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摘要：给排水系统是高层建筑的重要部分。给排水系统设计、施工是否合理、合格，将很大程度地决定用户的使用情况。本文就高层建筑的给排水系统地设计与施工中容易出现的问题做了简单的分析与探讨。
关键词：高层建筑给排水；设计；施工
中图分类号：TU208文献标识码： A
一、高层建筑的给排水特点概述
高层建筑的给排水工程具有以下特点：必须有可靠的水源，合理的管网；必须进行合理的竖向分区；应力于消防自救；必须有可靠的排水系统；必须严格采取防震、防噪音、防水锤、防沉降等；工作量大，施工难度大。
二、高层建筑给水的弊端
1）必须采用高压管材、零件及配水器材，使设备材料费用增加；
2）容易产生水锤及水锤噪声，配水龙头、阀门等附件易被磨损，使用寿命缩短；
3）低层水龙头的流出水头过大，不仅使水流形成射流喷溅，影响使用，而且管道内流速增加，导致产生流水噪声、振动噪声。
三、高层建筑给水系统的分区
1、竖向分区：高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向区分时应选择合理的分区压力，压力过高，上面的问题得不到解决，压力过低，则会增添分区的数量以及给水的设备，管道成本和管道维修工作的难度相应增加。因此设计时，应根据使用要求、器具承受力以及管材质量，并结合建筑层数来划分给水系统的竖向区分。
2、建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式。建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。
四、高层建筑给水方式的选择
1、高位水箱供水方式
1）高位水箱串联供水方式：供水设备分区设置，下一区水箱供水设备供上一区用水。该方法优点：使用的管道短，管材管件设备无需承受高压，减少了投资成本；总体耗能少；缺点：供水可靠性差，一旦下层发生故障则其上面的所有楼层均不能正常用水，影响面大；维护管理不便；楼层水箱过大，楼层结构要求高；设置楼层中间供水设备，需要防震动、防噪音、防漏水设施。
2）高位水箱并联供水方式：在各分区独立设水箱，供水设备集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。优点是独立的分区系统，干扰小，压力稳定，供水安全可靠； 供水设备集中，便于施工安装和维护管理；供水效率高，运行经济；水箱容积小，利于结构设计；缺点是管线长，管件多，结构复杂，且承高压造成一次性设备投资增加；楼层设置水箱，占楼层面积。
3）减压水箱供水方式 ：高层建筑的用水量由底层或地下室供水设备供水提升至屋顶总水箱，再送至各分区减压水箱。优点为供水设备集中且少，管道简单，一次性投资少，利于维护和管理；设备用房小，楼层减压水箱容积小，有利于楼层结构设计；其缺点为最高层设置总水箱并供水，对结构要求高，不利于抗震要求；各分区减压水箱用水来自最高层总水箱，能源浪费严重；楼层设置水箱，占用面积；供水可靠性不如并联方式。
4）减压阀供水方式：用减压阀代替减压水箱，分区供水。优势是因为减压阀代替来楼层水箱，减少占用面积，提高了经济效益。其缺点为减压阀是易损设备，若出现问题，会造成下层压力超高，发生安全事故，因此设计时减压阀应两套并列安装（一用一备），减压通路两侧都辅以闸阀或蝶阀，可启闭任一减压通道，为使并列的两套减压阀通道能正常工作，常规一个月轮流交换一次，搁置时间过长减压通道死水结垢，减压元件会卡住失效。
2、无水箱给水方式
根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，利用变频给水设备来自动调整出流量并使供水设备具有较高工作效率。
1）变频供水设备并列供水方式
2）变频供水设备减压阀供水方式
该方式的优点是：不需高位水箱，不占建筑面积。缺点是：供水设备一次性投资大，设备维修复杂，管理水平要求高。
五、高层建筑消防给水系统
1、高层建筑的消防特点
我国普通消防车的服务高度为24m，对于有消防云梯的消防车服务高度为30~48m，因此对于高层建筑而言，一旦发生火灾，很难靠外部力量进行扑救，立足自救显得尤为重要。高层建筑室内消防设备应具备独立扑灭室内火灾的能力，同时设置自动喷水灭火装置，加强火灾自动探测、报警能力，加强扑灭初期火灾的消防设备非常重要。
2、消火栓给水系统的给水方式与选择
1）不分区给水方式
当建筑高度不超过70m时，采用不分区的给水方式，即设置屋面水箱和一组消防水泵，水泵从消防水池抽水供室内消火栓系统，高位消防水箱储存10min初期消防用水量。当高位消防水箱的高度无法满足最不利消火栓的水压要求时，在高位消防水箱的出水管上设增压泵和气压罐，以满足消防的水压要求。
2）分区给水方式
此种方式一般用于建筑高度超过70m的高层建筑，分区给水系统有并联分区供水系统和串联分区供水系统两种形式。其中并联供水系统按照水泵和管网又分为水泵并联分区供水系统和管网并联分区供水系统。
水泵并联形式即高区和低区分别设置水泵。因多了消防水泵和豎管，故造价较高，占地面积大。其优点是各区水泵单独运行，系统可靠性较好。
管网并联形式即供水竖管直接到高区，只设置一组消防水泵，水泵扬程以高区校核，在高区以下区经过减压阀后再接入管网。此种方式系统简单，水泵机组少，占地面积小，节约造价，也比较利于设计和施工。不足之处是由于只设置一套消防水泵，可靠性降低。另一个问题是，对通过减压阀的水流的水质要求较高，消防给水管道一般采用镀锌钢管，往往因长时间不运行而受到锈蚀，产生铁锈等。一旦使用容易堵塞减压阀前的过滤器或减压阀，对灭火产生严重影响。考虑到这点，首先从设计上应优先采用耐腐蚀的管材、管件和阀门等，其次加强日常管理工作，保证较好的水质。
串联供水方式即供水竖管到中间水箱，再通过水泵抽取中间水箱水至高区，各区水泵分别串联加压，水泵工作压力小，运行安全可靠。该系统的缺点是占用上层使用面积，易产生噪声和二次污染，投资大，设备分散，维护管理不便。同时，由于上区供水受下区给水的影响，安全性较差。但在一些超高层建筑中，尤其是高区不在消防车供水范围内的超高层建筑使用较多。
高层建筑消防给水系统的给水方式主要由建筑高度确定：当建筑高度小于70m时，采用不分区的给水方式；当建筑高度为70~130m时，可采用减压阀给水方式或并联给水方式；当建筑高度为130~250m时，下面两个分区可采用减压阀给水方式或并联给水方式，下面各分区采用串联给水方式及与其它给水方式相结合；当建筑高度大于250m时，给水系统总体是串联给水方式，还应采取特殊的措施。
3、自动喷水灭火系统的给水方式与消火栓给水系统基本相同。两个系统的竖向分区相同，可共用高位水箱，充分利用设备层，这样管理方便，安全性更好。
六、高层建筑室内排水设计
污水在排水立管中的流动，是一种极不稳定的气——水两相流。在高层建筑中，由于排水立管长、水量大、流速高，往往引起管道内的气压极大波动。从而使下水道中的臭气侵入室内，污染环境。实践和理论都说明：高层建筑排水系统功能的优劣，在很大程度上取决于排水管道通气系统设置是否合理。
试验证明，污水在垂直立管中向下流动时，管内负压的最大值出现在立管长度的 1/ 3 处 ，正压的最大值出现在立管的出户管的上一层 (3 m )中。这是因为地下横管中的水流由于呈冲激流而形成气阻产生回压，以及水流的能量形式由动能转换成压能的缘故。为了确保每个卫生设备都保持适当的水封，就必须限制管道内部压力的波动，解决好排水立管通气能力间题。排水系统必须设专用通气立管，每隔两层设结合通气管。
七、高层建筑雨水排水设计
高层建筑在雨水排水设计时常会出现以下问题：
1、高层建筑重力流雨水排水管材选用不当
常见的错误是:高层建筑重力流雨水管选用普通PVC-U排水管。普通PVC-U排水管承压较小，承受不了满管时的水压，不适合高层建筑排水系统。高层建筑雨水管应采用承压塑料管、金属管及钢塑复合管。
2、屋顶雨水、阳台雨水、家用空调凝结水的排放问题
阳台排水系统应单独设置，立管底部应间接排水，一律排入明沟、水封窨井等。这样能杜绝屋面雨水从阳台地漏溢出，也能防止异味气体阳台地漏逸出。家用空调凝结水的排水管也可参照阳台排水管的设置。
八、结语
高层建筑的给排水设计与普通建筑在消防，生活供水，排水等多方面的要求都是不大一样的，设计不仅要按照规范要求，设计者还需要从给排水管道的合理设计，美观上面来考虑。高层建筑的质量要求也是更加的严格设计时要考虑的全面一些，这样可以为工程的施工质量打下良好的基础。随着科学技术的发展，高层建筑的给排水的发展趋势也会向人性化，绿色节能化，智能化的方向发展。
【参考文献】
1.袁文蔚，高层住宅给排水及消防系统的设计，安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2004，（4）
2.胡斌东，关于高层建筑给排水设计的思考，甘肃科技 2003，（11）
3.中国建筑标准设计研究院，全国民用建筑工程设计技术措施：节能专篇：给水排水，中国计划出版社，2007
关键词：高层建筑给排水；设计；施工
中图分类号：TU208文献标识码： A
一、高层建筑的给排水特点概述
高层建筑的给排水工程具有以下特点：必须有可靠的水源，合理的管网；必须进行合理的竖向分区；应力于消防自救；必须有可靠的排水系统；必须严格采取防震、防噪音、防水锤、防沉降等；工作量大，施工难度大。
二、高层建筑给水的弊端
1）必须采用高压管材、零件及配水器材，使设备材料费用增加；
2）容易产生水锤及水锤噪声，配水龙头、阀门等附件易被磨损，使用寿命缩短；
3）低层水龙头的流出水头过大，不仅使水流形成射流喷溅，影响使用，而且管道内流速增加，导致产生流水噪声、振动噪声。
三、高层建筑给水系统的分区
1、竖向分区：高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向区分时应选择合理的分区压力，压力过高，上面的问题得不到解决，压力过低，则会增添分区的数量以及给水的设备，管道成本和管道维修工作的难度相应增加。因此设计时，应根据使用要求、器具承受力以及管材质量，并结合建筑层数来划分给水系统的竖向区分。
2、建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式。建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。
四、高层建筑给水方式的选择
1、高位水箱供水方式
1）高位水箱串联供水方式：供水设备分区设置，下一区水箱供水设备供上一区用水。该方法优点：使用的管道短，管材管件设备无需承受高压，减少了投资成本；总体耗能少；缺点：供水可靠性差，一旦下层发生故障则其上面的所有楼层均不能正常用水，影响面大；维护管理不便；楼层水箱过大，楼层结构要求高；设置楼层中间供水设备，需要防震动、防噪音、防漏水设施。
2）高位水箱并联供水方式：在各分区独立设水箱，供水设备集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。优点是独立的分区系统，干扰小，压力稳定，供水安全可靠； 供水设备集中，便于施工安装和维护管理；供水效率高，运行经济；水箱容积小，利于结构设计；缺点是管线长，管件多，结构复杂，且承高压造成一次性设备投资增加；楼层设置水箱，占楼层面积。
3）减压水箱供水方式 ：高层建筑的用水量由底层或地下室供水设备供水提升至屋顶总水箱，再送至各分区减压水箱。优点为供水设备集中且少，管道简单，一次性投资少，利于维护和管理；设备用房小，楼层减压水箱容积小，有利于楼层结构设计；其缺点为最高层设置总水箱并供水，对结构要求高，不利于抗震要求；各分区减压水箱用水来自最高层总水箱，能源浪费严重；楼层设置水箱，占用面积；供水可靠性不如并联方式。
4）减压阀供水方式：用减压阀代替减压水箱，分区供水。优势是因为减压阀代替来楼层水箱，减少占用面积，提高了经济效益。其缺点为减压阀是易损设备，若出现问题，会造成下层压力超高，发生安全事故，因此设计时减压阀应两套并列安装（一用一备），减压通路两侧都辅以闸阀或蝶阀，可启闭任一减压通道，为使并列的两套减压阀通道能正常工作，常规一个月轮流交换一次，搁置时间过长减压通道死水结垢，减压元件会卡住失效。
2、无水箱给水方式
根据给水系统中用水量情况自动改变水泵的转速，利用变频给水设备来自动调整出流量并使供水设备具有较高工作效率。
1）变频供水设备并列供水方式
2）变频供水设备减压阀供水方式
该方式的优点是：不需高位水箱，不占建筑面积。缺点是：供水设备一次性投资大，设备维修复杂，管理水平要求高。
五、高层建筑消防给水系统
1、高层建筑的消防特点
我国普通消防车的服务高度为24m，对于有消防云梯的消防车服务高度为30~48m，因此对于高层建筑而言，一旦发生火灾，很难靠外部力量进行扑救，立足自救显得尤为重要。高层建筑室内消防设备应具备独立扑灭室内火灾的能力，同时设置自动喷水灭火装置，加强火灾自动探测、报警能力，加强扑灭初期火灾的消防设备非常重要。
2、消火栓给水系统的给水方式与选择
1）不分区给水方式
当建筑高度不超过70m时，采用不分区的给水方式，即设置屋面水箱和一组消防水泵，水泵从消防水池抽水供室内消火栓系统，高位消防水箱储存10min初期消防用水量。当高位消防水箱的高度无法满足最不利消火栓的水压要求时，在高位消防水箱的出水管上设增压泵和气压罐，以满足消防的水压要求。
2）分区给水方式
此种方式一般用于建筑高度超过70m的高层建筑，分区给水系统有并联分区供水系统和串联分区供水系统两种形式。其中并联供水系统按照水泵和管网又分为水泵并联分区供水系统和管网并联分区供水系统。
水泵并联形式即高区和低区分别设置水泵。因多了消防水泵和豎管，故造价较高，占地面积大。其优点是各区水泵单独运行，系统可靠性较好。
管网并联形式即供水竖管直接到高区，只设置一组消防水泵，水泵扬程以高区校核，在高区以下区经过减压阀后再接入管网。此种方式系统简单，水泵机组少，占地面积小，节约造价，也比较利于设计和施工。不足之处是由于只设置一套消防水泵，可靠性降低。另一个问题是，对通过减压阀的水流的水质要求较高，消防给水管道一般采用镀锌钢管，往往因长时间不运行而受到锈蚀，产生铁锈等。一旦使用容易堵塞减压阀前的过滤器或减压阀，对灭火产生严重影响。考虑到这点，首先从设计上应优先采用耐腐蚀的管材、管件和阀门等，其次加强日常管理工作，保证较好的水质。
串联供水方式即供水竖管到中间水箱，再通过水泵抽取中间水箱水至高区，各区水泵分别串联加压，水泵工作压力小，运行安全可靠。该系统的缺点是占用上层使用面积，易产生噪声和二次污染，投资大，设备分散，维护管理不便。同时，由于上区供水受下区给水的影响，安全性较差。但在一些超高层建筑中，尤其是高区不在消防车供水范围内的超高层建筑使用较多。
高层建筑消防给水系统的给水方式主要由建筑高度确定：当建筑高度小于70m时，采用不分区的给水方式；当建筑高度为70~130m时，可采用减压阀给水方式或并联给水方式；当建筑高度为130~250m时，下面两个分区可采用减压阀给水方式或并联给水方式，下面各分区采用串联给水方式及与其它给水方式相结合；当建筑高度大于250m时，给水系统总体是串联给水方式，还应采取特殊的措施。
3、自动喷水灭火系统的给水方式与消火栓给水系统基本相同。两个系统的竖向分区相同，可共用高位水箱，充分利用设备层，这样管理方便，安全性更好。
六、高层建筑室内排水设计
污水在排水立管中的流动，是一种极不稳定的气——水两相流。在高层建筑中，由于排水立管长、水量大、流速高，往往引起管道内的气压极大波动。从而使下水道中的臭气侵入室内，污染环境。实践和理论都说明：高层建筑排水系统功能的优劣，在很大程度上取决于排水管道通气系统设置是否合理。
试验证明，污水在垂直立管中向下流动时，管内负压的最大值出现在立管长度的 1/ 3 处 ，正压的最大值出现在立管的出户管的上一层 (3 m )中。这是因为地下横管中的水流由于呈冲激流而形成气阻产生回压，以及水流的能量形式由动能转换成压能的缘故。为了确保每个卫生设备都保持适当的水封，就必须限制管道内部压力的波动，解决好排水立管通气能力间题。排水系统必须设专用通气立管，每隔两层设结合通气管。
七、高层建筑雨水排水设计
高层建筑在雨水排水设计时常会出现以下问题：
1、高层建筑重力流雨水排水管材选用不当
常见的错误是:高层建筑重力流雨水管选用普通PVC-U排水管。普通PVC-U排水管承压较小，承受不了满管时的水压，不适合高层建筑排水系统。高层建筑雨水管应采用承压塑料管、金属管及钢塑复合管。
2、屋顶雨水、阳台雨水、家用空调凝结水的排放问题
阳台排水系统应单独设置，立管底部应间接排水，一律排入明沟、水封窨井等。这样能杜绝屋面雨水从阳台地漏溢出，也能防止异味气体阳台地漏逸出。家用空调凝结水的排水管也可参照阳台排水管的设置。
八、结语
高层建筑的给排水设计与普通建筑在消防，生活供水，排水等多方面的要求都是不大一样的，设计不仅要按照规范要求，设计者还需要从给排水管道的合理设计，美观上面来考虑。高层建筑的质量要求也是更加的严格设计时要考虑的全面一些，这样可以为工程的施工质量打下良好的基础。随着科学技术的发展，高层建筑的给排水的发展趋势也会向人性化，绿色节能化，智能化的方向发展。
【参考文献】
1.袁文蔚，高层住宅给排水及消防系统的设计，安徽建筑工业学院学报：自然科学版，2004，（4）
2.胡斌东，关于高层建筑给排水设计的思考，甘肃科技 2003，（11）
3.中国建筑标准设计研究院，全国民用建筑工程设计技术措施：节能专篇：给水排水，中国计划出版社，2007