工業(yè)給排水設計中的管道布置及選材分析

杜江曉

【摘要】近幾年來，我國的經濟在各種因素的影響下飛速發(fā)展，所有行業(yè)在這樣的形勢下都有了非常好的發(fā)展前景。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的落實和推進，工業(yè)受到了較為明顯的影響。給排水設計中的排水和管道作為整個工作的重點內容，與工業(yè)生產用水有直接關系。為了保障工廠生產用水持續(xù)穩(wěn)定，給排水設計中的管道布置和選材必須符合國家以及當地的規(guī)范。但由于不同的工業(yè)生產對給排水設計的要求會有所區(qū)別，因此給排水設計會根據工業(yè)生產的具體情況進行調整。鑒于此，文章首先分析了工業(yè)給排水設計的重要性、當前我國工業(yè)給排水設計中存在的問題以及工業(yè)給排水管道的南北差異;其次探討了工業(yè)給排水管道布置策略以及選材原則。望能為有關人士提供參考。

【關鍵詞】工業(yè);給排水設計;管道布置;選材分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

近幾年我國大力倡導節(jié)能、減排低碳環(huán)保，這一理念對各行業(yè)都造成了極為明顯的影響。工業(yè)作為我國社會經濟的支柱性產業(yè)，傳統(tǒng)性能源消耗問題備受各界關注。工業(yè)用水量在城市總用水量中的比重逐漸提升，并且工業(yè)給排水系統(tǒng)中的水污染處理、水資源循環(huán)利用等技術尚不完善。為了響應國家號召，優(yōu)化工業(yè)給排水設計內容，提高排水的節(jié)能環(huán)保性迫在眉睫。

1、工業(yè)給排水設計的重要性

工業(yè)給排水系統(tǒng)是一項非常復雜且專業(yè)性非常高的項目，因此工業(yè)給排水設計的合理性將會直接關系到系統(tǒng)的后期應用效果。提高工業(yè)給排水設計的科學合理性，有利于提升給排水管道的施工質量，充分發(fā)揮給排水系統(tǒng)的作用與價值。工業(yè)給排水設計的重要性可以分為以下三點內容：第一，提高工業(yè)生產的安全性。給排水系統(tǒng)的管道設計包括消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)，高效的工業(yè)給排水系統(tǒng)有利于降低工業(yè)生產中的安全事故發(fā)生概率，確保工業(yè)生產系統(tǒng)中所有人員的生命安全[1]。第二，環(huán)保已成為了如今社會的重點話題之一。提高工業(yè)給排水設計的合理性不僅響應了國家的號召和政策，同樣實現了工業(yè)生產資源的節(jié)約與循環(huán)利用，提升了工業(yè)企業(yè)的生產經濟效益。第三，優(yōu)化工業(yè)給排水設計內容對提高工業(yè)企業(yè)形象也有重要助力。

2、當前我國工業(yè)給排水設計中存在的問題

新時代到來之后，我國的工業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，工業(yè)用水量迅速增長。與此同時，現代化城市的發(fā)展讓城市人口激增，雙重壓力下城市水資源短缺。在工業(yè)生產過程中水資源污染、水資源浪費等現象頻繁發(fā)生，只有對工業(yè)給排水設計提出新的要求和標準，才能改善當前現狀。如今我國常見的工業(yè)給排水設計問題有：首先，排水系統(tǒng)設計不合理。排水系統(tǒng)中的諸多設備都不符合環(huán)保以及節(jié)水要求，且排水系統(tǒng)中不具備中水處理系統(tǒng)，無法實現工業(yè)水資源的二次循環(huán)利用。其次，給水系統(tǒng)設計不合理。工業(yè)生產區(qū)域與水資源供應地距離較大，超壓供水現象造成了大量水資源浪費。最后，不重視雨水的循環(huán)利用。大量雨水直接排入市政管網，沒有對其展開循環(huán)利用[2]。

3、工業(yè)給排水管道的南北差異

3.1南方工業(yè)給排水管道設計

南方的氣候相對來說比北方更為溫暖，因此南方的大型工業(yè)給排水管道設計大多采用架空敷設方式，小型工業(yè)的給排水管道設計通常會使用架空和埋地綜合敷設的方式。南方通常不會出現因室外溫度過低而造成的管道冰凍情況，如果南方的部分建筑物中沒有取暖措施，可以對建筑物中的管道進行適當保溫。如果管道處于露天情況下，設計人員一定要考慮到極限天氣對管道所產生的影響。例如天氣溫度過低所造成的管道冰凍、裂縫可能性。另外還有一部分地區(qū)會出現氣候變化異常的情況，為了防止氣候變化異常對工業(yè)生產活動所產生的影響，需提前對管道采取相應的保暖措施。南方春夏季節(jié)的雨水比北方多，而且呈酸性，為了防止酸性雨水管道造成的腐蝕現象，需要在給排水管道施工過程中做好管道防腐措施，并結合當地的天氣條件對管道設計展開優(yōu)化。

3.2北方工業(yè)給排水管道設計

北方地區(qū)溫度普遍比南方低，特別是在冬季，因此北方的工業(yè)管道經常會面臨凍害問題[3]。為了防止極端天氣條件對工業(yè)給排水管道造成過于嚴重的影響，設計人員通常會采用埋地敷設形式，而且工業(yè)給排水管道，大多埋設在北方冰凍線0.15m以下。但如果施工區(qū)域的給排水管道大多存在于冰凍線以上，或者當地的氣候條件不會對工業(yè)給排水管道造成過為嚴重的凍害影響，可以對管道采用淺埋措施，但是一定要對管道做好相應的保障。總而言之，北方地區(qū)管道的具體埋設深度，要根據當地的天氣條件變化數據以及過往的經驗確定。為了保證給水管道順利運行應當采用雙層保溫井蓋，但如果當地有過使用其他井蓋的經驗，而且未出現任何意外措施，也可以使用其他類型的井蓋。但不論采用哪種措施，設計人員都要提前考慮到氣候對管道所造成的影響，防止影響工業(yè)的正常生產。

4、工業(yè)給排水管道布置策略以及選材原則

4.1管道布置策略

4.1.1埋地敷設

埋地敷設是工業(yè)給排水管道設計中最常用的一種方式，這種方式的優(yōu)點非常明顯，例如防凍、隱蔽性好、管道穩(wěn)定等等[4]。首先，工業(yè)給排水管道的自重本就較高，因此對管道的支撐要求標準也較高。如果工業(yè)給排水管道的敷設程度較大，管道受到熱脹冷縮作用所產生的影響非常明顯，這同樣是工業(yè)給排水管道運行的安全隱患之一。使用埋地敷設方法將管道完全鋪于地下，大地為工業(yè)給排水管道提供了巨大的支撐力，同樣也固定了管道位置，極大程度保障了工業(yè)給排水管網的穩(wěn)定性。其次，如果管道所處的環(huán)境溫度較低，管道內的水如果位于零度環(huán)境下會結冰、斷水，一旦管道內的介質結冰，體積膨脹，會對管道以及管道內的附件產生破壞。對工業(yè)給排水管道采用埋地敷設方式，并將管道敷設于凍土層以下，能夠有效避免管道受到天氣影響所產生的冰凍現象。由此可見，埋地敷設是管道保溫最可靠的方式之一，該方式所產生的經濟成本也最低。最后，將管道埋于地下，管道的隱蔽性較好。但是埋地敷設也會造成如果工業(yè)給排水管道存在著滴漏現象，工作人員無法及時發(fā)現并維修

通過上面分析，得出了這樣的一個結論：工業(yè)給排水管道是否要使用埋地敷設的方式，需要設計人員根據工業(yè)的實際情況以及當地環(huán)境進行綜合考慮。對于所處地區(qū)天氣較為寒冷且工業(yè)給排水管道數量較少的工業(yè)使用埋地敷設方式經濟有效。但是對于工業(yè)來說，如果所有的管道均選擇埋地敷設，所產生的占地面積必然非常大，設計人員還要考慮到這一點[5]。

4.1.2地下管廊敷設

地下管網敷設是指將所有的給排水管道分層分區(qū)，將其立體的敷設在固定的地下管廊中。使用地下管廊敷設的不僅僅是工業(yè)給排水管道，燃氣管道、電氣管線等多種介質，都會選擇地下管廊敷設這一方式。但工業(yè)給排水管道往往有單獨的管廊，主要原因是工業(yè)給排水系統(tǒng)的復雜性和多樣性。使用地下管廊敷設這一方式的優(yōu)點眾多，例如節(jié)省地上用地面積，防止管道出現凍害，管道的可見性較高。首先，將管道立體鋪設在地下，節(jié)省管道的占地面積是非常明顯的一個優(yōu)勢。其次，由于工業(yè)用水大多以35～60℃的循環(huán)水為主，地下管廊敷設方法是一種封閉的管道敷設方法，因此能夠有效的實現工業(yè)給排水系統(tǒng)保溫。就算將地下管廊布置在凍土層以上，管道內的工業(yè)用水也不會出現結冰現象。最后，使用地下管廊敷設方法，能夠幫助工作人員實時監(jiān)測地下管廊的運行情況，一旦工業(yè)給排水系統(tǒng)出現了損壞或事故，工作人員能快速定位給排水系統(tǒng)中問題的發(fā)現位置。由此可見，地下管道敷設方法對于保障工業(yè)給排水系統(tǒng)的安全非常有效。但地下管廊敷設也有著非常明顯的缺點，對于工業(yè)企業(yè)而言，地下管廊的敷設成本較高，除了地下管廊的土建工程之外，建設人員還要考慮地下管廊的通風、照明以及排水系統(tǒng)，這些都會在無形中增加地下管廊的造價成本。但是當前工業(yè)給排水系統(tǒng)應用地下管廊的概率并不高，主要原因是地下管廊需要靠支架支撐管道，這會造成工業(yè)給排水管道穩(wěn)定性下降。

通過上面的分析得出這樣一個結論：地下管道敷設方式和埋地敷設方式同樣具備較好的防凍效果，地下管廊敷設方式的可見性較高，同時還能幫助工業(yè)企業(yè)節(jié)省占地面積。但由于地下管道敷設方式的造價成本高昂，因此幾乎不會有工業(yè)企業(yè)選擇用地下管廊敷設方式設置給排水系統(tǒng)。工業(yè)企業(yè)一般會在兩者中展開綜合比較，為了實現利益最大化和效益最大化，大多數工業(yè)企業(yè)會選擇地下管廊和埋地敷設方式相結合的給排水設計[6]。

4.1.3架空管廊敷設

架空管廊敷設是布置在地上的管道結構。架空管廊通常會采用鋼結構支架。鋼結構支架的高度需要根據管廊下方的凈空需要決定，一般情況下支架約為3～8m。架空管廊敷設的特點主要有節(jié)省占地面積、可見性較高、造價成本低，但是架空管廊敷設方式的防凍害性能較差。首先，架空管廊敷設屬于架空敷設，所以它的占地面積比較小。其次，架空管廊敷設方式的管道和管廊可見性都比較高，但是美觀性有所欠缺。由于工業(yè)企業(yè)對美觀性的要求較低，所以這一缺點可以忽略不計。最后，架空管敷設方式比埋地敷設成本要低1/3左右。工業(yè)企業(yè)所選擇的架空管道類型、規(guī)模、管道材質不同，所使用的建設成本也會有所區(qū)別。另外，如果工業(yè)企業(yè)使用架空管廊敷設方式，需要對管道制定保溫措施，若工業(yè)生產所處地區(qū)異常寒冷，需要考慮伴熱。架空管道敷設方式同樣還存在著穩(wěn)定性問題。與上述兩種管道敷設方式相比，它的穩(wěn)定性最差，因此對鋼支架的要求非常高，必要情況下還需配備補償器，防止水平推力破壞管道支架。

通過上面的闡述能夠發(fā)現，架空管廊敷設方式的優(yōu)點非常明顯，但如果工業(yè)企業(yè)處于北方寒冷地區(qū)需要謹慎使用該方式，必要情況下做好保溫防凍措施。架空管廊在設計過程中需要充分考慮到工業(yè)生產其他管道的敷設方式[7]。

4.2選材原則

4.2.1介質

管道內的介質不同所適用的管材會有所區(qū)別。有部分工業(yè)企業(yè)會使用腐蝕性較強的酸液，工作人員需要選擇抗腐蝕能力強的管道材質。

4.2.2深度

埋設深度在一定程度上決定著管道材質的強度。對于排水管道而言，埋設越深坡度越大，需要選擇適合的管道材質。

4.2.3環(huán)境

不從生產區(qū)域的介質溫度、壓力會有所區(qū)別，設計人員要考慮周圍環(huán)境可能對管道材質所造成的影響，例如PVC管道不能應用于高溫環(huán)境下，否則會造成管道老化變形。焊接鋼管不能應用到酸性環(huán)境下，否則會造成管道腐蝕。

結語：

綜上所述，給排水系統(tǒng)作為工業(yè)生產中極為重要的組成部分，對工業(yè)企業(yè)的發(fā)展以及工業(yè)生產效率都有非常重要的影響。工業(yè)給排水管道的布置和選擇，需要根據現場實際情況以及當地環(huán)境進行挑選，就這樣才能保障工業(yè)給排水系統(tǒng)順利運行。

參考文獻：

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[7]顧穎.工業(yè)給排水設計中的管道布置及選材[J].中外建筑，2018（02）：162-164.