给排水设计在高层建筑中问题研究 7页

'给排水设计在高层建筑中问题研究摘要：建筑给排水与人们的生活息息相关，由于生产工艺的不断改进和提高，高层建筑给排水工程日趋向大系统、高参数的方向迅猛发展，因此，对给排水工程的设计的要求也就越来越高。以下文章结合笔者工作经验针对高层建筑的给排水设计的多个方面进行了简要的探讨。关键词：高层建筑；给排水设计；高参数中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：1、高层给水系统竖向分区7 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。如果不分区，则建筑底层的配水点所受的压力过大，会产生很多弊端：如水龙头开启时，水流易喷溅，易产生水锤，给水道管及配件易损坏以及产生噪声等。另外分区压力值也要选择合理，分区压力值过高，仍会产生以上弊端；分区压力值过低，又会使分区数量增多，增加给水设备，管道的工程造价及维修管理工作等。因此，高层建筑给水系统竖向分区应根据使用要求、管材质量、卫生器具配件所能承受的工作压力，结合建筑层数合理划分。《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009版，以下简称“建水规”）中第3.3.3~3.3.6条对建筑物内生活给水系统的竖向分区原则作了规定。高层建筑的室内生活给水系统分区应当遵守相关规定，并且从以下几个方面考虑：首先室内生活给水系统要区分不同性质的用水区域，分别设置给水加压系统。高层建筑可能是功能单一的住宅楼、办公楼，也可能是含有多种功能的带裙房的综合楼建筑群。由于计费的需要，不同功能的用水区域，其给水系统也要相互独立设置。其次确定各个给水系统的供水方式。“建水规”第3.3.6条：“建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。”本条是对供水方式的原则性规定，对不同功能或多功能组合的高层建筑，设计上要视具体情况具体分析，选择最合理的供水方式或组合供水方式。高层分区举例：生活给水系统分区如下：1区为-1~2层，由市政给水管网直接供水；2区为3～12层，由位于地下室的生活水泵房的低区变频泵供水；3区为13～19层，由位于23层生活转输水箱重力供水；4区为20~26层，由位于23层的生活水泵房的4区变频泵供水；5区为27～顶层，由位于23层的生活水泵房的5区变频泵供水；23层的转输水箱，由地下三层水泵的生活转输泵供水。7 选择此种分区和供水方式是考虑了以下几个因素：（1）供水泵组所负担的层数受给水器具的承压能力的限制。“建水规”第3.3.4条规定：“卫生器具给水配件所承受的最大工作压力不得大于0.6MPa”。一个给水分区的最大层数n=（0.6-p）/h。式中：p为户内支管最小接入水压，p根据户内支管的布置计算确定，一般为0.1~0.3Mpa；h为建筑层高。本工程n为≤10层。（2）超过100m的楼层由于管道较长，压力较大，保证供水的安全性和稳定性显得尤为重要。采用高位水箱的供水方式在这方面无疑是占有优势的。且定速水泵可以一直在高效区运行，13~22层高区办公利用23层转输水箱重力供水避免了在低区设扬程高的水泵和水压高的压水管，压水管也不会很长。办公建筑一般生活用水量较小，如果采用泵组过多，则前期投入过大，后期运行管理费用较高，不经济。（3）对变频供水泵组而言，高峰流量与低谷流量之差越小，水泵在高效区运行的时段就越长，对节能就越有利。在住宅或公寓类项目中，供水泵组所负担的户数越多，流量就越趋于均匀，高峰流量与低谷流量之差就越小。对于消火栓系统和自动喷淋系统分区除满足规范所规定静压要求外一般宜以避难层或设备层为界进行分区，由于一般转输水箱和设备房都设置在避难层或设备层，这样消火栓和自动喷淋的横干管在避难层或设备层敷设，避免了某一标准层敷设太多管线。消火栓或自动喷淋系统一般采用水泵、减压阀或减压水箱进行分区。直接用水泵来分区是指每个分区有各自专用的消防泵，即并联系统。从经济性上考虑，现在这种方式应用越来越少。随着产品质量的逐步提高以及产品功能的不断创新，减压阀在系统分区中的作用日益扩大。一般压力在2.4Mpa以下时竖向可以采用减压阀来分区。7 2、转输水箱设计时需注意的几个问题高层建筑一般多采用垂直串联供水方式，往往就需在中间设备层或避难层设置转输水箱。转输水箱设计时需要确定以下几个方面：2．1水箱容积：转输水箱兼有低位贮水箱和高位供水箱的特点，但水箱容积计算却有一定区别：（1）消防中间转输水箱容积：在《全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水》（2009年）中规定：采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水容积按15~30min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。（2）生活转输水箱容积：当采用串联供水，水箱重力供本区用水，还提供上区提升泵抽水用时：水箱容积为水箱服务区域内最大小时用水量的50%+（3~5min）上区提升泵的流量；若为中途转输专用时，水箱调节容积宜取5~10min转输水泵的流量。要使水泵每小时启动不超过6次，并且起泵水位高于最低水位0.2m以上，则转输水箱容积宜>10min转输泵流量。对于转输泵流量：本区提升泵流量为本区所负担供水对象的最大小时用水量，转输泵流量与上区提升泵流量相同。2．2水箱液位：7 生活转输水箱的液位一般有以下几种：（1）低位报警水位；（2）起泵水位：根据水泵一小时启动不超过6次和宜高于最低水位不少于0.2m确定；（3）停泵水位：也即设计水位；（4）溢流报警水位：高出设计水位0.05m；（5）溢流水位：高出溢流报警水位0.05m。消防水箱液位一般有低位报警水位、设计水位（最高水位）、溢流报警水位和溢流水位。2．3水箱进水控制阀：生活转输水箱一般采用电动阀和液位控制；消防转输水箱由消防转输泵供水，转输管上阀门常开，有火灾时和被转输区消防泵联动启动，平时由所在区生活变频给水补水，可采用遥控浮球阀。当一组水泵供多个水箱进水时，在进水管上宜装设电讯号控制阀，由水位监控设备实现自动控制。3、减压措施高层建筑的室内给排水系统相对于一般建筑是处于高压状态，不稳定因素较多。为防止意外事故的发生以及检修的需要，系统应当有减压稳压组件及相关技术措施。7 给水系统上的防超压措施主要有减压阀、安全阀、泄压阀、减压稳压消火栓、减压孔板及节流管等。给水系统经常用减压阀进行分区。用来分区的减压阀有比例式和可调式的。对生活给水系统而言，可调式减压阀的阀前与阀后压力差不宜大于0.4Mpa，要求环境安静的场所不应大于0.3Mpa。所需减压值较大的一般可采用比例式减压阀和可调式减压阀先后串联，即先用比例式减压阀以一定比例减压（小于3：1）后，再用可调式减压阀减至所需阀后压力。一个给水分区内有可能存在超压的管段也可以通过可调式减压阀来减去过剩压力。管径大于DN50的管段一般采用先导式可调减压阀，小于等于DN50的管段一般采用直接式可调减压阀。消防给水系统与生活给水系统一样也常用减压阀进行分区，不同点在于消防给水系统减压阀要求成组设置，即设置备用。生活给水系统上的减压阀可成组设置，即设置备用也可不设备用。当不设备用减压阀时，要保证减压阀失效时管道的压力不超过卫生器具的最大可承受压力。消火栓给水系统通常在超压管上采用减压稳压消火栓。安全阀及泄压阀一般用于系统压力最大处，如水泵出口减压阀组附近等，高层建筑的水泵接合器应安装安全阀。减压孔板及节流管可起到减压限流作用，一般用于管网末端减压和自喷系统水流指示器前，由于对流量有影响，配水管上较少采用。4、给水管材7 高层建筑中工作压力超过1.0Mpa的给水管应该采用有足够强度的金属管，一般不建议用塑料管。足够强度的金属管包括厚壁镀锌钢管、无缝钢管、不锈钢管等。用于生活系统上的管材还应考虑卫生的需要，例如可选用涂塑钢管等。在管材的连接方式上，法兰、沟槽等连接方式可以达到或超过管材本身的抗压强度，是高压管道连接优先考虑的方式。螺纹连接一般用于DN100以下较小的管道，其承压能力略小。塑料管热熔连接点是整个管道系统的薄弱环节，在高压管道系统中应避免使用。高层建筑水平晃动相对于普通高层建筑而言要大一些，普通的排水铸铁管会受此影响经常出现承口开裂问题，所以需要采用承插式柔性抗震接口的排水管。它具有接口可曲挠、抗震、快速施工等特点，其柔性接口在径向震动、轴向震动、轴向拔出和角向位移时水密性良好。考虑到高层雨水下落时的冲击力，雨水管材应选用承压金属管。虹吸雨水排水管一般采用HDPE管。PVC-U排水管因其本身强度稍差，特别是以成品胶粘接的，容易脱落，一般不建议采用。参考文献：[1]GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》，2009年版[2]张友琳.高层建筑地下消防水泵房给排水设计探讨[J].消防科学与技术.2006[3]中国建筑标准设计研究院《全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水，2009[4]王生光,江雷.超高层建筑给排水设计[J].浙江建筑.20107'