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【摘要】:当代社会，民用建筑数量以及高度的不断增加，随之而来带给设计工作者更大的困难，尤其是给排水专业的设计师，如给水与消防给水的压力分区、加压方式和系统形式，排水体制、通气方式，中水回用等方面都有其特点。本文结合具体工程实例，就该高层建筑给水排水工程设计方案进行对比选择，为我国民用高层建筑给排水工程设计工作者提供参考。
【关键词】:民用建筑;给排水设计;方案
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1.系统简介及工程概况
1.1系统简介
在给排水设计当中，分为给水系统、排水系统和消防系统。排水系统由生活污废水排水系统和雨水排水系统组成;消防系统分为消火栓系统、自动喷水灭火系统和灭火器系统。该建筑的自动喷水灭火系统设在地下一层和地上一、二层的商业网点。
1.2工程概况
该工程总高度为97.6m，地下1层;地上32层，一、二层为商业网点，二层无卫生间，三层及以上为住宅。根据基本规定，住宅建筑10层及10层以上为高层建筑，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。本建筑未超过100m，为普通高层建筑，无需设避难层。
2.生活给水系统设计
2.1基本参数
市政给水管网位于建筑北部，常年水压0.2MPa。根据卫生间用水器具可知，该居住建筑属于Ⅱ类普通住宅，用水定额选取q=200L/(人·d)，小时变化系数Kh=2.6，用水时间t=24h，居民户数为180户，每户人数选取3.5人，计算得出最高日用水量Qd=126m3，最高时用水量Qh=13.65m3。
2.2给水系统选择
由于市政给水管网提供的水压无法满足建筑实际要求，根据规范，在任何用水点的最大静水压力不得大于0.35MPa，所以采取分区供水的方式对建筑供水。与其他供水方式相比，分区供水既减少能耗，降低压力浪费，又避免大量设备的使用，同时避免个别区域噪声污染。在高层建筑给水系统竖向分区当中，应遵循节能、节水、经济的原则，参考其他已竣工的优秀工程实例，并设计多个方案比较，使选取的分区供水方式节省能源、经济环保。通过诸方案的比较，将本建筑生活给水设计为4个区，供水方式均为下行上给式。地下一层车库和地上一层商业网点由市政管网直接供给，二层无卫生间，无需生活给水供应;3层以上分为3个区，3～11层为低区，12～22层为中区，23～32层为高区。
将地面以上的3个区的竖向供水方式制定了两种方案，即高位水箱结合减压阀供水方式和无水箱并列供水方式。最低区供水压力在市政提供的压力范围之内，由于商业用水的机动性，该区完全符合用水要求，无需泵等相关设备，合理利用资源，减少电力等能源的浪费。
方案1:由于该建筑为普通高层建筑，为合理利用空间，不设避难层，无法在各区设置水箱独立供水，只能在顶层设立高位水箱，向下供水。水泵房设置2台大功率水泵，1用1备，为高位水箱供水。根据规范，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa，所以应在各分区设立总减压阀，并通过计算，在各区压力超过规定的入户端设分户减压阀。给水方案1系统如图1所示。方案2:按照分区高低不同分别设置并列3组给水立管，每个分区由2台变频水泵直接独立供水，无需水箱储水或减压，给水立管均设在管道井内，根据规范，计算各分区入户端水压，在超压处设分户减压阀，同方案1。方案2系统如图2所示。
图1方案1给水系统图图2方案2给水系统图
方案1与方案2的对比如表1所示。
表1高层给水系统竖向分区两种方案对照表
从建筑安全和节能节水角度分析，方案2更适合高层建筑给水系统分区。
3.排水系统设计
3.1高层排水系统特点
由于高层建筑排水均属于生活污废水排放，污物变化比较稳定，地上部分可以采用重力排水，地下集水坑采用压力排水，在节约能量和设备方面较合理。但是重力排水也会产生一系列影响住户生活的后果:水封一旦被破坏，管道中难闻气味会从卫生器具进入住户，污染居室空气，产生恶劣影响;高层排水进入立管，水跃高度大，使底层管道受压大且集中，对管道质量产生严重腐蚀和冲击，底层用户也会受到噪声的影响;卫生器具大量使用，一次集中排水较频繁，排水瞬时流量较大，在管道横向转弯处容易产生堆积堵塞，一旦处理不当，对整个高层排水系统和人们正常生活将产生不利影响。为了防止以上情况的发生，《高层建筑给水排水设计手册》对一个完善的排水系统做了4点要求:管道布置合理和管道最省，并能迅速排出污废水，水力条件好;尽量使管内气压稳定，防止管道系统水封被破坏和水塞形成;管道及设备的安装必须牢固，防止震后位移、漏水;为污水综合利用及处理提供有利条件，尽可能清、污分流。这4点要求将节能节水节材与管道布置相结合，为排水系统的合理布设提供了依据。
3.2排水系统选择
该高层排水主要從污水、废水和雨水3个方面入手制定系统方案。由于雨水比较集中，瞬时流量相对污水大，不能与污水系统合流，所以采用独立排水，方便雨水快速排出，不产出长时间淤积，以下不做详细介绍。
对于污废水系统，笔者制定了两种方案:方案
1，污废分流排水系统，卫生间设两根排水立管和一根公用通气管，厨房设一根排水立管;方案2，污废合流排水系统，卫生间设一根排水立管和一根专用通气管，厨房设一根排水立管。方案1、方案2排水系统如图3、图4所示。
图3方案1排水系统 图4方案2排水系统
比较两种排水系统，方案1将大便器排水和其他卫生器具排水分开排放，方便了不同污物分离和集中处理，而且有效调节了室内环境，保证了居室卫生条件良好的要求。由于一般卫生间面积较小，设立3根立管严重占用了卫生间的有效空间，没有实现建筑空间的最优化使用的要求。立管数量的增加，使工程费用随之加大，相关设备和人力资源投入量加大，不利于绿色建筑的节能节材节地。方案2在有效利用空间和合理布置管道方面结合良好，而且排水瞬时流量大，水力条件良好，不容易产生管道淤积，对低层管道的冲击比较剧烈。同时，卫生器具水封容易被破坏，造成室内环境严重污染，影响正常生活。专用通气管的使用有效的解决了这个问题，使排水管气体由通气管排出室外，不会造成水封破坏。
通过比较两种方案的优缺点，方案2比方案1在建筑绿色节能等方面更有优势。选择方案2污废合流设计为该高层建筑的排水系统，结合通气立管的合理连接和底部管段的有效抗压设施，使污废合流排水系统更优化。
4.消防系统设计
4.1基本参数
由于该建筑超过19层，属于一类高层民用建筑，建筑高度超过50m，根据《高层民用建筑设计防火规范》，室外消防用水量15L/s，室内消防用水量20L/s，火灾延续时间为2h，消防水箱为18m3，自动喷水灭火系统按照中危险一级，采用湿式枝状供水系统，喷水强度为6.0L/min·m2，作用面积为160m2，持续时间为1h。
4.2消防系统
该高层建筑火灾类型和危险等级比普通多层建筑复杂。建筑高度100m左右，高度越大，风速越大，一旦发生火灾，火势猛烈，向高处蔓延迅速。高层建筑内有大量可燃性物品，燃烧产生浓烟和热量，不断向上发展，使发生火灾层以上的住户来不及疏散。火灾可能影响到通讯，使上下楼层住户与外界通讯阻断，即使收到火灾消息，也会因火势猛烈或通道集中，在消防系统不完善的情况下，造成大量人身和财产损失。在高层建筑各系统中，消防系统是重要的组成部分，消防系统的选择是重中之重。
4.2.1自动喷水灭火系统和滅火器系统
高层消防系统分为消火栓系统、自动喷水灭火系统和灭火器系统。该高层建筑内，自动喷水灭火系统布设在地下车库、一层和二层商业网点，报警阀设置在该建筑地下一层报警阀室。商业网点设置水流指示器、信号阀及末端试水装置。湿式报警阀以前的管网应布置成环状，以后的管网布置成枝状。整套系统与电气专业合理配合，在有效地反应火情并自动报警和喷射足够水量的前提下，尽最大程度保证节约电能等能源。灭火器系统主要是合理配置灭火器的类型与用量。根据《规范》，该高层住宅按照轻危险级A类火灾配置MF/ABC3型磷酸铵盐手提式灭火器，每处2具。以上系统变化比较单一，通过计算即可合理布置管线和分配消防给水流量，在此不做详细介绍。
4.2.2消火栓系统的选择
消火栓系统在高层建筑中含有给水系统，但是设计标准更高于普通给水系统。该系统包含大量相关设施和配件，需要设计师在保证配水合理的基础上合理配置消防管道，选择更优分区系统，有效地节材节能节水，达到事半功倍的效果。根据规范，消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。该工程消防给水系统共分两个区:17层及以下为低区，18层及以上为高区。由本建筑两侧引入两条进水管，进水管与地下室环状管网连接，并在室内形成环状。目前，工程上高低两区消防给水方案基本有两种:方案1，每个分区各设一套消火栓加压泵(并列型);方案2，每个分区各设一套消火栓加压泵(串联型)。方案1、方案2消火栓供水系统如图5、图6所示。
图5方案1消火栓供水系统图6方案2消火栓供水系统
从消防安全与节能等方面比较两种方案，方案1从供水角度分析，优缺点见表1中方案2。除此之外，每个分区相互独立，极大提高了消防安全性。方案2的水泵扬程低，功率小，可以减少电力等能源的消耗，管线较方案1短，使用一般管线就可以满足压力要求，最大限度地节省了建材。但是串联方式将两个分区供水系统相联系，一旦某个分区供水系统出现问题，另一个分区不能正常供水，可能会造成严重的后果。本高层建筑不设避难层，为了建筑空间有效利用，无法在中间层设高位水箱和水泵间，不能满足方案2的配置条件。在高层建筑消防系统应用中，方案1以供水安全性好，管理方便等特点受到设计师广泛的青睐。在满足供水安全的前提下，可以从消火栓的合理布置、优化管线敷设等方面考虑节能等问题。该高层建筑选择方案1(并列型)作为消火栓系统供水方式。
5.结论
1)高层建筑生活给水系统建议采用不设水箱并列供水方式，排水系统建议采用污废水合流排水方式，消火栓系统建议采用并列型供水方式。
2)在高层建筑给排水系统设计中，以相关规范为前提，以《绿色建筑评价标准》为指导思想，将绿色环保节能与建筑内部设计相结合。这是未来建筑业的发展方向。
【参考文献】：
【1】GB50015－2003（2009年版），建筑给水排水设计规范【S】．
【2】陈春宁，彭丽华，刘金香．高层建筑给排水工程设计中节能措施探讨【J】．山西建筑，2007，33(13):232－233．
【3】陈方肃．高层建筑给水排水设计手册【M】．长沙:湖南科学技术出版社，2001．
【4】GB50045－95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)【S】
【关键词】:民用建筑;给排水设计;方案
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1.系统简介及工程概况
1.1系统简介
在给排水设计当中，分为给水系统、排水系统和消防系统。排水系统由生活污废水排水系统和雨水排水系统组成;消防系统分为消火栓系统、自动喷水灭火系统和灭火器系统。该建筑的自动喷水灭火系统设在地下一层和地上一、二层的商业网点。
1.2工程概况
该工程总高度为97.6m，地下1层;地上32层，一、二层为商业网点，二层无卫生间，三层及以上为住宅。根据基本规定，住宅建筑10层及10层以上为高层建筑，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。本建筑未超过100m，为普通高层建筑，无需设避难层。
2.生活给水系统设计
2.1基本参数
市政给水管网位于建筑北部，常年水压0.2MPa。根据卫生间用水器具可知，该居住建筑属于Ⅱ类普通住宅，用水定额选取q=200L/(人·d)，小时变化系数Kh=2.6，用水时间t=24h，居民户数为180户，每户人数选取3.5人，计算得出最高日用水量Qd=126m3，最高时用水量Qh=13.65m3。
2.2给水系统选择
由于市政给水管网提供的水压无法满足建筑实际要求，根据规范，在任何用水点的最大静水压力不得大于0.35MPa，所以采取分区供水的方式对建筑供水。与其他供水方式相比，分区供水既减少能耗，降低压力浪费，又避免大量设备的使用，同时避免个别区域噪声污染。在高层建筑给水系统竖向分区当中，应遵循节能、节水、经济的原则，参考其他已竣工的优秀工程实例，并设计多个方案比较，使选取的分区供水方式节省能源、经济环保。通过诸方案的比较，将本建筑生活给水设计为4个区，供水方式均为下行上给式。地下一层车库和地上一层商业网点由市政管网直接供给，二层无卫生间，无需生活给水供应;3层以上分为3个区，3～11层为低区，12～22层为中区，23～32层为高区。
将地面以上的3个区的竖向供水方式制定了两种方案，即高位水箱结合减压阀供水方式和无水箱并列供水方式。最低区供水压力在市政提供的压力范围之内，由于商业用水的机动性，该区完全符合用水要求，无需泵等相关设备，合理利用资源，减少电力等能源的浪费。
方案1:由于该建筑为普通高层建筑，为合理利用空间，不设避难层，无法在各区设置水箱独立供水，只能在顶层设立高位水箱，向下供水。水泵房设置2台大功率水泵，1用1备，为高位水箱供水。根据规范，各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa，所以应在各分区设立总减压阀，并通过计算，在各区压力超过规定的入户端设分户减压阀。给水方案1系统如图1所示。方案2:按照分区高低不同分别设置并列3组给水立管，每个分区由2台变频水泵直接独立供水，无需水箱储水或减压，给水立管均设在管道井内，根据规范，计算各分区入户端水压，在超压处设分户减压阀，同方案1。方案2系统如图2所示。
图1方案1给水系统图图2方案2给水系统图
方案1与方案2的对比如表1所示。
表1高层给水系统竖向分区两种方案对照表
从建筑安全和节能节水角度分析，方案2更适合高层建筑给水系统分区。
3.排水系统设计
3.1高层排水系统特点
由于高层建筑排水均属于生活污废水排放，污物变化比较稳定，地上部分可以采用重力排水，地下集水坑采用压力排水，在节约能量和设备方面较合理。但是重力排水也会产生一系列影响住户生活的后果:水封一旦被破坏，管道中难闻气味会从卫生器具进入住户，污染居室空气，产生恶劣影响;高层排水进入立管，水跃高度大，使底层管道受压大且集中，对管道质量产生严重腐蚀和冲击，底层用户也会受到噪声的影响;卫生器具大量使用，一次集中排水较频繁，排水瞬时流量较大，在管道横向转弯处容易产生堆积堵塞，一旦处理不当，对整个高层排水系统和人们正常生活将产生不利影响。为了防止以上情况的发生，《高层建筑给水排水设计手册》对一个完善的排水系统做了4点要求:管道布置合理和管道最省，并能迅速排出污废水，水力条件好;尽量使管内气压稳定，防止管道系统水封被破坏和水塞形成;管道及设备的安装必须牢固，防止震后位移、漏水;为污水综合利用及处理提供有利条件，尽可能清、污分流。这4点要求将节能节水节材与管道布置相结合，为排水系统的合理布设提供了依据。
3.2排水系统选择
该高层排水主要從污水、废水和雨水3个方面入手制定系统方案。由于雨水比较集中，瞬时流量相对污水大，不能与污水系统合流，所以采用独立排水，方便雨水快速排出，不产出长时间淤积，以下不做详细介绍。
对于污废水系统，笔者制定了两种方案:方案
1，污废分流排水系统，卫生间设两根排水立管和一根公用通气管，厨房设一根排水立管;方案2，污废合流排水系统，卫生间设一根排水立管和一根专用通气管，厨房设一根排水立管。方案1、方案2排水系统如图3、图4所示。
图3方案1排水系统 图4方案2排水系统
比较两种排水系统，方案1将大便器排水和其他卫生器具排水分开排放，方便了不同污物分离和集中处理，而且有效调节了室内环境，保证了居室卫生条件良好的要求。由于一般卫生间面积较小，设立3根立管严重占用了卫生间的有效空间，没有实现建筑空间的最优化使用的要求。立管数量的增加，使工程费用随之加大，相关设备和人力资源投入量加大，不利于绿色建筑的节能节材节地。方案2在有效利用空间和合理布置管道方面结合良好，而且排水瞬时流量大，水力条件良好，不容易产生管道淤积，对低层管道的冲击比较剧烈。同时，卫生器具水封容易被破坏，造成室内环境严重污染，影响正常生活。专用通气管的使用有效的解决了这个问题，使排水管气体由通气管排出室外，不会造成水封破坏。
通过比较两种方案的优缺点，方案2比方案1在建筑绿色节能等方面更有优势。选择方案2污废合流设计为该高层建筑的排水系统，结合通气立管的合理连接和底部管段的有效抗压设施，使污废合流排水系统更优化。
4.消防系统设计
4.1基本参数
由于该建筑超过19层，属于一类高层民用建筑，建筑高度超过50m，根据《高层民用建筑设计防火规范》，室外消防用水量15L/s，室内消防用水量20L/s，火灾延续时间为2h，消防水箱为18m3，自动喷水灭火系统按照中危险一级，采用湿式枝状供水系统，喷水强度为6.0L/min·m2，作用面积为160m2，持续时间为1h。
4.2消防系统
该高层建筑火灾类型和危险等级比普通多层建筑复杂。建筑高度100m左右，高度越大，风速越大，一旦发生火灾，火势猛烈，向高处蔓延迅速。高层建筑内有大量可燃性物品，燃烧产生浓烟和热量，不断向上发展，使发生火灾层以上的住户来不及疏散。火灾可能影响到通讯，使上下楼层住户与外界通讯阻断，即使收到火灾消息，也会因火势猛烈或通道集中，在消防系统不完善的情况下，造成大量人身和财产损失。在高层建筑各系统中，消防系统是重要的组成部分，消防系统的选择是重中之重。
4.2.1自动喷水灭火系统和滅火器系统
高层消防系统分为消火栓系统、自动喷水灭火系统和灭火器系统。该高层建筑内，自动喷水灭火系统布设在地下车库、一层和二层商业网点，报警阀设置在该建筑地下一层报警阀室。商业网点设置水流指示器、信号阀及末端试水装置。湿式报警阀以前的管网应布置成环状，以后的管网布置成枝状。整套系统与电气专业合理配合，在有效地反应火情并自动报警和喷射足够水量的前提下，尽最大程度保证节约电能等能源。灭火器系统主要是合理配置灭火器的类型与用量。根据《规范》，该高层住宅按照轻危险级A类火灾配置MF/ABC3型磷酸铵盐手提式灭火器，每处2具。以上系统变化比较单一，通过计算即可合理布置管线和分配消防给水流量，在此不做详细介绍。
4.2.2消火栓系统的选择
消火栓系统在高层建筑中含有给水系统，但是设计标准更高于普通给水系统。该系统包含大量相关设施和配件，需要设计师在保证配水合理的基础上合理配置消防管道，选择更优分区系统，有效地节材节能节水，达到事半功倍的效果。根据规范，消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。该工程消防给水系统共分两个区:17层及以下为低区，18层及以上为高区。由本建筑两侧引入两条进水管，进水管与地下室环状管网连接，并在室内形成环状。目前，工程上高低两区消防给水方案基本有两种:方案1，每个分区各设一套消火栓加压泵(并列型);方案2，每个分区各设一套消火栓加压泵(串联型)。方案1、方案2消火栓供水系统如图5、图6所示。
图5方案1消火栓供水系统图6方案2消火栓供水系统
从消防安全与节能等方面比较两种方案，方案1从供水角度分析，优缺点见表1中方案2。除此之外，每个分区相互独立，极大提高了消防安全性。方案2的水泵扬程低，功率小，可以减少电力等能源的消耗，管线较方案1短，使用一般管线就可以满足压力要求，最大限度地节省了建材。但是串联方式将两个分区供水系统相联系，一旦某个分区供水系统出现问题，另一个分区不能正常供水，可能会造成严重的后果。本高层建筑不设避难层，为了建筑空间有效利用，无法在中间层设高位水箱和水泵间，不能满足方案2的配置条件。在高层建筑消防系统应用中，方案1以供水安全性好，管理方便等特点受到设计师广泛的青睐。在满足供水安全的前提下，可以从消火栓的合理布置、优化管线敷设等方面考虑节能等问题。该高层建筑选择方案1(并列型)作为消火栓系统供水方式。
5.结论
1)高层建筑生活给水系统建议采用不设水箱并列供水方式，排水系统建议采用污废水合流排水方式，消火栓系统建议采用并列型供水方式。
2)在高层建筑给排水系统设计中，以相关规范为前提，以《绿色建筑评价标准》为指导思想，将绿色环保节能与建筑内部设计相结合。这是未来建筑业的发展方向。
【参考文献】：
【1】GB50015－2003（2009年版），建筑给水排水设计规范【S】．
【2】陈春宁，彭丽华，刘金香．高层建筑给排水工程设计中节能措施探讨【J】．山西建筑，2007，33(13):232－233．
【3】陈方肃．高层建筑给水排水设计手册【M】．长沙:湖南科学技术出版社，2001．
【4】GB50045－95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)【S】