高层建筑给排水工程设计

杨建青 刘 义

1 建筑给排水系统简介

建筑给排水包括:卫生设备系统、管道系统、加压系统、配水系统、引入系统、调控系统、加热系统、储水池系统、水箱系统、计量系统构成的给水系统和污水管理系统、雨水系统、通气管系统、水封系统、处理系统构成的排水系统。

2 高层建筑给排水工程设计方法

高层建筑给水排水工程与多层建筑和低层建筑给水排水工程相比,基本的理论和计算方法是一致的,但因高层建筑层数多,高度大,结构复杂。近年来建筑给水工程设计方法得到改进。

例:给一个高层建筑为15层的楼房设计给排水:

住宅楼为框架结构,共15层,层高2.9 m,室外给水管网位于建筑物的北侧,距离外墙为10 m,接管点埋深1.6 m,管径400 mm,管材为球墨给水铸铁管,常年提供 0.3 MPa的水头;室内粪便污水需要经过化粪池处理方可排入市政管网,室外排水管网位于建筑物的南侧,埋深2 m,管径600 mm,管材为聚乙烯双壁波纹排水塑料管。

2.1 设计参数

生活用水定额:qd=150 L/(人◦d);最大小时生活用水量:Qh=4.92 m3/h;最高日用水量:Qd=47.25 m3/d;小时变化系数:kh=2.5;每户人口:m=3.5人;共90户;室内消防用水量:10 L/s;消防水箱水量为火灾前10 min的水量6 m3;贮水池内的消防水量:按火灾延续2 h的水量计;雨水重现期:2年。

2.2 设计内容

2.2.1 给水系统设计

管道采用钢塑复合管(内衬塑外镀锌)螺纹连接,进行干管安装、立管安装、支管安装,管道安装完毕需进行水压试验,压力设在1.0 MPa,并对安装好的管道做好防腐和保温工作,冲洗管道对其进行管道通水试验。

根据《建筑给排水设计手册》上卫生器具的最大静水压力不得超过0.35 M Pa,因此高层建筑给水系统必须分区。设计任务书给定了市政给水管网提供常年的水压为0.3 MPa。根据给水最小所需压力估算方法:第1层0.10 MPa,第2层0.12 M Pa,2层以上增加1层,压力需增加0.04 MPa。得 0.30 MPa的压力能直接供到第6层还多0.02 MPa。所以1层～6层为一个区,上面7层～15层为一个区,总共就两个区。1层～6层用市政管网直接供水,其中底层和2层～6层单独设立管。

考虑到此设计对象是15层的高层建筑。市政管网提供的压力不能全部直接供水,所以必须对生活用水进行提升或加压。高层建筑设计一般都使用高位水箱供水,供水压力比较稳定,此设计也使用高位水箱;又因此设计面向高层民用住宅楼,通过查看平面图纸,根据建筑物的布置情况和楼层的承载力情况及水箱本身占用大量的建筑面积,即在楼层中间没有建筑面积可允许安置水箱,串联供水不可实现,因此高区的供水应在地面用泵抽升到高区水箱。根据上述原由,初步拟定以下两个给水方式。简图如图1所示。

方案比较:

方案(一)与方案(二)相比管材使用量、工程投资相对较少,但它对减压阀的质量要求相对较高,一旦减压阀受损或使用性能降低,低区的静水压力会迅速增加,影响卫生器具的使用。方案(二)采用低区市政管网直接供水,消除了通过依赖减压阀降低静水压力来减少低区供水的现象。基于工程质量和供水水质及水压的可靠性,最终选择方案(二)。

2.2.2 排水系统设计

室内排水系统为污水、废水合流系统,地上部分直接排出室外,地下部分分段设置集水坑把地下室污水、废水汇集于坑内,利用潜水泵由集水坑自动控制将其提升至室外。

为了保护存水弯水封性能,保持排水系统内的空气压力与大气压取得平衡,使排水管内排水畅通,向排水管内通入新鲜的空气,保持管内的换气,防范因室外管道系统积聚起来的有害气体而伤害到养护人员、引发火灾和腐蚀管道等隐患,还应减少排水系统的噪声,在排水系统中设置通气管。可根据情况拟定排水系统简图如图2所示。

方案比较:

方案(二)设有专门的通气立管,虽然通气能力较好,但造价明显大于方案(一)。

2.2.3 室内消防工程

室内消火栓给水系统有:分区、不分区两种方式。消火栓的静水压力超过0.80 MPa时就需要分区供水,而本设计是15层的小高层,高度不超过50 m,静水压力小于0.80 MPa,可以不分区。同时本设计的建筑是15层小高层民用住宅楼,造成火灾的隐患少,人员疏散也快,扑救难度不大,高压消防给水无须设置常年的。综上所述,拟定消火栓给水系统简图如图3所示。

设置专用的消防泵,从贮水池内抽取消防水,可用生活给水箱在火灾发生初期10 min提前给水,并设置止回阀,既消除了消防水箱对楼层负荷,又可减少工程投资。此设计是15层小高层,层高2.9 m,总楼高不超过 45 m,根据《建筑给排水设计手册》规定消防栓的最大静水压力不超过0.8 MPa,此设计无须分区消防供水,可利用消防泵直接供水满足条件。

2.2.4 室内热水工程

应根据建筑物的用途、热源的供给情况、热水用量和卫生器具的布置情况进行技术和经济比较来确定何种热水供应方式。热水供水方式有如下几类。按供应范围不同有:集中供热、局部供热、区域供热。拟定热水供应系统简图见图4。

方案比较:

两个方案均设有回水循环系统,从造价上方案(二)造价较大,方案(二)采用燃气生热作为热媒,热媒系统比方案(一)的电加热系统复杂且有污染产生,电加热方便环保。综合考虑选择方案(一)。

3 目前建筑给排水存在的问题

3.1 控制超压出流产生的水量浪费

生活给水系统按规定竖向分区后仍然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题,而这是常常被忽视的。卫生器具的额定流量少于单位时间内的出水量,影响给水系统正常分配水的流量。如不采取减压节流措施,将造成水资源浪费、水压过高、漏水量增加等弊病,同时易产生水击、噪声和振动,致使管件损坏和破裂。这些水量的浪费不容忽视。

3.2 管道和阀门的损坏

我们可看到的路边给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处向外冒水,而我们看不见的地下更不知有多少漏水处。管道受损及腐蚀,阀门不严等问题导致大量水流失。

3.3 热水系统浪费水量巨大

建筑热水供应已成为建筑给水的重要部分,由于设计不当,其浪费已非常严重,造成一定损失。所以给水系统供水应保证冷热水压力均衡,采用循环系统以确保每户开龙头就有热水,降低水量浪费。

4 我国建筑给排水节水措施

4.1 提高用水效率

1)严格执行生活用水量定额标准,饮用水、生活用水、景观用水、绿化用水按各个水质要求分别供给。

2)采用节水系统,如节水的卫生器具,利用限制卫生器具的流出水头、红外线感应龙头和便器等。

3)选择一个可再生能源,如风能、太阳能、水能、海洋能、地热能、生物能等非化石能源用于建筑的热水供应。对于不同的场合采用不同的热源形式。

4.2 雨水的利用

利用雨水收集系统再循环得到符合标准的水质进行绿化浇灌,处理后的雨水还可用于冲洗厕所,这不仅可减少用水量还可减轻污染。提高地基的保水能力,合理规划雨水流经途径,引入雨水沉淀池再利用。

4.3 污水排放和二次利用

建筑中水系统是典型的资源可持续利用装置,将建筑物产生的污水、废水加以收集并对其处理,在节省资源和保护环境的基础上对生活污水和废水的重复利用。

4.4 节水指标

节水指标有三类:

1)雨洪水利用率:常年降雨量除以使用或收集量;

2)水使用率:正常使用量除以使用量;

3)循环量:一次性用量乘以循环次数。

5 结语

在给排水设计时,我们应正确合理的选择系统和方案,以达到节水节能的目的,确保水资源的合理利用。

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