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摘要:高层建筑有别于多建筑,具有层数多、高度大、功能复杂、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提出了新的要求。本文主要从建筑给水、建筑排水和消防系统等几个方面,对高层建筑给排水设计进行了探讨。
关键词:高层建筑;给排水;消防系统;设计
Abstract: the high building is different from the multiple building, has the layer, the height of the great, function, water supply, demand is high, complicated large displacement characteristics, therefore, the architecture of the water and wastewater engineering design puts forward the new requirements. This article mainly from the building water supply, building drainage and fire fighting system, etc, of a high-rise building water supply and drainage design are also discussed.
Keywords: high building; Water supply and drainage; Fire control system; design
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
改革开放以来,我国的高层建筑越来越多,尤其是近年来城市化进程的加快,城市建筑的高度越来越高,高层建筑取得长足发展。高层建筑的给排水设计也受到了越来越广泛的重视。由于高层建筑构造独特,高度大,涉及用户多,因此,其给排水设计不能像普通建筑那样,采取比较简单的做法,在给排水设计的时候,必须充分考虑独特的高度,众多的用户对给排水系统可能带来的影响。下面本文从建筑给水、建筑排水和消防系统等几个方面,对高层建筑给排水设计进行了探讨。
1 高层建筑给水工程设计
1.1给水管道设备的选用
给水管道材料过去一般是采用热镀锌钢管,热镀锌钢管容易锈蚀,不能满足生活用水水质卫生标准,建设部正大力推广应用塑料给水管。与金属管道相比,塑料给水管具有质量轻、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。管材的选择是技术经济比较的过程,技术上应从压力、温度、使用环境、安装方法等方面进行考虑,同时结合业主的要求和建筑的档次,进行技术经济综合比较后确定。
1.2给水方式的确定
国内外建筑常用的加压供水设备分为:高位水箱供水、气压水箱供水以及无水箱变频泵供水。这也是国内外高层建筑给水系统中普遍采用的几种形式。对高层建筑进行供水方式选择,也就是确定采用何种加压供水设备,从而确定经济合理、技术先进和供水安全可靠的给水系统。高层建筑的加压和供水方式是高层建筑给水的核心,合理地选择供水形式及加压方式对于高层建筑至关重要。
1.3给水竖向分区
给水分区是指沿建筑物的垂直方向,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。确定给水竖向分区是高层建筑整个给水系统设计中首要的和基本的环节,竖向分区合理与否,将直接关系到给水系统的运行、使用、维修、管理、投资和节能的情况及效果。若分区过大,会由于下层压力过大,给用户的使用带来许多不利之处,而且管材易损坏,易产生回流污染及水锤和水锤噪声。若分区过小,将增加高层建筑供水分区数,相应增加给水系统管道、设备和土建投资及维护管理工作。
1.4管道设备的布置
对于管道设备的布置,应在满足用户对水量和水压的要求下,通过合理地选择管段、管径使管网投资最少。但目前国内对管道设备布置优化的研究并不多,其原因可能是因为与城市管网相比,建筑管网的管段短、管径小,而且整个管网的投资较小,优化后的经济效益没有城市管网那样显著。但随着高层建筑建设的不断发展,建筑内部设施逐渐完善,使得建筑内管道的类型增多、数量增大,而且由于高层建筑的特殊性,其对管道的质量和性能等方面相对要求较高,这就使得在这方面的投资不断增加。
2 建筑給水
近几年来,高层建筑大量出现,但某些城市的供水能力严重不足,且城市水厂发展速度滞后于住宅和公共建筑的发展速度,加之管道老化、承压能力下降,有不少城市不但高层建筑需升压供水,一般的多层建筑也不能满足顶层出水水头的要求。因此,增压设施成为建筑给水中发展最快的一种装置。我国常用的增压设施是水泵、气压给水设备和变频调速给水设备,采用变频泵+气压罐组合式设备的技术已日趋成熟,但须注意以下几点:
2.1增压所造成的静压过高
高层建筑高度大,生活用水一般要按照用水点的静水压力0. 35~0. 45 MPa进行竖向分区。工程实践表明,当分区压力过大时,底层水压较大,用水器具容易损坏,且水流流速大,使用不便。一般设计采用用水点的静水压力≯0. 35 MPa进行分区。生活用水增压后送到顶层水箱,然后用比例式减压阀向下供水。
2.2环保和节能的组合
除了在功能上要达到要求外,为了达到经济上也合理的目的,高压区供水多采用变频泵+气压罐的组合式设备,变频泵可设置成工频和变频、人工和自动调节等方式,根据小区的发展规模、季节、时段、天气等因素适时作出调整,使机组始终处于高效区运行,这样比一般的供水设备节电20% ~50%。
2.3储水装置多元化
水箱作为出水装置,目前也向多元化方向发展,镀锌、搪瓷、复合钢板、涂塑、玻璃钢和不锈钢等种类的水箱相继出现,它们具有内表面不易锈蚀、不影响水质、减轻结构负荷、解决施工不便等优点,在设计中应多加以考虑和应用。
2.4建筑热水
热水供应技术也是建筑给水排水技术的薄弱环节,近年来已有了明显的发展。在热水的加热方式和设备上,考虑到环保的要求,更多地采用了燃气热水锅炉,热水锅炉具有较高的换热效率。另外,太阳能热水锅炉也得到了一定的发展。在设计中,应综合考虑设备安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积等因素,合理地进行选择。在节能方面,主要措施有:提高给水温度、降低使用温度、减少热水耗量、采用高效能保温材料减少热损失、改进加热方式和热水系统、提高水加热器的传热效率等。
关于热水的水质处理,要防止热水结垢而损坏设备管道,避免传热效率降低。当用水量大、水质差时,集中热水供应系统应在加热前进行水质软化处理,在处理技术上除运用加药处理外,还可采用静电处理技术、电子处理技术和磁化处理技术,以保证热水在循环中的水质稳定。
3 建筑排水
建筑排水系统主要包括生活污水、生活废水、屋面及阳台雨水。室内排水系统是采用污水废水分流,还是合流方式,应根据所在城市室外排水制度、地方主管部门的要求、建筑物的标准等因素决定。
3.1中水系统
中水系统的特点是采用物理、化学、生物等手段,对工业所排出的废水进行不同深度的处理,达到工艺要求的水质后回用到工艺中去,从而达到节约水资源、减少环境污染的目的。随着自来水、污水和中水三者之间价格的合理化,中水系统的社会效益和经济效益日益显现。但随着研究的深入,人们对中水回用于住宅和建筑小区时对公众健康所带来的潜在危险提出了质疑,另外,增加中水处理系统会引起造价和维护成本的提高,也需要在设计中进行综合考虑。
3.2同层排水
近年来,同层排水作为卫生间排水系统中的一项新技术得到了较多的应用。同层排水是指管道在本层内敷设,采用1个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯,一旦发生堵塞,在本层内就能清理、疏通。其优点是保护住宅的私密性,可以相对灵活地设置卫生洁具的摆放位置,能减少噪声,创造相对安静的生活环境。同层排水设计需要考虑两点:一是管材材质要有较好的密封性,能够抵抗外力破坏;二是施工安装需要满足一定的要求,一般采用热熔对焊。在实际工作中应进行技术经济比较,选取性价比最好的管材。
3. 3排水通气技术
通气技术的主要目的是提供排水中气体的散逸,达到透气的作用,防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象,确保空气的循环,保持排水通畅、安静。我国对不同建筑采用的通气方式有:伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管等。在通气系统基础上开发的是通气阀和特制配件单立管排水系统。通气阀是一种减少伸顶通气、替代专用通气管系通气功能的阀件,采用优质塑料和橡胶制作。单路进气阀可安装在室内立管顶部或横支管上,既可补气又可防止管道内部气体进入室内;双路通气阀可安装在室外立管顶部代替通气帽,使用时以单路进气阀为主。特制配件单立管排水系统已出台了设计规程,其立管的通水能力增大了1/3,减少了立管的数量。但该产品目前尚局限于铸铁制品。
4 消防系统
随着人们生活水平和安全意识的提高,高层建筑对消防系统也提出了更高的要求。当外部的消防力量无法对高层建筑本身提供保护时,立足自救就成为高层消防系统的主要目的。
4.1普通消火栓系统
根据规范的规定,大多数的住宅小区、单体建筑及高层建筑等,均应设消防水池2次加压。从城市规划的角度,宜关注区域集中消防供水系统,即在区域内不设多个消防水池及泵房,只设1个消防水池及加压泵房,来满足区域消防供水的要求。但这里需要注意的是消防水池的设置是否合理。另外,要求在现场的消火栓箱内安装紧急启动消防泵按钮,按钮一合,消防水泵就立即启动。考虑到减小消防泵的启动负荷,应在出水管路上设计多功能控制阀,水泵起动时能自动打开阀门,停止时能自动关闭阀门,并能有效地防止水锤的危害。应注意高层建筑消火栓压力超压后,要采用减压稳压消火栓。
4.2自动喷水系统的进化
自动喷水系统正由原来的大水量水喷淋系统向小水量的细水雾系统过渡,而且已经有公司开发出更先进的绿色环保产品,可以完全避免水对电器设备造成的损害。高层建筑采用细水雾系统可以减少水量的储备,大幅度地减少设备面积,并增强对火灾的探测能力。火灾探测器部分将逐步由红外控制取代烟感、温感元件,经电脑逻辑判断是照明还是火焰,并对喷水系统实施开关,使火灾在萌芽状态中即被扑灭,以尽可能减少损失,提高灭火效率。在设计中,可以参考专业公司的相关资料,采用合理的设计,保证灭火系统的效果。
5 结束语
总而言之, 随着经济的快速发展和科学技术水平的不断提高,高层建筑给排水的发展趋势也将更加迅速地向人性化、智能化、环保化的方向发展。因此我们在实际工作中要不斷积累设计经验, 吸收先进的设计理念, 积极探索, 推动高层建筑给排水技术的不断发展。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:高层建筑;给排水;消防系统;设计
Abstract: the high building is different from the multiple building, has the layer, the height of the great, function, water supply, demand is high, complicated large displacement characteristics, therefore, the architecture of the water and wastewater engineering design puts forward the new requirements. This article mainly from the building water supply, building drainage and fire fighting system, etc, of a high-rise building water supply and drainage design are also discussed.
Keywords: high building; Water supply and drainage; Fire control system; design
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
改革开放以来,我国的高层建筑越来越多,尤其是近年来城市化进程的加快,城市建筑的高度越来越高,高层建筑取得长足发展。高层建筑的给排水设计也受到了越来越广泛的重视。由于高层建筑构造独特,高度大,涉及用户多,因此,其给排水设计不能像普通建筑那样,采取比较简单的做法,在给排水设计的时候,必须充分考虑独特的高度,众多的用户对给排水系统可能带来的影响。下面本文从建筑给水、建筑排水和消防系统等几个方面,对高层建筑给排水设计进行了探讨。
1 高层建筑给水工程设计
1.1给水管道设备的选用
给水管道材料过去一般是采用热镀锌钢管,热镀锌钢管容易锈蚀,不能满足生活用水水质卫生标准,建设部正大力推广应用塑料给水管。与金属管道相比,塑料给水管具有质量轻、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。管材的选择是技术经济比较的过程,技术上应从压力、温度、使用环境、安装方法等方面进行考虑,同时结合业主的要求和建筑的档次,进行技术经济综合比较后确定。
1.2给水方式的确定
国内外建筑常用的加压供水设备分为:高位水箱供水、气压水箱供水以及无水箱变频泵供水。这也是国内外高层建筑给水系统中普遍采用的几种形式。对高层建筑进行供水方式选择,也就是确定采用何种加压供水设备,从而确定经济合理、技术先进和供水安全可靠的给水系统。高层建筑的加压和供水方式是高层建筑给水的核心,合理地选择供水形式及加压方式对于高层建筑至关重要。
1.3给水竖向分区
给水分区是指沿建筑物的垂直方向,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。确定给水竖向分区是高层建筑整个给水系统设计中首要的和基本的环节,竖向分区合理与否,将直接关系到给水系统的运行、使用、维修、管理、投资和节能的情况及效果。若分区过大,会由于下层压力过大,给用户的使用带来许多不利之处,而且管材易损坏,易产生回流污染及水锤和水锤噪声。若分区过小,将增加高层建筑供水分区数,相应增加给水系统管道、设备和土建投资及维护管理工作。
1.4管道设备的布置
对于管道设备的布置,应在满足用户对水量和水压的要求下,通过合理地选择管段、管径使管网投资最少。但目前国内对管道设备布置优化的研究并不多,其原因可能是因为与城市管网相比,建筑管网的管段短、管径小,而且整个管网的投资较小,优化后的经济效益没有城市管网那样显著。但随着高层建筑建设的不断发展,建筑内部设施逐渐完善,使得建筑内管道的类型增多、数量增大,而且由于高层建筑的特殊性,其对管道的质量和性能等方面相对要求较高,这就使得在这方面的投资不断增加。
2 建筑給水
近几年来,高层建筑大量出现,但某些城市的供水能力严重不足,且城市水厂发展速度滞后于住宅和公共建筑的发展速度,加之管道老化、承压能力下降,有不少城市不但高层建筑需升压供水,一般的多层建筑也不能满足顶层出水水头的要求。因此,增压设施成为建筑给水中发展最快的一种装置。我国常用的增压设施是水泵、气压给水设备和变频调速给水设备,采用变频泵+气压罐组合式设备的技术已日趋成熟,但须注意以下几点:
2.1增压所造成的静压过高
高层建筑高度大,生活用水一般要按照用水点的静水压力0. 35~0. 45 MPa进行竖向分区。工程实践表明,当分区压力过大时,底层水压较大,用水器具容易损坏,且水流流速大,使用不便。一般设计采用用水点的静水压力≯0. 35 MPa进行分区。生活用水增压后送到顶层水箱,然后用比例式减压阀向下供水。
2.2环保和节能的组合
除了在功能上要达到要求外,为了达到经济上也合理的目的,高压区供水多采用变频泵+气压罐的组合式设备,变频泵可设置成工频和变频、人工和自动调节等方式,根据小区的发展规模、季节、时段、天气等因素适时作出调整,使机组始终处于高效区运行,这样比一般的供水设备节电20% ~50%。
2.3储水装置多元化
水箱作为出水装置,目前也向多元化方向发展,镀锌、搪瓷、复合钢板、涂塑、玻璃钢和不锈钢等种类的水箱相继出现,它们具有内表面不易锈蚀、不影响水质、减轻结构负荷、解决施工不便等优点,在设计中应多加以考虑和应用。
2.4建筑热水
热水供应技术也是建筑给水排水技术的薄弱环节,近年来已有了明显的发展。在热水的加热方式和设备上,考虑到环保的要求,更多地采用了燃气热水锅炉,热水锅炉具有较高的换热效率。另外,太阳能热水锅炉也得到了一定的发展。在设计中,应综合考虑设备安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积等因素,合理地进行选择。在节能方面,主要措施有:提高给水温度、降低使用温度、减少热水耗量、采用高效能保温材料减少热损失、改进加热方式和热水系统、提高水加热器的传热效率等。
关于热水的水质处理,要防止热水结垢而损坏设备管道,避免传热效率降低。当用水量大、水质差时,集中热水供应系统应在加热前进行水质软化处理,在处理技术上除运用加药处理外,还可采用静电处理技术、电子处理技术和磁化处理技术,以保证热水在循环中的水质稳定。
3 建筑排水
建筑排水系统主要包括生活污水、生活废水、屋面及阳台雨水。室内排水系统是采用污水废水分流,还是合流方式,应根据所在城市室外排水制度、地方主管部门的要求、建筑物的标准等因素决定。
3.1中水系统
中水系统的特点是采用物理、化学、生物等手段,对工业所排出的废水进行不同深度的处理,达到工艺要求的水质后回用到工艺中去,从而达到节约水资源、减少环境污染的目的。随着自来水、污水和中水三者之间价格的合理化,中水系统的社会效益和经济效益日益显现。但随着研究的深入,人们对中水回用于住宅和建筑小区时对公众健康所带来的潜在危险提出了质疑,另外,增加中水处理系统会引起造价和维护成本的提高,也需要在设计中进行综合考虑。
3.2同层排水
近年来,同层排水作为卫生间排水系统中的一项新技术得到了较多的应用。同层排水是指管道在本层内敷设,采用1个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯,一旦发生堵塞,在本层内就能清理、疏通。其优点是保护住宅的私密性,可以相对灵活地设置卫生洁具的摆放位置,能减少噪声,创造相对安静的生活环境。同层排水设计需要考虑两点:一是管材材质要有较好的密封性,能够抵抗外力破坏;二是施工安装需要满足一定的要求,一般采用热熔对焊。在实际工作中应进行技术经济比较,选取性价比最好的管材。
3. 3排水通气技术
通气技术的主要目的是提供排水中气体的散逸,达到透气的作用,防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象,确保空气的循环,保持排水通畅、安静。我国对不同建筑采用的通气方式有:伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管等。在通气系统基础上开发的是通气阀和特制配件单立管排水系统。通气阀是一种减少伸顶通气、替代专用通气管系通气功能的阀件,采用优质塑料和橡胶制作。单路进气阀可安装在室内立管顶部或横支管上,既可补气又可防止管道内部气体进入室内;双路通气阀可安装在室外立管顶部代替通气帽,使用时以单路进气阀为主。特制配件单立管排水系统已出台了设计规程,其立管的通水能力增大了1/3,减少了立管的数量。但该产品目前尚局限于铸铁制品。
4 消防系统
随着人们生活水平和安全意识的提高,高层建筑对消防系统也提出了更高的要求。当外部的消防力量无法对高层建筑本身提供保护时,立足自救就成为高层消防系统的主要目的。
4.1普通消火栓系统
根据规范的规定,大多数的住宅小区、单体建筑及高层建筑等,均应设消防水池2次加压。从城市规划的角度,宜关注区域集中消防供水系统,即在区域内不设多个消防水池及泵房,只设1个消防水池及加压泵房,来满足区域消防供水的要求。但这里需要注意的是消防水池的设置是否合理。另外,要求在现场的消火栓箱内安装紧急启动消防泵按钮,按钮一合,消防水泵就立即启动。考虑到减小消防泵的启动负荷,应在出水管路上设计多功能控制阀,水泵起动时能自动打开阀门,停止时能自动关闭阀门,并能有效地防止水锤的危害。应注意高层建筑消火栓压力超压后,要采用减压稳压消火栓。
4.2自动喷水系统的进化
自动喷水系统正由原来的大水量水喷淋系统向小水量的细水雾系统过渡,而且已经有公司开发出更先进的绿色环保产品,可以完全避免水对电器设备造成的损害。高层建筑采用细水雾系统可以减少水量的储备,大幅度地减少设备面积,并增强对火灾的探测能力。火灾探测器部分将逐步由红外控制取代烟感、温感元件,经电脑逻辑判断是照明还是火焰,并对喷水系统实施开关,使火灾在萌芽状态中即被扑灭,以尽可能减少损失,提高灭火效率。在设计中,可以参考专业公司的相关资料,采用合理的设计,保证灭火系统的效果。
5 结束语
总而言之, 随着经济的快速发展和科学技术水平的不断提高,高层建筑给排水的发展趋势也将更加迅速地向人性化、智能化、环保化的方向发展。因此我们在实际工作中要不斷积累设计经验, 吸收先进的设计理念, 积极探索, 推动高层建筑给排水技术的不断发展。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。