工業廠房給排水設計的細節問題及其優化策略探究

刁家勇

南京工大膜工程設計研究院有限公司（210000）

0 引言

工業廠房不同功能區域的給排水需求各異，對水質、供水壓力和流量及排水管網的瞬時最大流量、污水處理設施的要求各不相同。加之工業生產設備的布局和生產工藝流程的復雜性，使得給排水系統的設計質量不僅影響用水體驗，而且關系到生產效率和設備、設施安全。

1 工業廠房給排水系統的設計原則

工業廠房通常包含生產、辦公與員工生活等不同功能區域，其給水系統需要滿足生產工藝和衛生、生活、消防設施的用水需求，而且水質、水溫和水壓都必須符合相關設計標準。所以，在設計時需要精確計算和評估給水管網不同部分的流量等參數，結合周邊市政給水設施的布局，合理布置引水管、科學規劃給水管網的結構；而排水系統的設計重點是防止排放超標，結合現場勘察和甲方提供的資料，對雨水口、室內地面排水口進行合理布置，在保障排水順暢的同時設計必要的沉淀池等處理設施。

2 常見設計缺陷及其影響

2.1 雨水收集與排放系統

雨水收集和排放系統的設計需要基于對現場地勢的勘察，結合建筑屋面的結構特點以及當地的降水規律，合理布置地面雨水口、屋面雨水收集和排水管網。在設計實踐中，地面雨水口布置不合理的問題比較常見，在雨季時常導致廠區積水，對生產活動和員工的生活均有不利影響。而工業廠房的屋面通常面積較大，所以，在短時雨量較大時，雨水徑流的流量比較可觀，需要利用屋面坡度和在屋面最低點設置的天溝將雨水導入排水管，再匯入沉淀池初步凈化。但部分工業廠房屋面雨水收集和排放系統在屋面雨水口的細節設計方面存在缺陷，體現為屋面雨水口布置沒有考慮短時強降雨帶來的雜物、漩渦等問題，導致排水立管受到較大沖擊，并且在雨量偏大時無法順利排除屋面雨水，使得排水管使用壽命下降，而且易出現屋面雨水口附近滲漏問題。

2.2 生產區域的地面排水口

工業企業的生產區域通常沒有地面排水需求，因而大多數給排水系統設計也忽略了車間等生產區域的排水口設置[1]。而這一細節處理非常不利于企業應對各種意外狀況，如當因液體工藝原料泄露而需要沖洗地面時，地面的積水只能人工或借助衛生間內的地漏排除。此外，在預留了生產區域排水口的情況下，也有部分設計方案沒有考慮工業企業生產過程中地面油污、雜質較多的情況，使得局部管網易發生堵塞問題，影響正常生產活動且增加了企業排水系統的維護成本。

2.3 引水管與計量裝置的布置

工業廠房各類設施的空間分部范圍較廣，所以引水管的合理布置事關供水壓力的穩定性和給水管網的能耗，這一細節的設計中易出現的問題是因布局不合理而造成不必要的水頭損失。計量裝置的設計中易出現的問題通常是只考慮了企業的總用水量，而沒有在廠區內的各個相對獨立的建筑物或不同功能區域設置水表[2]。此類設計缺陷不利于企業從節能和控制成本的視角掌握不同運營環節的用水狀況，無法滿足現代企業的成本分析和控制需求。

2.4 管網結構形式及布局

工業廠房的構建筑物內外空間和地下管網密布，電力、暖通和各種工藝管線與給排水管網之間必須保持規范化的距離，而且空間位置關系也要符合相關設計標準。而在給排水系統的設計中，由于對其它專業管線及市政給排水系統的布局了解不夠深入，加之廠房自身給排水系統結構的復雜性，時常出現管線空間位置相互干涉、交叉和轉彎半徑不符合設計標準等問題，使得給排水系統施工無法順利完成，并且因設計變更而導致施工企業的安裝成本上升。

3 設計細節的優化策略

3.1 屋面雨水收集與排放系統

為了解決屋面雨水收集和排放系統的滲漏、排放能力不足和使用壽命達不到預期問題，首先，要根據屋面有效匯水面積和當地氣象記錄中的短時最大雨量，對工業廠房的屋面雨水最大瞬時流量進行精確計算，并且綜合考慮雨水中的雜質對排水流速和流量的影響，確定排水管口徑、雨水口數量等參數；其次，為了保障屋面雨水經天溝順暢地匯入排水管，要在雨水口加裝具有分離雜物和整流作用的水斗，以保持水位和排水管中水壓的穩定，降低雨水的沖擊作用；此外，在廠區室外地面雨水口設計中，要結合地形地貌優化其布局，以減少雨水徑流對地面的沖刷、避免出現積水為原則，設置足夠數量的雨水口。

3.2 生產區域的地面排水口

在設計生產區域地面排水口時，必須要對廠房內的設施、設備布局和企業的生產工藝特點有所了解，并且通過與甲方人員溝通來了解特定區域或車間內的潛在用水、排水需求，從而在必要的地點設置排水口和相應的地下排水管道，以應對特殊情況下的排水需求和保障設備安全[3]。此外，要兼顧生產區域地面油污等污染物多的特點，在地下排水系統中設置沉淀池等處理設施，保障生產區域地面的污水在達到排放標準后匯入排水管網。

3.3 引水管與計量裝置的布置

在規劃設計工業廠房的給水系統時，引水管的布置既要考慮給水系統水壓的穩定性和節能要求，又要了解周邊市政供水管道的分布，這樣才能在保障用水需求的基礎上保證設計方案的經濟性。原則上引水管盡可能設置在工業廠房用水量最大的節點處[4]。當相應區域存在較多用水量大且不確定性強的用水設施時，引水管接入口應盡量設于中心位置，并且在出水不穩定的局部加裝防逆流裝置。而針對企業成本分析和控制的需求，要根據需要在車間、特定區域的總給水管上設置計量裝置。

3.4 管網結構形式及布局優化

為了避免在施工中出現給排水管網與工業廠房其它管線的交叉或干擾問題，可以運用BIM等計算機軟件對施工過程進行檢驗或模擬，直觀了解不同專業管線設計方案之間是否存在矛盾，從而對給排水管道及其附件的空間位置進行優化。此外，在管網結構的設計中，要結合廠房內淋浴間、廚房等區域的冷熱水用水特點，盡量采用環網給水方式，以保障出水溫度的穩定性。

4 結語

鑒于工業企業用水和排水需求的多樣性，在設計工業廠房的給排水系統時，必須根據現場情況、建筑物的特點和使用方的需求，對細節問題考慮周詳并加以優化，在滿足工業廠房不同區域給排水需求的同時，兼顧節能環保需要。