某高层建筑给排水设计要点分析
关键词：高层建筑，给排水，设计要点，给水系统，消防系统，排水系统
高层建筑具有层数多、高度大、功能广、结构复杂等特点，这给高层建筑给排水系统提出了更高的要求。如高层建筑给水排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大；竖向分区多；动力设备多；火灾隐患大；高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。这使得高层建筑给排水设计无论是在技术广度还是设计深度上都远远超过一般的建筑给排水。本文针对高层建筑给排水的特点，结合具体工程实例，分析了高层建筑给排水的设计要点。
1.工程概况
该高层建筑是一座集商业、写字楼于一体的综合性商务大厦。每层总面积为609.6m，地面以上高度72.66米，地面21层，地下室2层。其中负一层有车库（战时掩蔽工事）；负二层为设备用房，包括水泵房、水池、冷冻机房等；地面首层到四层为商场；五层以上为办公楼。
根据建筑的性质、用途及兴建单位的要求，室内设有完善的给水排水卫生设备，要求给水安全可靠，设独立的消火栓系统及自动喷水系统。每个消火栓箱内设电钮，消防时直接启动消防泵。生活用水泵要求自动启动。管道全部暗装敷设。
2.给水系统
2.1.给水水源
本建筑以该建筑物南面的城市给水管网作为水源，其给水干管管径为DN3OO，管顶埋深为地面以下1.0m，常年可提供的工作水压为260kPa。从给水干管取水，由DN200给水管引入到大楼地下水池。
2.2给水方式选择
市政外网可提供的常年资用水头为0.26Mpa，远不能满足建筑内部用水要求，故考虑二次加压。经技术经济比较，室内给水系统拟采用分区减压给水方式，由水泵统一加压，下区供水利用减压阀减压，水泵的转速随着用水量的变化而自动调节，运转灵活。该方式具有供水可靠;设备及管材较少，投资省；设备布置集中，便于维护管理等优点。
2.3给水系统分区
本建筑共21层，所选用卫生器具给水配件处的最大静水压力为300一350KPa。为了充分利用市政水压，地下2层~４层采用市政压力直供水，5层以上采用两套变频设备供水。5层~15层采用低区变频设备供水；其中5层~10层经可调式减压阀减压后供水。16层~21层采用高区变频设备供水；其中16层~18层同样经可调式减压阀减压后供水。
所谓的变频供水设备即为变频调速水泵，是一种将单片机技术变频技术和水泵机组相结合，通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调，可取消高位水箱。该方式的主要优点：一是节能。在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速，运行，即可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性；三是调速全自动化，使用方便;四是结构紧凑，占地省，安装方便，便于集中管理等。变频调速水泵的缺点:一是变频器价格贵，整机费用比其他给水设备昂贵；二是变频器对工作环境条件(包括温度湿度灰尘等)要求较高；三是变频器易受外界电池干扰，影响机组正常运行。
如图1所示，设建筑物高度为，由室外管网供水的建筑高度为；最大小时用水量为(计算结果见表1)，底部几层由室外管网直接供水的水量为。
2.4生活用水量计算
根据建筑设计资料、建筑性质和卫生设备完善程度，依据《公共建筑设计单位数、生活用水定额的估算》表和《集体宿舍、旅馆和公共建筑生活用水额度及小时变化系数》表，查得相应用水量标准。计算结果见下表：
3.消防系统
该高层建筑消防系统设有消火栓系统、自动喷水系统、气体自动灭火系统及手提式灭火器。用水量标准；室内消火栓为40L/s，使用时间3h；室外消防用水量为30L/s，使用时间3h；自动喷淋系统为30L/s，使用时间为1h。
3.1消火栓系统
建设物内消火栓一般包括：消火栓箱、消火栓、水龙带、水枪。
室外消火栓系统为低压制，消防用水由街道上的消火栓提供。室内消防水池和室外消防水池合用。
室内消火栓系统为临时高压制。系统由蓄水池一消防水泵一屋顶水箱一气压罐联合加压供水。竖向分成两区；地下2层~地上10层为低区，11~21层为高区。管网竖向成环状。每区管网分别设置3组水泵结合器。高区设高位水箱1个，贮存不少于18m的消防用水量。系统分别设消火栓泵各2台(其中1台备用)。消防水泵可由消火栓处开启泵按扭直接启动同时向消防中心报警，水泵现场及消防中心均可控制起泵。消火栓处设有消防卷盘。泵停止工作时，备用泵自动投入工作。消火栓布置范围包括全部各楼层、消防电梯前室和屋顶检验用。消火栓间距不超过30m。消火栓供水流量40L/s，该栋建筑发生火灾时能保证同时供应8股水柱，并能保证任何部位发生火灾时，同层都有每股流量不少于5L/s、充实水柱不少于10m的两股水柱同时到达。火灾初期10mni消防用水量由屋顶水箱供应。10min后消防用水量由地下室消防泵供应。消火栓箱内均设有远距离启动消火栓的按钮，以便在使用消火栓灭火的同时启动消防泵。低区消火栓系统不增压，高压消火栓系统局部增加。于屋顶水箱间设气压给水罐1台和增压泵2台(l台备用)，气压给水罐的调节容积为300L，增压泵按一股消火栓水枪出水量考虑，罐内压力变压通过压力继电器自动控制水泵的停启。消火栓启动后，增压泵自动停止工作。
3.2自动喷水灭火系统
本建筑的商场、库房、走道、办公室、地下车库等处均设置自动喷水灭火系统，自动喷水灭火系统按中危险Ⅰ级设计。同消火栓系统一样竖向分为两个区:地下2层~地上4层为下区，地上5层~顶层为上区，均采用湿式灭火系统。系统设3组湿式报警阀，报警阀后管网为枝状网，每层每个防火分区均设水流指示器。每区管网均接水泵结合器2组。高低区分别设自动喷水加压泵各2台，互为备用；气压罐1个；增压泵2台，互为备用；系统由离心泵一贮水池一自动喷洒泵一屋顶水箱一气压罐联合加压供水。自动喷洒喷头均采用闭式玻璃球喷头。除厨房的烧烤、蒸煮等部位93℃级喷头外，其余均采用68℃级喷头;地下车库采用直立型喷头，其余均采用吊顶式喷头。喷头的布置范围包括库房、商场、写字间，公共部分的走廊。每个喷头的保护面积不大于12.5m。各层均设末端试压装置，废水排入废水管道。火灾初10min消防用水量由屋顶水箱供应，10min后消防用水由湿式报警阀延
3.3气体自动灭火系统
按2007年公安部的《关于贯彻公共安全行业标准加强消防监督有关问题的通知》中规定，高层民用建筑中火灾危险性大、发生火灾后对生产和生活产生严重影响的配电室等属于“特殊重要设备室”，应设气体灭火系统。本工程由于配电房较为分散，而且各房间的容积都没有超过《气体灭火系统设计规范》内的面积和容积的规定，故此采用预制式七氟丙烷自动灭火柜，该装置为无管道系统，系统相对简单，也不用另外设气体瓶罐间。
3.4手提灭火器配置
负一层车库是B类火灾，属于中危险级。每具灭火器最小配置灭火级别为55B；最大保护面积为1m/B。选用MF/ABC4，最大保护距离为12m。负二层设备房、消防控制室、电梯机房、屋顶风机房是E类火灾；地面上楼层商场、办公室是A类火灾。以上都属于中危险级。每具灭火器最小配置灭火级别为2A；最大保护面积为75m2/A。选用MF/ABC3，
最大保护距离为20m。
4.排水系统
4.1.排水条件
(l)城市排水管网为污、废、雨水分流制排水系统。建筑物南面有城市污水管道和雨水管道，其管径为DN400，管顶距地面下2.0m，坡度。
(2)室内粪便污水和洗涤废水采用分流制排放，粪便污水经化粪池处理后和洗涤废水一起排入市政污水管道。
(3)厨房、餐厅、酒楼和员工食堂的污水经隔油池后，再和客房污水汇合，由SYS压力式生物处理装置处理后排入市政污水管道。
(4)汽车废水排到集水坑收集，经气浮池处理后，再排入市政污水管道。
(5)泵房、消防专用电梯井等均设集水坑收集，用泵抽升后排入市政污水管
道。
(6)汽车坡道处设集水坑收集污水，再用泵抽升后排入市政污水管道。
(7)雨水经专用雨水立管排入首层雨水井，再排入市政雨水管道。
4.2排水系统分区
排水系统分为两区，高区(5~21层)的生活污水、废水分别在夹层中汇总，通过2根(污水、废水立管各1根)专用排水立管排入室外检查井，污水通过检查井将生活污水送至化粪池。低区为:1一4层。负二层的排水汇集到集水坑，然后用泵抽到气浮池处理后排入城市下水道。负一层的车库积水汇集到负二层的集水坑。由于本建筑层数较多，为了使排水管道的气压波动尽量稳定，防止管道水封破坏，高区设立专门通气管。低区污水管道设通气管通到室外。
5.小结
(1)为使给水系统竖向分区的水压分布均匀，给水系统分二个区，把水压控制在设定的范围内，避免部分楼层的超压现象，保证系统的正常运行和使用。
(2)采用变频水泵直接供水的新方法，提高了供水安全度、减少了二次污染、不占用中间楼层面积，减少了管道等其他的配套投资建设成本，节省了大量的资金。
(3)在消防给水系统中，消火栓系统按高低分区在地下车库各自形成环状，保证了系统供水的安全性。自动喷淋系统根据喷头数量和功能竖向分区，采用不同的报警阀控制，提高了系统的可靠性。
(4)消火栓系统的设计必须严格按照规范的要求，满足水
量，水压的要求，定期对消防系统进行检验，确保高层建筑的
安全。
高层建筑给排水设计是理论和实践结合非常紧密的专业。不仅要满足设计规范，而且要求设计者在满足甲方的要求同时还要符合当地职能部门设计规定；更要对用户的需求充分了解，真正做到以人为本，满足使用者的需要。通过不断总结和完善设计技术，达到设计安全、合理、经济的目的。
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