朱洪楚

南京市建筑设计研究院有限责任公司 江苏 南京 210000

随着城市化进程不断深入，我国超高层建筑工程建设数量逐渐增加，在一定程度上增加了工程给水、排水难度。为了保证给排水系统有效运行，需要设计人员严格遵循相关规范，做好给排水设计相关工作。超高层建筑给排水系统与传统低层建筑工程相比，运行要求相对较高，需要设计人员明确设计重点和难点，从多方面因素综合分析，做好给排水系统规划和设计工作。

一、超高层建筑给排水系统选择与分区

（一）高层建筑工程中的生活给水系统

现行的《建筑给排水设计规范》对建筑工程生活给水系统分区作出明确规定，需要设计人员严格按照相关规定进行设计。

首先，在生活给水系统设计中，需要对不同性质的用水区域进行明确区分。新时期背景下，各种类型超高层建筑工程大量涌现，其中包括功能单一的办公楼和住宅楼，也包括多种功能的综合楼，由于不同功能用水区域计费不尽相同，所以在给水系统设计方面也要做到相互独立。这就需要设计人员结合实际情况进行分析。通常情况下，生活用水可以分为以下几种：经营服务用水、居民用水、特种行业用水等。设计人员在区分给水系统前，需要全面了解地区收费范围以及相关标准，保证给水系统区分科学、合理。

其次，在完成给水系统区分工作后，需要针对性选择供水方式。《建筑给排水设计规范》中规定：如果建筑工程总高度超出100m，需要采用垂直串联供水方式。设计人员应该结合建筑工程不同功能，做到具体情况具体分析，合理选择供水方式。例如：某住宅共有三栋45层超高层建筑工程，平均每层高度为3m，总建筑高度为135m。在给排水设计中，将生活给水作出以下分区：A区为地下2层到地上二层，该区主要由市政给水管网供水。B区为地上3-15层，该区主要由B区变频泵组进行供水。C区为地上15层到35层，该区主要由C区变频泵组进行供水。D区为地上35-45层，该区主要由D区定去水泵加压到建筑工程顶部水箱进行供水。在该高层建筑工程供水方式选择过程中，需要考虑以下几种情况：

第一，相对于屋顶水箱供水方式而言，变频供水方式卫生条件更加良好，在条件允许的情况下需要优先采用变频供水方式。该工程在100m以下供水系统中均选用变频供水方式。

第二，变频供水水泵组在运行过程中，水流量的高峰值与低谷值差距越小，水泵组在高效区运行时间就会越长，能够充分满足节能需求。在该工程中，由于共水泵组需要为多个用户提供服务，所以流量较为均匀，高峰值与低谷值之间的差距也相对较小。

第三，共水泵组在运行过程中所负担的建筑工程层数，会直接受到给水器具承压性能的影响。《建筑给排水设计规范》中规定：积水器具最大承受压力应小于0.6MPa。

第四，由于该工程没有设置设备层，所以无法充分满足串联垂直给水需求，结合以往设计经验总结分析，大多数超高层建筑都没有设置设备层，如何能够有效落实串联垂直给水方式是现阶段亟待解决的一个问题。

第五，超高层建筑工程给水管道较长，压力也相对较大，在设计过程中需要充分保证给水安全性和稳定性。而选择高位水箱供水方式能够充分满足这一需求。并购且苏水泵能够在高效中长时间运行，如果供水区域较小，其在耗能方面也会与变频供水方式缩小差距。

（二）超高层建筑工程中的消防系统

1.消火栓系统

当前，超高层建筑工程消防系统大多选择临时高压给水系统供水方式。相关规定曾明确指出：消防栓栓口的静水压力需要低于1MPa，如果超出该数值，需要采用分区给水系统。所以在超高层建筑消火栓系统设计过程中，设计人员需要严格按照该条例进行分析，并利用减压阀、水泵等做好分区工作。

仍然以上文提到的45层超高层建筑为例进行分析，可以将消火栓系统的分为以下两个区：低区为1-25层，主要由地下室消防栓泵减压进行供水。高区为26-45层，主要由消火栓泵进行供水。这种分区不仅管路简单、控制系统边界、管径较少，而且无需设备层。但也存在一定弊端，就是需要具备质量较好的减压阀。

如果建筑工程高度接近或超过200m，会受几个高差影响，导致常见的管材设备在供水过程中产生压力极限，此时则不能单纯通过减压阀对消火栓系统进行分区。

例如：某高层建筑共50层，消火栓分区为：A区地下3层-地上7层。主要由地区消火栓泵经过减压阀进行供水。B区为8-25层，主要由低区消火栓泵进行直接供水。C区为26-37层，主要由高区消火栓泵经过减压阀进行供水。D区为38-50层，主要由高区消火栓泵进行直接供水。这种分区的优势在于降低消火栓泵的扬程，溶蚀满足管道及相关设备耐压等级需求。但也存在一定弊端，就是对控制系统要求较高，需要设置设备层，为管理增加难度。

2.自动喷水灭火系统

高层建筑工程设计相关规范明确提出：如果建筑工程总高度超过100m，需要设置自动喷水灭火系统。在设计过程中，设计人员需要严格按照《自动喷水灭火系统设计规范》展开各项工作，保证管道在运行过程中压力低于1.2MPa。在分区过程中需要结合不通报警阀负责楼层进行分析，尽可能保证生活给水系统和消火栓给水系统相互适应，避免管道过于复杂或分散。另外，在设计预作用系统和湿式系统时，需要保证一个报警阀控制的喷头数量低于800个，而干式系统报警阀控制的喷头数量要低于500个。同时保证所有报警阀供水组的最高位置和最毒位置相差距离小于50m。由于每个报警阀都要设置单独立管，如此会导致管道分散，为解决这一问题，需要设计人员将喷淋水泵和报警阀前的供水管道设计为竖向环状，从而满足自动喷水灭火系统设计需求。

二、超高层建筑工程级配水系统管材和设备选型

（一）管材选型

如果给水管在运行过程中压力超过1MPa，需要优先选择强度较高的金属管，通常不建议选择塑料管。即便塑料管的承压等级能够达到1.6-2.5Mpa，但在实际应用中也存在一定风险。常见的金属管有厚壁镀锌钢管、不锈钢钢管等，可以结合供水需求进行科学选择。另外，在生活给水系统管材选择过程中，需要充分考虑水资源卫生问题，可以选用涂塑料管等管材。为了保证管材密封性良好，需要选择法兰、焊接、沟槽等连接方式。除此之外，如果在给水设计中选择小于DN100的管材，需要采用螺纹连接方式。如果选择塑料管道，需要采用热熔连接方式，但热熔连接存在一定弊端，不能在高压管道系统中应用。

超高层建筑工程给排水管道选择多种多样，其中较为常见的有HDPE排水管道、PVC-U排水管道、球墨铸铁配水管道等。其中PVC-U排水管道自身强度较差，尤其采用成品胶粘结的管材在使用过程中极其容易产生脱落现象，所以尽量不使用。

（二）阀门选型

超高层建筑工程中给水系统下部分阀门在选型过程中，需要结合系统工作压力以及试验结果确定公称压力等级。如果给水系统没有设置安全泄漏装置，需要设计人员充分考虑水锤因素。

（三）水泵接合器选型

高层建筑给排水系统设计相关规范提出：室内消火栓系统和自动喷水灭火系统需要设置防火泵接合器。如果给排水系统有分区，需要设计人员在消防车供水压力范围内针对性设置消防水泵接合器。当前，我国出台的《消防水泵接合器安装》相关规范强调，消防水泵接合器只适用于消防系统压力低于1.6MPa情况下，如果超出该数值，但是又在消防车供水压力范围内，需要采用特别定制的水泵接合器。

三、超高层建筑工程给排水系统减压措施

超高层建筑工程的给排水系统，相对于常规建筑工程给排水系统而言大多处于高压运行状态，这也在一定程度上增加了运行不稳定因素，为了从根源上避免意外事故的发生，同时减少维修养护次数，需要采取针对性措施对给排水系统进行减压，具体分析如下：

（一）给水系统减压

针对超高层建筑给水系统，可以采用减压稳压消火栓、泄压阀、节流管、减压阀、安全阀等方式进行减压。上文提到。超高层建筑经常使用减压阀对给水系统进行分区，而用于分区的减压阀有两种，一种为比例式减压阀，另一种为可调式减压阀。后者压力调整范围通常在0.7MPa范围内，在对生活给水系统进行减压时，阀前和阀后的压力需要控制在0.4MPa以内。如果高层建筑工程内部要求环境尽可能安静，则阀前和阀后的压力需要控制在0.3MPa以内，另外，一个给水分区不可避免存在超压管段，此时也可以采用可调式减压阀进行减压。通常情况下，如果管径大于DN50，可以采用先导式可调节减压阀，如果管径小于或等于DN50，也采用直接式可调节减压阀。消防给水系统在减压方面与生活给水系统大致相同，也需要采用减压阀分区，其不同点为消防给水系统采用的减压阀需要成组设置，而生活给水系统减压阀既可以成组设置，也可以单独设置，成组设置即备用设置，如果不采用成组设置方式，需要保证减压阀失效时，管道压力低于卫生器具可承受压力。上文提到，卫生器具最大承压力在0.6MPa范围内。

（二）排水系统减压

为了避免超高层建筑水流高速下落，导致排水管道受到冲击发生损坏，需要采用针对性减压方式降低水流冲击力。当前排水系统设计中，较为常见的减压方式有弯道偏执、乙字弯等方式，在条件允许的情况下也可以采用苏维托系统和螺旋消音排水管道。另外，在管道弯折位置，需要做好支墩或支架，避免水流高速流动产生冲击损坏管道，从而充分发挥高层建筑工程中排水管道的作用和功能。

结束语

综上所述，由于超高层建筑高度较高，所以管路系统的内压力也会相对较大，这也对给排水系统设计提出了较高要求。如果设计人员设计不当，会为给排水设计增加安全隐患，容易产生各种事故，所以本文从给排水系统分区、设备管材选型等方面入手，提出几点给排水系统设计方法，旨在为提高建筑工程功能性和实用性奠定基础。