接合器，供全楼使用。“高规”1.0.2条规定，高层建筑的防火设计，必须遵循“预防为主，消防结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全使用、技术先进、经济合理。从消防的原则可以看出，对于超高层建筑更应立足于自救，从超高层建筑火灾的危害和影响以及火灾的扑救难度考虑，更应加强消防设施的设计。虽然没有规范明确规定消火栓系统在超

出消防车供水范围之外的分区也需要设置水泵接合器，但是笔者建议此种情况也设置水泵接合器，以保证消防系统的安全可靠。

五结语

本文根据工程实际设计经验与体会，结合国家规范要求，对超高层建筑给排水系统设计的一些特点做出探讨，从给水系统设计、排水系统设计、消防系统设计等方面论述了给排水管道设计过程中应注意的问题，以保证给排水管道的安全使用。

参考文献

［１］（ＧＢ50015－2003）2009年版，建筑给水排水设计规范［Ｓ］．

［２］（ＧＢ50016－2006）2005年版，高层民用建筑设计防火规范［Ｓ］．

［３］（ＧＢ50084－2001）2005年版，自动喷水灭火系统设计规范［Ｓ］．

［４］全国民用建筑工程设计技术措施（2009年版）［Ｓ］．