探討高層建筑給排水設計

彭文斌

（廣東粵建設計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

探討高層建筑給排水設計

彭文斌

（廣東粵建設計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

建筑給排水與人們的生活息息相關，優質的安裝施工質量和科學的管理是保障管網系統高效安全運行的必要條件，而且也可以改進和彌補設計施工中的不足。文章對幾種給水方式進行了分析。

高層建筑；給排水；設計

隨著國民經濟的持續發展和城市化水平的不斷提高，水資源短缺、電力供應短缺和原材料短缺的矛盾日益凸現。尤其是在排水管堵塞或半堵塞的情況下，使房內的高檔裝修和貯放的物品浸水，造成經濟損失，發生多次糾紛，后果嚴重。所以，研究建筑給排水的設計思路顯得尤為重要。

1 高層建筑生活供水方式

高層建筑不同于其他建筑，具有層數多、高度大、功能復雜、用水要求高、排水量大等特點，超高層建筑基本每隔15層會設置一個避難層兼設備層，可利用避難層設置中間轉輸水箱供水。基本上可以30層（差不多100 m以內）設成一個大區，這樣有兩種做法：

（1）每個大區在避難層（首個大區在地下室）設四套變頻泵分四個小區往上供水。

（2）每個大區在避難層（首個大區在地下室）設兩套變頻泵分兩個小區往上供15層，同時采用重力流往下供15層（首個大區沒有此情況）中間轉輸水箱兼高位重力水箱。可以滿足每個用水點水壓在0.5～0.5 MPa之間。變頻泵采用壓力自動控制，而轉輸水泵采用水位控制。這樣基本上可以每隔一個避難層設置中間轉輸水箱，有效減少機房占用面積。住宅的避難層設的比較少，一般也可以這樣設計。采用上述系統給水設備及管材最大承壓一般為30層的高度，系統承壓不會超過1.6 MPa，目前的技術及設備承受此壓力還是比較安全的。

2 高層中間轉輸水箱的計算

在超高層建筑中一般都是采用轉輸水箱來供水的（個別高度不高的建筑可以直供的除外），中間轉輸水箱包括消防轉輸水箱和生活轉輸水箱兩部分。

消防的中間轉輸水箱在《國民用建筑工程設計技術措施——給水排水》（2003年）中規定：采用水泵轉輸串聯時，中間轉輸水箱同時起著上區輸水泵的吸水池和本區消防給水屋頂水箱的作用，其儲水容積按15～30 min的消防設計水量經計算確定，并不宜小于60 m3。假如超高層建筑消火栓用水量為40 L/s，自動噴水量為 30 L/s，則中間轉輸水箱的容積＝（40＋30）×10×60＋（40＋30）×5×60＝63 000（L），其中10 min水量為本區屋頂消防水箱的水量，5 min為上區水泵吸水池的水量，如還有其他消防系統則把有可能在火災時同時啟動的消防系統的水量疊加計算，作為中間轉輸水箱容積。

生活給水系統《建筑給水排水設計規范》（GB50016－2003）第37.8條規定：生活用水中途轉輸水箱的轉輸調節容積宜取轉輸水泵5～10 min的流量。作為生活給水系統的轉輸水箱，其作用有兩個：一是為上區加壓水泵的吸水井，此部分水量為上區水泵3～5 min的出水量；二是為下區轉輸泵的調節容積，即保證初級水泵每小時啟動次數不大于6次的調節水量，如上區水泵的流量為8 L/s，轉輸水泵的流量也為8 L/s，則轉輸水箱容積＝8×5×60＋8×10×60＝7 200（L）。此為采用變頻供水系統時的計算方法。如系統為重力供水系統，則中間轉輸水箱除作為上區水泵的吸水井外，還需要儲存本區用水的調節容積，一般此部分調節容積按水箱重力供水服務區域最大時用水的50%計，兩部分疊加計算為重力供水系統中間轉輸水箱的容積。

3 消防給水系統設計

《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045－95，2005年版）以下簡稱“高規”第1.05條規定，當高層建筑的建筑高度超過250 m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。所以超過250 m的超高層建筑防火措施可以參考“高規”設計，然后提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。

對100～250 m的建筑基本就是按照“高規”進行防火設計了。消火栓按規范列表取值，并設置消火栓箱；噴淋按“高規”第7.61條設計。目前我們的水泵、閥門、管材都可以達到2.5 MPa，當然管材要選無縫鋼管為宜。這樣一般100～150 m之間的建筑可以在地下室設水池泵房，因高低區供水的壓力差別比較大，筆者建議宜分開設置水泵供水。水泵按高低區分開設，這時水泵的控制可能高低區同時啟動，電氣設計要考慮高低區水泵同時啟動的可能。150～250 m之間的建筑采用轉輸水箱供水。250 m以上建筑可以結合結構的安全設置消防給水系統，一般建筑高度達到一定的高度時結構要考慮防止晃動，這時要把消防水箱設置在屋頂，這樣100 m以下按我們正常的高層建筑設計消防給水系統，100 m以上采用屋頂水箱常高壓給水系統（生活給水也可以這樣考慮）供水，屋頂最高幾層壓力不足采用局部加壓；同樣，要考慮高低區同時啟動系統的可能。

在超高層建筑消防設計中水泵接合器的設置也存在一些問題。《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045－95，2005版，以下簡稱“高規”）7.452條規定，消防給水為豎向分區供水時，在消防車供水壓力范圍內的分區，應分別設置水泵接合器；其條文說明明確提出：只有采用串聯給水方式時，上區用水由下區水箱抽水供給，可僅在下區設水泵接合器，供全樓使用。《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084－2001，2005年版，以下簡稱“噴規”）10.42條規定，當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應采用增壓措施；其條文說明提出：根據某些省市消防局的經驗，規定在當地消防車供水能力接近極限的部位，設置接力設施。可以看出，根據“高規”，在消防車供水范圍之外的消防分區，無論是消火栓系統還是自動噴水滅火系統，均可不再設置水泵接合器；但是根據“噴規”，在超出消防車供水范圍之外的自動噴水滅火系統的消防分區需要設置接力設施。在超高層建筑中從消防安全的角度考慮建議消火栓系統和噴淋系統均設置水泵接合器。設置水泵接合器可以有兩種做法：第一種方法就是設置接力泵進行接力供水（可以參考“噴規”10.42條的條文解釋圖例進行設計）；另一種方法就是從水泵接合器的主要用途上考慮如何設置，水泵接合器的主要用途是室內消防水泵發生故障或遇到大火室內消防用水不足時，供消防車從室外消火栓取水，通過水泵結合器將水送到室內消防給水管網，供滅火使用。從這個角度出發我們可以在消防水泵上進行考慮，故建議設置柴油泵作為消防系統的備用泵，以避免在電力故障時消防加壓泵不能工作。柴油泵的國家制造標準規定柴油泵本身的油箱儲存燃料為柴油泵運行 3h 的燃料，因此不必要考慮另外再儲存燃料。所以在消防車供水范圍內的消防分區的消防加壓泵采用電力泵作為備用，在消防車供水范圍之外的消防加壓泵設置柴油泵作為備用泵。在超高層建筑消防車供水范圍之外的火災發生且室內用水量不足時，首先由消防車在室外消火栓取水加壓送水至中間轉輸水箱，再由消防加壓泵加壓供水滅火，如此時電力泵發生故障，則柴油泵即可投入滅火工作。

4 排水系統設計

超高層建筑排水系統最主要的問題在于如何解決水氣混合兩相流的順暢。在排水過程中首先要考慮高樓層排水對管材的沖刷，其次要考慮水氣混合流對衛生器具水封穩定的破壞。管中的氣壓發生激烈變化，會形成正壓噴濺或負壓抽吸，對排水管系中衛生器具水封的穩定產生嚴重影響，導致排水管道系統不能正常工作。

針對超高層排水的特點，我們在設計當中應該考慮三個方面。首先，需要進行嚴格水力計算，控制立管設計流量不超過規范規定的最大流量值。其次，在排水立管中采取一些消能措施，減少水流的下降速度，避免由于水流的沖擊對管系造成破壞，工程中一般自頂層起每隔6層設置一套消能裝置。最后，保證水管系安全的重要措施就是設置專用的通氣立管與大氣相通，從而釋放排水管系中的正壓以及補給空氣減小負壓，使管內的氣壓保持接近大氣壓力，保證立管內的空氣流通，排除排水管道中的有害氣體，保護衛生器具的水封，試驗表明設置專用通氣立管可使立管排水能力提高一倍。或采用特殊單立管排水系統，但應注意消能措施。

以上措施可以保證在超高層建筑排水系統設計時由于建筑高度引起的排水不利因素得到有效消除，保證系統安全。

5 結束語

總之，作為給排水設計人員應本著技術、安全、美觀、實用、經濟的原則，在實踐中努力創新，尋求最佳的給排水設計方案，適應住宅設計發展的新要求，滿足人民群眾不斷提高的物質文化和生活要求。

The Exploration of Water Supply and Drainage System Design for High－rise Buildings

Peng Wenbin

The construction water supply and drainage has great relationship with people’s daily lives.High－quality of installation construction and scientific management is not only the necessity to protect the pipeline system in safe and efficient operation, but also can improve and make up for certain deficiencies in the design construction.The paper analyzes several water supply ways.

high－rise building; water supply and drainage; design

TU82

A

1000－8136（2011）06－0057－02