浅析排水系统中通气立管的设置

路茜茜

中外建工程设计与顾问有限公司济南分公司（250000）

1 排水系统常出现的问题

随着现代生活质量的提高，人们对房屋使用上的要求也越来越严格，尤其是随着高层，甚至是超高层的建筑越来越多，也给从事建筑及设备设计的设计人员带来很多困难，排水系统中的问题逐渐增多。如新闻上经常出现哪个楼盘上的一楼被水淹了，哪一层排水排不下去，甚至有的卫生间一直返臭味。这些本应在给排水系统设计的过程中解决的问题，因为排水管、通气管的设置不合理，造成了严重的后果，不仅影响了用户的使用体验，甚至直接造成了经济损失。所以如何更加安全合理地设计排水管，一直是一个不容忽视的难题。

如何避免在使用的过程中出现地漏反味、马桶溢水、管道堵塞的问题，但又不能过分地加大管径，盲目设置排水设施，既要保证整个系统的正常运行，又要考虑到节省投资。如何设计出经济合理、使用方便、符合要求的排水系统，尤其考验设计师的设计水平。

2 关于通气管

通气管是使排水管道能够流动畅通且维持排水系统压力稳定不可或缺的组成部分。是否设置通气管，设置什么形式的通气管，直接影响排水立管的排水能力，不管是在《建筑给水排水设计标准》（GB 50015-2019）中（以下简称“建水标准”），还是在行业技术措施中，都明确了排水系统在设置伸顶通气、专用通气、自循环通气、特殊单立管通气时，不同管径下的最大设计排水能力，其中因为通气管的形式不同，排水能力最多能差3.6倍，由此可见，通气立管对排水能力影响之大。

由于排水立管是气液两相流，而且是非满流设计，要想把污废水顺利地排出室外，不造成堵塞，必须设置通气管。通气管可以将排水管道中的气体排至室外，同时补给空气，减少管内压力变化。

然而，在规范更新换代的过程中，对于通气管的设置要求也发生过不小的变化，最明显的就是在2009版“建水标准”中，增加了特殊单立管这一说法，肯定了加强型旋流器单立管排水较大的通水能力。在2019版“建水标准”中也对通气立管的设置要求进行了更加详细的说明。规范的内容也在与时俱进地更新，大胆纳入新材料和新方法。

3 几种常用形式的通气管

3.1 伸顶通气管

将原有排水立管向室外延伸，位于排水立管顶端的这一处管道便是伸顶通气管。需要注意的是，通气管管材与排水立管管材应相同。“建水标准”中规定，通气管高出屋面不得小于0.3 m，而在经常上人的屋面，应高出屋面不小于2 m。这样设置的目的，不仅是为了把管内气体顺利排出室外，而且还要保证人员安全[1]。

伸顶通气管是如今在排水系统设计中最常用的一种形式，因为其不仅具有占地空间小、节省管材、节省一次性投资等优点，还能很好地满足排水立管的通气要求。因此，当设计人员根据建筑形式，卫生器具计算出来排水流量后，在满足规范要求的前提下，伸顶通气管无疑是一项很好的选择。

3.2 环形通气管

环形通气管布置在卫生器具的排水横支管上，从始端卫生器具接至立管上的一段管道。“建水标准”中明确规定，连接4个及4个以上卫生器具且横支管的长度大于12 m的排水横支管，连接6个及6个以上大便器的污水横支管，设有器具通气管，特殊单立管偏置，这几种情况下需设置环形通气管，并且明确禁止用吸气阀替代环形通气管。

3.3 专用通气管

专用通气管就是专门设置一根管道用来通气，仅与排水立管相连接。这种通气管虽然通气效果最好，但具有占地空间大、一次性投资高等问题。

除此之外，通气管的接连部位和连接形式都有具体的要求，对设计和施工都有不小的挑战。

4 特殊单立管

为了适应时代发展，新型管道材料应运而生，甚至专门有新的技术规程来说明，足以见得随着规范规定得越来越严格，整个建筑行业也在寻求新的方法解决这一难题。

为了能够有效解决排水立管排气的问题，市场上推出了新型特殊单立管管材，这种管道既能满足立管的排水要求，又能满足排气要求，也就是常说的特殊单立管。在满足规范的前提下，特殊单立管省去一根专用通气管，有效节省成本和占用空间，出台的相应技术规程也表明行业和市场是接受并允许的。文章以内螺旋UPVC排水管和旋流加强型CHT特殊单立管举例进行说明。

4.1 内螺旋UPVC排水管

内螺旋UPVC排水管，已经被广泛使用在建筑排水系统中，常被用作排水立管。它的工作原理是排水管内壁与管壁形成的三角形螺旋可起导流作用，水流沿内壁呈螺旋状下落时，可以在排水管道的中间形成通畅的空气柱，能够降低排水立管内的压力波动，防止破坏卫生器具水封，能够增加管道的排水能力。《建筑排水内螺旋管道工程技术规程》（T/CECS 94-2019）中明确规定，建筑内螺旋排水管道的生活排水设计秒流量计算可按“建水标准”的规定进行计算，得到的数值宜乘以1.1～1.6流量修正系数作为生活排水管道设计秒流量的结果。可见，内螺旋管道能有效地增大排水流量[2]。

但要注意选用管材时，应符合相应的现行行业标准，选取符合标准的管材及配套构件。另外，由于排水横管水流是沿切线方向流入排水立管,避免进水水流与立管水流碰撞,保证立管水流螺旋状下落,形成较为密实的旋转水流,同时极大地降低管道系统噪声。

4.2 旋流加强型CHT特殊单立管

这种管材主要是通过立管上部特制配件和立管下部特制配件，使立管水流和横支管汇入水流快速形成旋流，且能满足气水分离，能够使水流沿管壁螺旋向下流动，而管道中间聚集的气体能够迅速地排出室外，能够有效降低管道内的正压波动，改善横管水力工况。由于特制配件是关键所在，因此在采购配件时，需满足相应规范和标准要求，才能保证排水流量。

可见，通过合理使用管材也可以设计出更加经济有效的排水系统。

5 具体建筑具体分析

每种通气管都有其优势和弊端，在设计排水系统时，要具体问题具体分析，面对不同类型的建筑形式、卫生间形式，甚至是卫生器具的数量，选择最合适的排水系统。对于一般建筑，用伸顶通气立管可以满足要求，如规范中给出DN100管径的排水立管排水能力是4 L/s，DN150管径的排水立管的排水能力是6.4 L/s。可见，通过增大排水立管管径增大排水能力也不失为一种方法。下面以高层病房楼和高层办公楼为例进行说明。

5.1 高层酒店、病房楼

酒店客房和医院病房有许多相似之处，卫生间的布置也是大同小异。通常情况下，卫生间里面的卫生器具包括洗脸盆、大便器、淋浴器等。布置排水系统时，排水立管和通气立管的布置就成了整个系统的关键。

下面以某医院16层病房楼为例。病房楼首层单排，因此计算病房层数总共是15层，因为像这样的建筑物通常都是每个病房单独设置排水立管，所以以一间病房为单元进行计算。

首先，计算排水设计秒流量。旅馆、酒店式公寓、医院等建筑的计算公式是相同的。取洗脸盆排水流量0.25 L/s，排水当量0.75；大便器排水流量1.2 L/s，排水当量3.6；淋浴器排水流量0.15 L/s，排水当量0.45。根据“建水标准”，按公式4.5.2进行计算，也就是一根排水立管上需要负担15个洗脸盆、15个大便器和15个淋浴器的排水。经计算得到计算管段排水设计秒流量为2.73 L/s。

得到这个数据后，与给排水标准上的表4.5.7进行对比，表中DN100排水立管设置伸顶通气后的最大设计排水能力为4.0 L/s＞2.73 L/s。可见，此种类型就能满足计算管段的排水流量。

因此，像这种16层病房楼，每个病房单独设置排水立管的情况，流量如上述计算，且排水横管长度不大于12 m的情况下，采用DN100伸顶通气的排水立管足以满足排水要求。

5.2 高层办公楼

同样以16层为例，建筑功能为办公楼，也是设计中常见的建筑形式。这种建筑一般情况下不会分散独立设计卫生间，通常是在每层相同位置设置公共卫生间。这类卫生间，卫生器具通常比较多，计算和设计起来要比一般建筑复杂不少。

本建筑设定为:男、女卫生间，相邻设置，每个卫生间分别设置两个洗脸盆和拖布池，女卫生间设置5个大便器，男卫生间设置3个大便器和3个小便器。取洗脸盆排水流量0.25/s，排水当量0.75；大便器排水流量1.2 L/s，排水当量3.6；拖布池排水流量0.33 L/s，排水当量1；小便器排水流量0.1 L/s,排水当量0.3。根据“建水标准”公式4.5.2进行计算[3]。

像这样的卫生间可以有两种布置形式，第一种可以设置一根立管进行排水，第二种男、女卫生间分别设置立管进行排水。

先说第一种形式，如果设置一根立管，这种布置形式有极大的可能会造成排水横支管上连接4个及4个以上的卫生器具，或者连接6个及6个以上的大便器，也就是满足“建水标准”中规定的设置环形通气管的条件。利用“建水标准”公式4.5.2计算。此时一根排水立管上需要负担60个洗脸盆、120个大便器、30个拖布池和45个小便器的排水，经计算得到计算管段排水设计秒流量为5.20 L/s。对照“建水标准”表4.5.7，如果已经设置环形通气管，DN100的排水管最大设计排水能力为5.9 L/s，可以满足要求。

对于第二种形式，男、女卫生间分别设置立管，男卫排水立管需要负担30个洗脸盆、45个大便器、15个拖布池和45个小便器的排水，经计算得到计算管段排水设计秒流量为3.71 L/s＜4 L/s。因为这种情况可以通过设计避免排水横支管设置环形通气管的条件，因此不考虑设置环形通气管。女卫生间排水立管需要负担30个洗脸盆、75个大便器、15个拖布池的排水，经计算得到计算管段排水设计秒流量为4.31 L/s＜6.4 L/s。对照“建水标准”表4.5.7，男卫生间可设置DN100设伸顶通气的排水立管，女卫生间可设置DN150设伸顶通气的排水立管，也可以设置专用通气立管的排水立管形式，同样可以满足要求。

5.3 首层单排

无论是进行高层还是多层设计，总是不可避免地碰到首层单排的问题。究其原因，污水立管的水流速度大，而在立管转水平管时，流速突然变小，就使得立管底部产生正压。这一现象会使靠近立管底部的卫生器具的水封遭受破坏，进而导致卫生器具发生冒泡、满溢的现象。在一般建筑中，首层的排水很容易出现上述状况，如果出现，会严重影响使用，因此，“建水标准”中明确规定，排水立管的最低横支管应与排水立管保持一定的距离，用来避免此类现象的发生。具体规定见“建水标准”表4.4.11，表中明确规定，根据排水立管连接的卫生器具数，决定是否要设置底层单独排出。

相关规范明确规定，最低横支管单独排出是解决立管底部造成正压影响最低层卫生器具使用的最有效办法。由此可见，对于不同建筑物和建筑功能，应灵活布置排水立管及通气管。为了使用方便和经济节省，设计人员可以灵活布置立管，改变排水系统的布置形式，来达到既满足规范要求，又能节省投资的目的。但也要注意，在规范中明确要求必须设置通气管的部位，一定要无条件满足规范。

6 结语

通气管的布置不是一成不变的，是根据建筑物的形式、卫生间的布置以及设计人员的思路灵活变化的，因此，只有理论联系实际，利用合理的设计和精确的计算才能设计出一套经济合理的排水系统。