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【摘要】在設(shè)計高層建筑給水排水的時候，供水、排水、熱水、消防用水等對用水點有特定的要求，這就給給水排水系統(tǒng)的設(shè)計帶來了很大的壓力。如今，設(shè)計高層建筑給水排水系統(tǒng)的過程中主要問題是怎樣合理的分配給水點，有效的緩解壓力。筆者在本文中首先總述了高層建筑給水排水的設(shè)計供水，然后探討了高層建筑給排水給水方式，最后研究了給水排水設(shè)計優(yōu)化的措施。以期進(jìn)一步提升國內(nèi)高層建筑給水排水系統(tǒng)的設(shè)計水平和質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】給水排水設(shè)計 高層建筑 優(yōu)化分析
進(jìn)入新世紀(jì)后，國內(nèi)城市化的進(jìn)程在不斷加快，城市相對狹小的空間需要承擔(dān)更多的人口，其人口壓力可想而知，這極大的促進(jìn)了建設(shè)高層建筑的步伐。同時，社會經(jīng)濟水平的提升讓人們對生活質(zhì)量有了更高的要求，這些都給建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量提出了更高的要求。對城市來講，其重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一是建筑給排水系統(tǒng)，該工程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到的知識面比較廣。在對高層建筑給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，不僅要嚴(yán)格的遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也要理論聯(lián)系實際。給排水系統(tǒng)的設(shè)計不能脫離建筑的實際情況，要對其使用的安全性、經(jīng)濟型和科學(xué)性加以考慮。同時，還要有因地制宜的設(shè)計思想，以建筑所在地的實際情況為基礎(chǔ)，全方位的考慮設(shè)計方案，有效的提升設(shè)計方案的科學(xué)性。
1總述高層建筑給水排水設(shè)計
1.1高層建筑給水排水發(fā)展要求
進(jìn)入新世紀(jì)后，國內(nèi)經(jīng)濟水平不斷提升，科學(xué)技術(shù)繁榮進(jìn)步，建筑的高度不斷提升。尤其是最近幾年，人們給高層建筑提出了更高的要求，要求其功能更完善、技術(shù)更先進(jìn)。現(xiàn)代化城市的標(biāo)志也慢慢變成高層建筑。和低層建筑相比，高層建筑有顯著地特點，層數(shù)多、高度大、有較多的振動源、同時還需要較大的水量等。所以，我們要立足實際，使用更多的技術(shù)更好的應(yīng)對給排水工程設(shè)計在施工材料和管理方法上提出的新要求。這就要求要加以利用新的技術(shù)，保證給水排水系統(tǒng)功能全面的發(fā)揮，讓高層建筑的需求得到滿足。
1.2高層建筑的劃分
如今，國際上對高層建筑還沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)，各國以本國在經(jīng)濟情況和消防設(shè)備上的實際情況為基礎(chǔ)，制定本國高層建筑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)是：十層（包含）以上的住宅或者不超過24米的廠房建筑（多層），如果單層廠房超過24米則不屬于高層建筑。一般高層建筑層數(shù)多，高度大，和低層建筑相比有較大的不同，這就給其給排水工程提出了更高的要求，我們必須對新技術(shù)加以使用，保障高層建筑的給排水系統(tǒng)具有良好的性能，讓高層建筑的需求得到滿足。
1.3高層建筑給水排水工程的特點
和低層建筑相比，高層建筑有顯著地特點，層數(shù)多、高度大、有較多的振動源、同時還需要較大的水量等。這些都給其給排水系統(tǒng)的設(shè)計、施工等提出新的要求。相比低層建筑給排水系統(tǒng)，高層建筑上的工程特點為：
（1）高層建筑給排水系統(tǒng)需要較大的靜水壓，要是使用一區(qū)供水的方式，不僅會讓正常的使用造成嚴(yán)重的影響，同時相關(guān)配件耗損較快。所以，我們必須使用豎向分區(qū)的供水方式，降低靜水壓，讓系統(tǒng)的安全性能有保障。
（2）高層建筑中存在的火災(zāi)隱患較多，火勢有較快的蔓延速度，撲救不容易，造成的損失較大。所以，低層建筑消防壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高層建筑的消防壓力。然而，國內(nèi)尚未建立完善的消防體系，當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)的時候，撲救極為困難，所以筆者認(rèn)為高層建筑的消防體系的定位應(yīng)該是自救。
（3）高層建筑用戶較多，排水壓力大，管道較長。因此，要想讓高層建筑的排水能力有效的提高，保證管道壓力穩(wěn)定，讓水封免受損壞，這就要求把通氣管系統(tǒng)引入排水系統(tǒng)中，或者高層建筑的排水系統(tǒng)使用新型的單立管系統(tǒng)。除此之外，鑒于高層建筑有較大的排水量，因此排水管道的造材應(yīng)該優(yōu)先選用具有良好機械性能的材料，接口上盡量使用柔性較大的材料。
（4）高層建筑具有較高的建筑標(biāo)準(zhǔn)，使用給排水設(shè)備的人較多，給水和排水量的瞬時量較大，要是出現(xiàn)停水或者堵塞管道的情況，會造成嚴(yán)重的影響。所以，建設(shè)高程建筑應(yīng)該引入新的技術(shù)，保障供水的安全性和穩(wěn)定性。
（5）置于高層建筑內(nèi)的動力設(shè)備較多，震動和噪聲較易出現(xiàn)。所以，在對高層建筑的給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，應(yīng)該考慮設(shè)備等的防噪聲、震動技術(shù)。
1.4建筑給水排水設(shè)計時需注意的問題
在對高層建筑給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要把協(xié)調(diào)工作做好，協(xié)調(diào)好各方面的關(guān)系。如，對衛(wèi)生技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的時候，我們要把具體的施工要求向建筑人員講解，讓他們有必要的施工技能；對室內(nèi)排水進(jìn)行設(shè)計的時候，要以排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，把具體的流程詳細(xì)的列出。國內(nèi)城市化建設(shè)在不斷推進(jìn)，建筑行業(yè)因此迎來發(fā)展的繁榮時期，這也讓高層建筑給排水系統(tǒng)在設(shè)計和施工要求上顯著地提升。由于高層建筑具有較為嚴(yán)格的防火設(shè)計要求。設(shè)計人員設(shè)計的過程中應(yīng)該重視各環(huán)節(jié)之間的銜接問題，保障設(shè)計的給排水系統(tǒng)科學(xué)、健全，對防火環(huán)節(jié)的設(shè)計要給以重視。如，以建筑的實際情況設(shè)置防火套管。除此之外，設(shè)計人員對住戶的需求也要滿足，把衛(wèi)生間和陽臺之間的地漏設(shè)計好，讓排水系統(tǒng)的嚴(yán)密性有保障。
2高層建筑給排水給水方式
2.1高位水箱給水方式
高位水箱供水的方式主要有水箱和水泵，該方式的供水方式主要有并聯(lián)、串聯(lián)、減壓閥和減壓水箱。對本區(qū)的供水量進(jìn)行調(diào)節(jié)是穩(wěn)壓式高位水箱的主要作用。設(shè)在泵房內(nèi)的離心水泵給水箱供水。高位水箱供水有如下優(yōu)點：其一，水箱內(nèi)有存水，可以穩(wěn)定安全的供水；其二，水壓不會出現(xiàn)太大的波動，比較穩(wěn)定；其三，不需要多次啟動水泵，供水效率較高；其四，運營成本較低。主要缺點有：其一，建筑面積被水箱占用；其二，讓高層建筑的復(fù)雜程度增加，相對來講提高了基建的費用。其三，水很容易受到外界的干擾，很容易被污染；其四，有水進(jìn)入水箱的時候，有噪音和震動。
2.2氣壓罐給水方式
氣壓罐主要有離心水泵和氣壓罐組成。氣壓罐是一個鋼制的密閉容器，其對水量儲存、調(diào)節(jié)的原理為：容器內(nèi)空氣的可壓縮性，通過這樣的方式把罐內(nèi)的水送到一定的高度，實現(xiàn)節(jié)能的效果。使用這種方式供水的優(yōu)點主要為：其一，不需要水塔和水箱，大大減小了其載荷，讓無塔供水得以實現(xiàn)；其二，罐的密閉性較好，水很難被污染；其三，不需要花費較多的基建費；其四，可以集中的管理，自動控制很容易實現(xiàn)。主要缺點為：其一，供水時壓力波動較大，并且具有周期性；其二，氣壓罐容積較小，存水有限，需要水泵多次啟動，同時水泵工作在變壓的狀態(tài)下，效率不僅難以提升，而且還增加了設(shè)備的運行費，水泵磨損嚴(yán)重，使用年限較少。其三，和高位水箱相比，由于氣壓罐容積小，所以供水不可靠。
2.3變頻泵無水箱給水方式
所謂的變速泵，就是在水泵機組中引入單片機技術(shù)變頻技術(shù)，頻率和電壓通過改變變頻器電源的電壓進(jìn)行改變并對電動機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，最終實現(xiàn)設(shè)備水壓和流量的調(diào)控。因為，其水壓和流量可以調(diào)控，因此不需要高壓水箱。該方式的優(yōu)點主要是：其一，節(jié)能。在壓力不變的前提下，電機的轉(zhuǎn)速隨水量的變化而變化，不僅可以讓設(shè)備磨損更小，還可以保證其工作更可靠；其三，全自動化的進(jìn)行調(diào)速，便于使用；其四，結(jié)構(gòu)緊湊，占地比較少，容易安裝，集中式管理更方便。主要缺點為：其一，變頻器造價昂貴，前期投資較多；其二，其對工作環(huán)境有較高的要求；其三，外界電池很容易干擾到變頻器，機組運行受到影響。
2.4減壓分區(qū)給水方式
所謂的減壓分區(qū)給水方式，進(jìn)行減壓的時使用減壓閥和分區(qū)的減壓水箱。水被水泵送入最上層的水箱中貯存，各區(qū)有分水箱，下區(qū)水箱由上區(qū)水箱供水，使用水箱進(jìn)行減壓；或者在上區(qū)水箱和下去水箱之間安裝減壓閥，讓減壓閥發(fā)揮減壓的作用。向下區(qū)供水的過程中，先經(jīng)過減壓閥再進(jìn)入管網(wǎng)，向下區(qū)逐步供水。該方法供水比較平穩(wěn)，投資少，方便維修。使用這種方式，各區(qū)沒必要設(shè)置水箱，讓建筑面積的利用率更高。但是下水供壓會損失較大的供水壓，相應(yīng)的水泵會消耗較大的能量。設(shè)計的過程中比較適合這種方式的是生活給水系統(tǒng)；比例式減壓閥比較適合消防系統(tǒng)。總體上來講，我們使用哪一種供水方式并不固定，需要綜合的考慮工程和當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，可以使用一種方式也可以采用多種方式。
3建筑給水排水的優(yōu)化設(shè)計措施探究
高層建筑中人員較多、排水量和規(guī)模較大，因此我們作為給排水系統(tǒng)的設(shè)計人員，其安全性、可行性、穩(wěn)定性要高。要想很好的解決設(shè)計給排水過程中的各種問題，就必須對其加以優(yōu)化，為其今后的使用奠定堅實的基礎(chǔ)。
3.1管徑和流速的確定要合理
工程造價是我們在進(jìn)行給排水系統(tǒng)設(shè)計過程中著重考慮的，讓選用的給排水管道更加經(jīng)濟。給排水的流速和選用的管徑關(guān)系較大，流量相同的情況下，流速和管徑成反比，也就是說管徑越大，流速越小，同樣工程造價也較高。要想降低造價，就必須減小管徑，如若管徑過小，容易導(dǎo)致被過早地?fù)p壞，還會大量的使用電能，增加運行成本。所以，這就要求設(shè)計人員要根據(jù)工程的實際情況，科學(xué)的決定給排水管道的管徑和流速，平衡質(zhì)量和造價二者的關(guān)系。具體來講，可以和系統(tǒng)的材料費、施工費、運行費結(jié)合在一起，使用相關(guān)公式科學(xué)的計算流速并確定管徑。地域的差異也會導(dǎo)致物價的不同，因此要做好市場調(diào)研工作，了解工程所在區(qū)域內(nèi)相關(guān)材料的價格，最終確定高層建筑給排水的流速。
3.2對給排水中的相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化
對高層建筑給水排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，要注意處理好噪聲，并關(guān)注飲用的安全。要想把這些問題很好的解決，筆者認(rèn)為做法主要有：
（1）管道噪音的處理。目前，雙衛(wèi)是很多高層建筑用戶的選擇，這就需要設(shè)計給排水系統(tǒng)的人員對設(shè)計進(jìn)一步優(yōu)化，處理好管道的噪聲。通常來講，我們可以使用分戶水管（DN25）材質(zhì)，可以有效地杜絕管道尾端噪聲的出現(xiàn)。
（2）堅持選用高質(zhì)量的給水管道，不建議選擇傳統(tǒng)的鍍鋅管。和金屬管道相比，塑料排水管質(zhì)量更小，更方便使用，塑料管可以多加使用。
（3）安裝給排水主要有兩種，分別是明裝和暗裝，要想室內(nèi)更美觀可以使用暗裝的方式，同時還可以有效的避免管道外漏造成的損害。明裝也有突出的好處，不僅安裝方便，維修也比較便易，花費的成本較低。這就要求設(shè)計人員以住戶的需求為基礎(chǔ)科學(xué)的選用合理的安裝形式，同時給排水管道鋪設(shè)完成后，在支管做好標(biāo)記，防止用戶在未來維修的時候破壞管道。
（4）給排水系統(tǒng)的重要功能之一是供給飲用水，衛(wèi)生保護(hù)工作是設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計的時候要尤為注意的關(guān)鍵點。采用必要的措施防護(hù)飲用水池的溢流管，不讓昆蟲進(jìn)入，使用軟質(zhì)泡沫材料填充管道的連接處，要想保證水池不進(jìn)入臟水，選用合適的隔斷方式尤為重要。3.3控制閥門的設(shè)置要根據(jù)實際情況優(yōu)化給排水系統(tǒng)中的重要組成部分是把控制閥門安裝在建筑的底層，讓給水排水的能力有效的提升。一般設(shè)計方法為：在各個排水管道的末端設(shè)計者設(shè)置獨立的閥門，這樣操作方便，當(dāng)出現(xiàn)反常情況后只需要關(guān)掉和發(fā)生反常情況管道對應(yīng)的閥門，避免大范圍出現(xiàn)停水或其他情況。雖然使用這種方法的范圍比較廣泛，但是如果遇到持續(xù)的下雨天天氣，這樣的閥門發(fā)揮的作用不是很大，難以及時的排除建筑內(nèi)的存水。要想不出現(xiàn)這樣的情況，可以把控制閥門設(shè)置在建筑的底層，改變在排水管末端設(shè)置閥門的做法。這樣整個建筑被一個閥門所控制，讓建筑的排水功能從整體上提升。設(shè)置這樣的閥門比較方便，技術(shù)人員的工作效率被有效的提升，所以很多項目使用這種方式，也得到小區(qū)居民的一致好評，使用范圍有擴大的趨勢。如果出現(xiàn)連續(xù)的雨雪天氣，因為建筑給排水管道會進(jìn)入很多的雜物被堵塞或者積水太多，無法有效的排除積水等，我們可以及時的操控底層控制閥門，讓污水及時的排出，減少帶給建筑物的影響，保障建筑內(nèi)部的環(huán)境。除此之外，使用這種方式使用的閥門較少，底層的操作可以對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，不會打擾到小區(qū)的居民。
4結(jié)語
設(shè)計高層建筑的給排水系統(tǒng)比較繁瑣，需要設(shè)計人員有較高的設(shè)計水平。同時，我們需要經(jīng)驗的積累但是不能生硬的搬用經(jīng)驗，設(shè)計需要尊重客觀事實，對其進(jìn)行優(yōu)化和改造。同時，設(shè)計的時候，不僅要引入科學(xué)設(shè)計的理念更要以國家相關(guān)規(guī)定、法律為基礎(chǔ)進(jìn)行，讓環(huán)保問題被徹底的解決。在每個環(huán)節(jié)落實優(yōu)化設(shè)計理念，保障給排水系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性，為高層建筑中給排水系統(tǒng)穩(wěn)定的工作打下堅實的基礎(chǔ)，并滿足人們不斷提升的要求。
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作者：韓曉冬 單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計院