张 平

（兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

《高层民用建筑设计防火规范》中将高层建筑定义如下：居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）层数达到10层及10层以上；公共建筑的建筑高度超过24m。与低层建筑给排水工程比较简单不同，高层建筑高度高，对用水的需求大，排水量大，在针对给排水工程进行设计时的技术要求高。因此应对高层建筑给排水工程设计进行研究，制定新的标准，研究新的技术工艺，以满足高层建筑的需求，对高层建筑的发展提供强大的助力。

1 高层建筑给排水工程特点与设计要点

1.1 高层建筑给排水工程特点

基于高层建筑存在的一些特点，在对高层建筑进行给排水设计、施工以及管理工作等方面的要求比较高，与低层建筑相比，高层建筑的给排水工程具有以下5个特点。

（1）静水压力大。由于建筑高度的原因，高层建筑给水系统管道内的静水压力大，这是给水系统、热水系统以及消防系统的共同特点。如果给排水工程不进行分区，在静水压力的影响下会造成一些不良后果，如使用不便、产生噪音、影响使用舒适性、导致水资源的浪费以及破坏系统管道与配件等。因此在进行给排水工程设计时要合理进行分区，有效降低静水压力，确保给水系统运行过程中的安全性与可靠性。

（2）消防安全要求高。与低层建筑的消防安全要求不同，高层建筑对消防系统的安全性及可靠性的要求更加严格。高层建筑由于功能多、综合性强的特点，可导致火灾的危险源比较多。而高层建筑中一旦发生火灾，火势会迅速在建筑内蔓延，火势极大，导致火灾扑救难度大，危害极大。而且，现阶段某些高层建筑内部消防系统对火灾的抵御能力不足，导致一旦发生火灾，就会造成极其严重的后果。因此，在进行高层建筑消防给排水工程系统设计时要以满足高层建筑的自救能力为基础。

（3）瞬间水量大。高层建筑在使用过程中由于给排水设备的使用人数众多，当多台设备同时使用时，会导致瞬间的给水量与排水量都特别大，在使用过程中给排水系统一旦出问题，产生的影响就会比较大。因此对高层建筑进行给排水设计时，需要结合建筑建成之后运营期间的使用情况充分进行预见性考虑，保证在使用期间给排水系统的通畅性与可靠性。

（4）管道长。给排水管道的长度与建筑高度成正比。高层建筑的给排水系统管道比较长，布局复杂，管道内部压力波动较大，如果水封受到来自管道的压力波动大，水封受到的破坏作用相应的就会大，影响排水能力。在进行给排水系统设计时，应配套设置通气管系统或者螺旋消音单立管系统，对排水管道进行选材也要特别注意，管道材料的强度要高，管道接头采用柔性接口。

（5）易产生振动与噪声。高层建筑的给排水系统由于设备种类和数量多、管道长，因此在使用过程中容易产生噪音与振动。在进行给排水设计时要采用必要的措施来控制振动和噪音的产生。

1.2 高层建筑给排水工程设计要点

（1）给水设计要点。在进行给水设计时要注意以下几个要点：①在给水设计中要合理规划给水管道与水表位置，尤其是水表，其位置要确保读数的便捷性。当设计为IC卡加远传水表时，若没有特殊要求，在高层建筑的每户总进水口位置上可设置输水管线，但是应设置在输水管底部位置，以防在进行内部装修时对输水管道造成破坏。②设置自动排气设备，尤其是在立管的顶端。自动排气设备可以将给水管道运行过程中从水中意外溢出的空气排除，给水管道中聚集的空气会对给水系统的正常运行产生严重的影响，造成供应异常。③压力设计是给水设计中的一项重要工作，压力过大会导致给水管道发生破坏，压力较小又会导致给水系统供水不足，在进行设计时要将压力控制在合适的范围之内，亦可通过设置压力阀将管道分为多个区域进行压力控制，这对于高层建筑给水系统都是大有裨益的。

（2）排水设计要点。在进行排水设计时要注意以下几个要点：①区分清楚污水和废水，两者所采用的排泄系统是不同的，废水在理论上相对污水而言还是比较纯净、不携带污染物的，如洗涤用水与洗菜用水等，而卫生间下水中含有排泄物的水污染严重，属于污水的范畴。在实际的设计中，根据高层建筑的排水具体要求来决定废水和污水排放采用分流制还是合流制。②确保排水管道顺直，在条件允许的情况下必须顺直，可最大限度地减小排水阻力、减小噪音、节省排水时间。③注重水封，水封可有效的预防在排水过程中臭气的溢出，确保室内环境的舒适。

2 给排水设计方案研究

2.1 给水设计方案研究

（1）气压罐供水方案。高层建筑采用的气压罐供水系统主要由离心泵与气压罐两部分组成，气压罐采用钢材料制作，为全封闭罐体结构。当进行给水操作时，通过调整罐内存储空气的容量，实现对贮水量的调整，而且在气压的影响下，可将容器内的水压提高至所需要的大小，以便水可以到达所需的高度，对节约水量方面有明显的效果。气压罐供水有以下几方面的优势：①水存储在密封罐体内，不会受到外界污染，有利于保持洁净，确保供水的质量；②建设成本低，有利于工程造价；③不需要使用高位水箱，可降低建筑的荷载；④可通过控制自动化运行，管理成本低。气压罐供水方案也有一些不容忽视的缺点：①由于空间受限，气压罐的贮水量不大，水量调节能力偏低，供水的可靠度不足；②供水压力不稳定，容易起伏；③为满足建筑内部的供水需求，水泵需要长时间的连续工作，不仅仅能耗高，而且长时间的运行会导致水泵的使用寿命变短。

（2）高位水箱供水方案。高位水箱供水系统主要组成部分有水箱与水泵，而根据水箱供水方式的不同可细分为串联式给水、并联式给水、减压水箱供水以及减压阀门供水。高位水箱供水的原理是在建筑顶部设置高位水箱（见图1），通过安装在建筑内部的水泵向在建筑顶部设置的高位水箱中供水，以高位水箱的贮水功能为基础，对本分区的水压与供水量进行调节。高位水箱供水有以下几方面的优势：①高位水箱位置固定，可保持水压基本平衡；②贮水量大，可保证持续供水的可靠性；③高位水箱的容积大，一次性注满之后可使用较长时间，不需要水泵频繁的工作，降低能耗，延长水泵使用寿命；④安装简单、资金投入小。采用高位水箱供水也有一定的缺点：①增大建筑结构承受的荷载，导致建筑结构变复杂，不利于主体结构的工程造价；②高位水箱中的水储存时间长，卫生方面存在一定的隐患；③采用水泵对高位水箱进行供水，管道系统以及机电系统在运行过程中会产生振动以及噪音；④高位水箱体积大，占用建筑空间大。

图1 高位水箱

（3）减压分区供水方案。减压分区供水的原理：通过减压水箱或者减压阀进行减压，使用水泵将水注入在建筑最顶层设置的贮水装置中，对整个建筑进行分区，并在每个分区内都设计有专用的贮水装置，通过上一级的贮水装置向下一级中进行供水，进而达到对整个建筑进行供水的目的；或者是通过在两个相邻的高低分区之间设置减压阀，达到替代水箱的目的。在进行上区向下区送水时，水由主管线的减压阀降压之后流入下一层的给水管网。减压分区供水具有可靠度高，结构简单、维护方便、成本低的优点，由于不需要对每个分区都设置水箱，从而可以节省对建筑空间的占用。这种设计方案会导致建筑底部楼层水压损失大，水泵的能效大、工作效率低。

2.2 排水设计方案研究

在进行高层建筑排水设计时采用竖向分区方案，需选取合适的设计压力值。如若设计压力值过低，加之分区多，就会导致排水系统对设备、配件以及管线的需求量大，对工程造价不利，而且在后期的使用过程中，维护工程量大，设备、配件以及管材数量多，出现损坏需要进行维修更换的概率高；设计压力值高则会导致出现一些进行不分区排水出现的问题，如水流量大、噪音大等。所以在进行高层建筑排水系统的分区时要综合考虑建筑使用要求、管材的质量以及配件的额定工作压力等来进行设计压力值的选取。

3 结束语

高层建筑的给排水设计是高层建筑设计中的一项重要内容，随着新建建筑的高度不断增大，对给排水工程的要求也越来越高，导致给排水设计的重要性以及难度也越来越大。文章以高层建筑给排水工程特点为基础，对给排水设计工作的要点进行研究，并对给排水设计中使用的方案进行探讨，揭示每种方案的原理，并针对其优缺点进行研究，为给排水设计提供支持，具有一定的工程指导意义。