北方寒冷地區建筑屋面排水設計及防凍研究

白國臣

摘 要：北方地區冬季比較寒冷，在建筑屋面排水設計時，一定要做好防凍工作，不同的屋面防水方式有著不同的應用范圍。本文對北方寒冷地區建筑屋面排水設計的方法進行了研究，還提出了屋面排水防凍的方法，希望對建筑施工單位提供一定幫助，優化屋面排水系統，從而保證建筑功能的正常發揮。

關鍵詞：寒冷；屋面排水；設計；防凍

屋面排水有著多種類型，在應用的過程中，需要考慮到建筑所處地區的氣候環境，北方地區氣候寒冷，到了冬季經常會出現建筑屋面排水管道凍裂的情況，這影響了居民的正常生活，為了杜絕此類問題的發生，相關設計人員需要做好建筑屋面排水系統的防凍設計工作。下面筆者對嚴寒地區屋面排水的主要方式以及設計中存在的問題進行簡單介紹，以供參考。

1 北方寒冷地區建筑屋面排水的主要方式

1.1 無組織排水

無組織排水是指自由落水的排水方式，在屋檐上設置管道，使雨水可以順著管道直接排出，這種排水方式適合應用在底層建筑上，但是對于臨街或者高層建筑并不適用。

1.2 有組織排水

有組織排水是指利用天溝以及雨水管在房屋頂部到地面設置排水裝置，其可以分為內排水、外排水，內排水主要是在屋內進行排水，具有維修簡單的優點，但是造價比較高。外排水是在室外設置雨水管，其不會影響建筑室內的美觀性，而且應用的范圍也比較廣。

1.3 綜合排水

綜合排水在公共建筑中應用比較多，其可以結合建筑的功能對排水裝置進行改良，具有安裝靈活的優點，在標高不同的建筑中有著廣泛的應用。

2 北方寒冷地區屋面排水設計存在的問題

2.1 挑檐溝集中落水斗外排水：一般檐溝寬在300～400mm左右，高度250～400mm左右，前面封口，有效排水高度為140～250mm，水斗內鋪設鍍鋅鐵皮，在凍融期內每天上午（北京時間），約十一點鐘左右屋面上的冰雪開始融化，下午約四、五點鐘屋面冰雪開始凍結，而首先凍結的是排水口（鐵皮導熱系數大），而屋面融化的水仍在向排水口匯集，凍結后封閉水斗。

2.2 女兒墻外落水管排水：管徑一般為DN80～DN100，由于落水管為鐵質和PVC材質，導熱系數大，有效空間窄小，經過幾天的凍融循環落水口完全封閉，影響排水。PVC雨水管由于屋面溫度和大氣溫度的差別，在凍融循環期，會出現南側女兒墻根雨水口凍結，北側雨水落水管凍結的現象，導致排水系統失去作用，屋面保溫及防水構造遭到破壞。

2.3 屋面較小坡度對排水不利。目前工程中，仍有部分設計屋面的坡度為2%，坡度太小流速慢，不能及時排走屋面雨水。嚴寒地區平屋面設計中除要計算足夠的雨水排水口，落水管截面以外，排水坡度設計以2.5%以上為宜。

3 北方寒冷地區屋面排水設計的優化方法

3.1 對于10米以下的小型工業與民用建筑，采用平屋面挑檐自由落水。這是最經濟也最有效的嚴寒地區屋面雨雪冰水排除方式，但建筑造型單調，檐口處理基本沒有變化。適用范圍有限。

3.2 對于低層或多層坡屋頂住宅及小型公共建筑，采用坡屋頂成品檐溝排水系統。由于坡屋頂水流速度較快，成品檐溝相對寬淺，PVC落水系統能及時將雨水或冰水混合物排走，因此應用中未有反饋出現凍融循環期間堵塞雨水口的案例。造價稍高，但檐口造型有多樣選擇。

3.3 對于低層或多層坡屋頂住宅及小型公共建筑，采用現澆混凝土寬淺檐溝排水系統。道理和前者類似，經濟性稍好。以黑龍江省哈爾濱市某小區為例，坡屋面設寬淺挑檐溝，截面寬度700寬，檐溝排水坡度2%，水落口附近排水坡度10%，再加上物管部門在容易出現雨水排水系統凍脹堵塞的時間段內加強巡視，解決了困擾當地多年的冬春季屋面雨雪排除問題。

3.4 對于高層建筑或者工業廠房建筑，多采用的是有組織排水系統，在室內布置排水裝置，而且需要做好室內的保溫工作，設計人員應保證保暖系統的正常運行，這樣才能避免排水管道的正常使用受到影響。在冬季氣溫都在零下，所以管道內需要充氣，將管道外的積雪融化，這樣才能正常排水。對于女兒墻的裝飾造型，可以充分發揮設計者想象，體現出民族風情，這也可以達到美化城市、美化生活的效果。樓上無冰凌，地上無冰塊，居民自由出入，人身安全得到了保證。采用PVC管材，不另設管。抗風害免費用。采用集中內排水，有女兒墻圍護，不受大風的危害，減少屋面維修和維修費用。日常運營維護費用較高，但綜合排水系統適用于屋面復雜，分塊較多的情況，便于根據具體情況，因地制宜地設計完善雨水排除系統。

4 北方嚴寒地區建筑給排水設計的重要內容

北方地區冬季氣候寒冷，在對排水系統進行設計時，需要做好防凍工作，設計人員應對室內雨水系統、污水系統以及室內生活給水系統、消防系統進行優化處理。

4.1 室內雨水系統及污水系統

建筑房屋在使用的過程中，會產生大量的生活污水，只有做好排水工作，才能保證業主的正常生活。建筑給排水設計人員一定要做好排水管道的優化設計，保證雨水系統與污水系統可以獨立運行。在景觀陽臺上可以設置地漏，還要做好陽臺的防凍工作，在室內做好保溫工作。

4.2 室內生活給水系統及消防系統

室內生活給水系統以及消防系統主要是靠建筑外墻的管道井發揮功效，由于室外的溫度比較低，所以設計人員可以考慮管道井與采暖管道井合用，在屋頂消火栓的設置可以考慮安裝在采暖口或者水箱附近。室內采暖還需要做好管道系統的保溫工作，消防用的噴淋可以設置在管道井內，這一設置不適應布置在樓梯間不保暖的位置，會引起管道凍裂，從而影響消防功能的正常發揮。建筑地下室中，如果采暖效果不好，則可以設置干式滅火系統，以免管道內的水凍住，這種系統可以不充氣，但是需要提供足夠的電量，物業單位需要按照值班人員定期檢查系統是否正常。如果地下室采暖功能正常，則可以布置濕式系統，主要是采用噴水的方式進行滅火。在一些廠房建筑內，由于采暖不佳，所以在設置消防系統時采用的是自動噴水系統，管道內平時不充水，只有使用時才進行噴水，這可以防止管道出現凍裂現象。

結束語

北方地區冬季氣溫較低，在進行建筑屋面排水設計時，應考慮到氣候對排水系統的影響，做好排水管道的防凍工作。北方冬季積雪比較厚，為了保證排水系統正常運行，需要做好鏟雪工作，而到了春季，積雪會慢慢融化，排水量比較大，容易造成屋內滲水的情況，為了解決這一問題，設計人員在優化屋面排水設計方案時，應充分的考慮到外界自然因素對排水系統性能的影響，還要安排物業人員定期對積雪進行鏟除，這樣才能保證建筑的功能正常發揮，才能保證業主居住的舒適性。

參考文獻

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