高层建筑给水排水优化设计分析

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【摘要】在设计高层建筑给水排水的时候，供水、排水、热水、消防用水等对用水点有特定的要求，这就给给水排水系统的设计带来了很大的压力。如今，设计高层建筑给水排水系统的过程中主要问题是怎样合理的分配给水点，有效的缓解压力。笔者在本文中首先总述了高层建筑给水排水的设计供水，然后探讨了高层建筑给排水给水方式，最后研究了给水排水设计优化的措施。以期进一步提升国内高层建筑给水排水系统的设计水平和质量。

【关键词】给水排水设计高层建筑优化分析

进入新世纪后，国内城市化的进程在不断加快，城市相对狭小的空间需要承担更多的人口，其人口压力可想而知，这极大的促进了建设高层建筑的步伐。同时，社会经济水平的提升让人们对生活质量有了更高的要求，这些都给建筑给排水系统的设计质量提出了更高的要求。对城市来讲，其重要的基础设施之一是建筑给排水系统，该工程是一项复杂的系统工程，涉及到的知识面比较广。在对高层建筑给排水系统进行设计的时候，不仅要严格的遵守相关标准，也要理论联系实际。给排水系统的设计不能脱离建筑的实际情况，要对其使用的安全性、经济型和科学性加以考虑。同时，还要有因地制宜的设计思想，以建筑所在地的实际情况为基础，全方位的考虑设计方案，有效的提升设计方案的科学性。

1总述高层建筑给水排水设计

1.1高层建筑给水排水发展要求

进入新世纪后，国内经济水平不断提升，科学技术繁荣进步，建筑的高度不断提升。尤其是最近几年，人们给高层建筑提出了更高的要求，要求其功能更完善、技术更先进。现代化城市的标志也慢慢变成高层建筑。和低层建筑相比，高层建筑有显著地特点，层数多、高度大、有较多的振动源、同时还需要较大的水量等。所以，我们要立足实际，使用更多的技术更好的应对给排水工程设计在施工材料和管理方法上提出的新要求。这就要求要加以利用新的技术，保证给水排水系统功能全面的发挥，让高层建筑的需求得到满足。

1.2高层建筑的划分

如今，国际上对高层建筑还没有统一的划分标准，各国以本国在经济情况和消防设备上的实际情况为基础，制定本国高层建筑的相关标准。国内高层建筑的标准是：十层（包含）以上的住宅或者不超过24米的厂房建筑（多层），如果单层厂房超过24米则不属于高层建筑。一般高层建筑层数多，高度大，和低层建筑相比有较大的不同，这就给其给排水工程提出了更高的要求，我们必须对新技术加以使用，保障高层建筑的给排水系统具有良好的性能，让高层建筑的需求得到满足。

1.3高层建筑给水排水工程的特点

和低层建筑相比，高层建筑有显著地特点，层数多、高度大、有较多的振动源、同时还需要较大的水量等。这些都给其给排水系统的设计、施工等提出新的要求。相比低层建筑给排水系统，高层建筑上的工程特点为：

（1）高层建筑给排水系统需要较大的静水压，要是使用一区供水的方式，不仅会让正常的使用造成严重的影响，同时相关配件耗损较快。所以，我们必须使用竖向分区的供水方式，降低静水压，让系统的安全性能有保障。

（2）高层建筑中存在的火灾隐患较多，火势有较快的蔓延速度，扑救不容易，造成的损失较大。所以，低层建筑消防压力远远低于高层建筑的消防压力。然而，国内尚未建立完善的消防体系，当高层建筑发生火灾的时候，扑救极为困难，所以笔者认为高层建筑的消防体系的定位应该是自救。

（3）高层建筑用户较多，排水压力大，管道较长。因此，要想让高层建筑的排水能力有效的提高，保证管道压力稳定，让水封免受损坏，这就要求把通气管系统引入排水系统中，或者高层建筑的排水系统使用新型的单立管系统。除此之外，鉴于高层建筑有较大的排水量，因此排水管道的造材应该优先选用具有良好机械性能的材料，接口上尽量使用柔性较大的材料。

（4）高层建筑具有较高的建筑标准，使用给排水设备的人较多，给水和排水量的瞬时量较大，要是出现停水或者堵塞管道的情况，会造成严重的影响。所以，建设高程建筑应该引入新的技术，保障供水的安全性和稳定性。

（5）置于高层建筑内的动力设备较多，震动和噪声较易出现。所以，在对高层建筑的给排水系统进行设计的时候，应该考虑设备等的防噪声、震动技术。

1.4建筑给水排水设计时需注意的问题

在对高层建筑给排水系统进行设计的过程中，设计人员要把协调工作做好，协调好各方面的关系。如，对卫生技术标准进行设计的时候，我们要把具体的施工要求向建筑人员讲解，让他们有必要的施工技能；对室内排水进行设计的时候，要以排水设计标准为基础，把具体的流程详细的列出。国内城市化建设在不断推进，建筑行业因此迎来发展的繁荣时期，这也让高层建筑给排水系统在设计和施工要求上显著地提升。由于高层建筑具有较为严格的防火设计要求。设计人员设计的过程中应该重视各环节之间的衔接问题，保障设计的给排水系统科学、健全，对防火环节的设计要给以重视。如，以建筑的实际情况设置防火套管。除此之外，设计人员对住户的需求也要满足，把卫生间和阳台之间的地漏设计好，让排水系统的严密性有保障。

2高层建筑给排水给水方式

2.1高位水箱给水方式

高位水箱供水的方式主要有水箱和水泵，该方式的供水方式主要有并联、串联、减压阀和减压水箱。对本区的供水量进行调节是稳压式高位水箱的主要作用。设在泵房内的离心水泵给水箱供水。高位水箱供水有如下优点：其一，水箱内有存水，可以稳定安全的供水；其二，水压不会出现太大的波动，比较稳定；其三，不需要多次启动水泵，供水效率较高；其四，运营成本较低。主要缺点有：其一，建筑面积被水箱占用；其二，让高层建筑的复杂程度增加，相对来讲提高了基建的费用。其三，水很容易受到外界的干扰，很容易被污染；其四，有水进入水箱的时候，有噪音和震动。

2.2气压罐给水方式

气压罐主要有离心水泵和气压罐组成。气压罐是一个钢制的密闭容器，其对水量储存、调节的原理为：容器内空气的可压缩性，通过这样的方式把罐内的水送到一定的高度，实现节能的效果。使用这种方式供水的优点主要为：其一，不需要水塔和水箱，大大减小了其载荷，让无塔供水得以实现；其二，罐的密闭性较好，水很难被污染；其三，不需要花费较多的基建费；其四，可以集中的管理，自动控制很容易实现。主要缺点为：其一，供水时压力波动较大，并且具有周期性；其二，气压罐容积较小，存水有限，需要水泵多次启动，同时水泵工作在变压的状态下，效率不仅难以提升，而且还增加了设备的运行费，水泵磨损严重，使用年限较少。其三，和高位水箱相比，由于气压罐容积小，所以供水不可靠。

2.3变频泵无水箱给水方式

所谓的变速泵，就是在水泵机组中引入单片机技术变频技术，频率和电压通过改变变频器电源的电压进行改变并对电动机的转速进行控制，最终实现设备水压和流量的调控。因为，其水压和流量可以调控，因此不需要高压水箱。该方式的优点主要是：其一，节能。在压力不变的前提下，电机的转速随水量的变化而变化，不仅可以让设备磨损更小，还可以保证其工作更可靠；其三，全自动化的进行调速，便于使用；其四，结构紧凑，占地比较少，容易安装，集中式管理更方便。主要缺点为：其一，变频器造价昂贵，前期投资较多；其二，其对工作环境有较高的要求；其三，外界电池很容易干扰到变频器，机组运行受到影响。

2.4减压分区给水方式

所谓的减压分区给水方式，进行减压的时使用减压阀和分区的减压水箱。水被水泵送入最上层的水箱中贮存，各区有分水箱，下区水箱由上区水箱供水，使用水箱进行减压；或者在上区水箱和下去水箱之间安装减压阀，让减压阀发挥减压的作用。向下区供水的过程中，先经过减压阀再进入管网，向下区逐步供水。该方法供水比较平稳，投资少，方便维修。使用这种方式，各区没必要设置水箱，让建筑面积的利用率更高。但是下水供压会损失较大的供水压，相应的水泵会消耗较大的能量。设计的过程中比较适合这种方式的是生活给水系统；比例式减压阀比较适合消防系统。总体上来讲，我们使用哪一种供水方式并不固定，需要综合的考虑工程和当地的实际情况，可以使用一种方式也可以采用多种方式。

3建筑给水排水的优化设计措施探究

高层建筑中人员较多、排水量和规模较大，因此我们作为给排水系统的设计人员，其安全性、可行性、稳定性要高。要想很好的解决设计给排水过程中的各种问题，就必须对其加以优化，为其今后的使用奠定坚实的基础。

3.1管径和流速的确定要合理

工程造价是我们在进行给排水系统设计过程中着重考虑的，让选用的给排水管道更加经济。给排水的流速和选用的管径关系较大，流量相同的情况下，流速和管径成反比，也就是说管径越大，流速越小，同样工程造价也较高。要想降低造价，就必须减小管径，如若管径过小，容易导致被过早地损坏，还会大量的使用电能，增加运行成本。所以，这就要求设计人员要根据工程的实际情况，科学的决定给排水管道的管径和流速，平衡质量和造价二者的关系。具体来讲，可以和系统的材料费、施工费、运行费结合在一起，使用相关公式科学的计算流速并确定管径。地域的差异也会导致物价的不同，因此要做好市场调研工作，了解工程所在区域内相关材料的价格，最终确定高层建筑给排水的流速。

3.2对给排水中的相关细节进行优化

对高层建筑给水排水系统进行设计的时候，要注意处理好噪声，并关注饮用的安全。要想把这些问题很好的解决，笔者认为做法主要有：

（1）管道噪音的处理。目前，双卫是很多高层建筑用户的选择，这就需要设计给排水系统的人员对设计进一步优化，处理好管道的噪声。通常来讲，我们可以使用分户水管（DN25）材质，可以有效地杜绝管道尾端噪声的出现。

（2）坚持选用高质量的给水管道，不建议选择传统的镀锌管。和金属管道相比，塑料排水管质量更小，更方便使用，塑料管可以多加使用。

（3）安装给排水主要有两种，分别是明装和暗装，要想室内更美观可以使用暗装的方式，同时还可以有效的避免管道外漏造成的损害。明装也有突出的好处，不仅安装方便，维修也比较便易，花费的成本较低。这就要求设计人员以住户的需求为基础科学的选用合理的安装形式，同时给排水管道铺设完成后，在支管做好标记，防止用户在未来维修的时候破坏管道。

（4）给排水系统的重要功能之一是供给饮用水，卫生保护工作是设计人员在进行设计的时候要尤为注意的关键点。采用必要的措施防护饮用水池的溢流管，不让昆虫进入，使用软质泡沫材料填充管道的连接处，要想保证水池不进入脏水，选用合适的隔断方式尤为重要。

3.3控制阀门的设置要根据实际情况

优化给排水系统中的重要组成部分是把控制阀门安装在建筑的底层，让给水排水的能力有效的提升。一般设计方法为：在各个排水管道的末端设计者设置独立的阀门，这样操作方便，当出现反常情况后只需要关掉和发生反常情况管道对应的阀门，避免大范围出现停水或其他情况。虽然使用这种方法的范围比较广泛，但是如果遇到持续的下雨天天气，这样的阀门发挥的作用不是很大，难以及时的排除建筑内的存水。要想不出现这样的情况，可以把控制阀门设置在建筑的底层，改变在排水管末端设置阀门的做法。这样整个建筑被一个阀门所控制，让建筑的排水功能从整体上提升。设置这样的阀门比较方便，技术人员的工作效率被有效的提升，所以很多项目使用这种方式，也得到小区居民的一致好评，使用范围有扩大的趋势。如果出现连续的雨雪天气，因为建筑给排水管道会进入很多的杂物被堵塞或者积水太多，无法有效的排除积水等，我们可以及时的操控底层控制阀门，让污水及时的排出，减少带给建筑物的影响，保障建筑内部的环境。除此之外，使用这种方式使用的阀门较少，底层的操作可以对整个系统进行控制，不会打扰到小区的居民。

4结语

设计高层建筑的给排水系统比较繁琐，需要设计人员有较高的设计水平。同时，我们需要经验的积累但是不能生硬的搬用经验，设计需要尊重客观事实，对其进行优化和改造。同时，设计的时候，不仅要引入科学设计的理念更要以国家相关规定、法律为基础进行，让环保问题被彻底的解决。在每个环节落实优化设计理念，保障给排水系统设计的科学性，为高层建筑中给排水系统稳定的工作打下坚实的基础，并满足人们不断提升的要求。

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作者：韩晓冬 单位：哈尔滨工业大学建筑设计院