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摘要：
消防和给排水设计是高层建筑设计施工的重要方面。本文在分析高层建筑消防给排水工程设计特点的基础上，从建筑给水、建筑排水、消防系统等方面进行了探讨。
关键词：高层建筑 消防 给水系统 排水系统
中图分类号：TU97文献标识码： A
1 引言
近年来，由于经济的迅速发展和城镇化建设的不断推进，高层建筑的高度也在不断增加。与此同时，人们也在不断追求建筑的完善，这就对建筑的给水系统、排水系统和消防系统提出了更高的要求。本人结合多年从事建筑消防和给排水设计的工作实践经历，结合高层建筑消防给排水工程设计的特点，对给水系统、排水系统和消防系统等方面进行了探讨。
2 高层建筑给排水消防工程设计的特点
高层建筑与一般多层建筑相比，在给水排水工程方面，设计的基本理论和计算方法基本上是相同的。但是，由于高层建筑层数多、高度大、功能广、结构复杂，振动源多、用水要求高等特点，高层建筑给水排水工程在技术难度上，远远超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴。
与低层建筑给水排水消防工程相比，高层建筑给水排水消防工程具有以下特点。
（1）高层建筑具有层数多、高度大的特点。高层建筑尤其是超高层建筑给水排水消防系统静水压力非常大，供水系统进行合理的竖向分区就显得尤为重要。合理的竖向分区不但降低了静水压力，而且避免了采用分区过小时管道及配件容易被破坏以及对使用带来的不便。
（2)高层建筑功能复杂，容易引发火灾。而且一旦发生火灾，火势蔓延速度非常快，危险性大，扑救难度大。因此，施工要求相比低层建筑要求高得多和高层建筑消防系统的设计，按高规要求设置安全可靠的消防系统，满足各类的消防要求。
（3)高层建筑的排水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，必须要具备安全和可靠的水源。以及经济合理的给排水形式，并处理好管道的通气问题，保证供水安全可靠。
（4)高层建筑对防噪音、防震要求较高，必须考虑设备和管道的防振动和噪声的技术措施，因为高层建筑动力设备及种类繁多，管线长，噪声源和振动源多，易产生振动和噪声。因此，高层建筑管道应采取防震、防噪、防压力过高等措施，以保证不影响周围环境。
3 给水系统
目前，我国常用的给水方式包括高位水箱给水方式、减压分区给水方式、水泵气压罐给水方式、变频泵无水箱给水方式、无负压供水方式。
3.1 高位水箱给水方式
高位水箱给水方式包括水泵和水箱。又可分为串联供水式、并联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱内储备一定水量，使水压稳定，增加供水安全，设备费和运营维护费用较低，但是此供水方式也有其缺点，由于消防水箱内是死水，可能造成水质污染。
3.2 减压分区给水方式
减压分区给水方式是依靠减压阀或各区的减压水箱进行减压。其工作过程是：各区分别设置水箱，水泵将水抽入最上层的水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压，或者设置减压阀减压。供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不需设置水箱，提高了建筑面积的利用率。缺点是下区供水压力损失大，水泵能耗较大。
3.3 变频泵无水箱给水方式
这种方式在我国应用相当普遍。变频调速水泵工作原理是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调节。该方式的首要优点是节能。此外，在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化随时调整电机的转速，既能保证运行的可靠性又延长设备使用寿命，还可以实现调速全自动化。变频调速水泵的也有缺点，变频器价格昂贵，变频器易受外界电池干扰，影响正常运行。变频供水既能够节能又能保证水质，因此相比其他给水方式优势明显。
3.4 水泵气压罐给水方式
水泵气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。气压罐是一个钢制密闭容器，其工作原理是：在供水时，利用容器内可压缩的空气存储和调节水量，压缩空气将储水压送到一定的高度，达到节能的目的。气压罐供水水质不易受污染，较易实现自动控制，基建费用比较低。缺点是压缩气体所提供的供水压力不稳，常出现波动，储水较少，因而水泵启动频繁，增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命。
4 排水系统
排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通氣管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。建筑排水系统主要包括生活污水、生活废水、屋面及阳台雨水。
4.1 中水系统
中水系统是用各种物理、化学、生物等手段对工业所排出的废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的。随着研究的不断深入，人们对中水回用于建筑对公众健康所带来的潜在危险提出了质疑，另外由于增加中水处理系统，引起使用造价和维护成本的提高，也需要在设计施工中加以综合考虑。
4.2 同层排水
同层排水是指管道在本层内敷设，采用了一个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯，一旦发生堵塞，本层内就能清理、疏通。其优点是可以相对灵活地设置卫生洁具的摆放位置，能减少噪音，创造相对安静的生活环境。同层排水设计需要考虑管材材质的密封性，抵抗外力破坏，在施工安装时一般采用热熔对焊。
4.3 排水通气技术
通气技术主要目的是提供排水中气体的散逸，达到透气的作用，防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，确保空气的循环，保持排水迅速通畅、安静。我国有针对不同建筑的五级标准，即伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管。通气阀是一种减少伸顶通气、替代专用通气管系通气功能的阀件，采用优质塑料和橡胶制作。
5 消防系统
5.1 消火栓系统
室内消火栓是消防水灭火系统设计中最基本的设备，但是火灾一旦发生，它却是起到了必不可少的关键作用。
在高层建筑的消火栓系统设计中，室外消防用水量应按建筑总体积计算，避免把各幢分开计算。设计人员要根据建筑物的体积选择室外的消火栓用水量设计参数，并严格遵循规范的规定: “室外消火栓用水量应按消防需水量最大的一座建筑物或一个防火分区的计算”，按规范设定建筑防火设计类别，室内消火栓用水量和确定室外。应注意高层建筑消火栓压力超压后,要采用减压稳压的消火栓。
水泵接合器位置事合理布置，其数量应按室内消防用水量计算确定，每个水泵接合器流量宜按10L/S~15L/S计算。
5.2自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。
在发生火灾时，自动喷水灭火系统喷头动作向消防中心显示着火区域位置，湿式报警阀处的压力开关动作自动启动喷水泵并向消防中心报警。消防的水泵启动前，首先要满足灭火系统的水压要求，增压水泵的出水量应达到自动喷水灭火系统要求喷头数的用水量，并把增压水泵设置在屋顶，尽量轻载启动，启动的速度能满足火灾扑救的需要。自动喷水灭火系统报警阀门安装前要进行测试，如果出现渗漏，火灾报警不准确,造成系统误动作。
结语:
建筑业的发展给建筑给排水技术提出了更高的要求，为了适应高层建筑的发展，高层建筑消防和给排水设计也应不断创新和发展。
参考文献：
[1] 邓防震：住宅建筑给水排水设计中常见的问题
[2] GB 50045一95 高层民用建筑设计防火规范
[3] 严煦世，范瑾初．给水工程
消防和给排水设计是高层建筑设计施工的重要方面。本文在分析高层建筑消防给排水工程设计特点的基础上，从建筑给水、建筑排水、消防系统等方面进行了探讨。
关键词：高层建筑 消防 给水系统 排水系统
中图分类号：TU97文献标识码： A
1 引言
近年来，由于经济的迅速发展和城镇化建设的不断推进，高层建筑的高度也在不断增加。与此同时，人们也在不断追求建筑的完善，这就对建筑的给水系统、排水系统和消防系统提出了更高的要求。本人结合多年从事建筑消防和给排水设计的工作实践经历，结合高层建筑消防给排水工程设计的特点，对给水系统、排水系统和消防系统等方面进行了探讨。
2 高层建筑给排水消防工程设计的特点
高层建筑与一般多层建筑相比，在给水排水工程方面，设计的基本理论和计算方法基本上是相同的。但是，由于高层建筑层数多、高度大、功能广、结构复杂，振动源多、用水要求高等特点，高层建筑给水排水工程在技术难度上，远远超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴。
与低层建筑给水排水消防工程相比，高层建筑给水排水消防工程具有以下特点。
（1）高层建筑具有层数多、高度大的特点。高层建筑尤其是超高层建筑给水排水消防系统静水压力非常大，供水系统进行合理的竖向分区就显得尤为重要。合理的竖向分区不但降低了静水压力，而且避免了采用分区过小时管道及配件容易被破坏以及对使用带来的不便。
（2)高层建筑功能复杂，容易引发火灾。而且一旦发生火灾，火势蔓延速度非常快，危险性大，扑救难度大。因此，施工要求相比低层建筑要求高得多和高层建筑消防系统的设计，按高规要求设置安全可靠的消防系统，满足各类的消防要求。
（3)高层建筑的排水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，必须要具备安全和可靠的水源。以及经济合理的给排水形式，并处理好管道的通气问题，保证供水安全可靠。
（4)高层建筑对防噪音、防震要求较高，必须考虑设备和管道的防振动和噪声的技术措施，因为高层建筑动力设备及种类繁多，管线长，噪声源和振动源多，易产生振动和噪声。因此，高层建筑管道应采取防震、防噪、防压力过高等措施，以保证不影响周围环境。
3 给水系统
目前，我国常用的给水方式包括高位水箱给水方式、减压分区给水方式、水泵气压罐给水方式、变频泵无水箱给水方式、无负压供水方式。
3.1 高位水箱给水方式
高位水箱给水方式包括水泵和水箱。又可分为串联供水式、并联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱内储备一定水量，使水压稳定，增加供水安全，设备费和运营维护费用较低，但是此供水方式也有其缺点，由于消防水箱内是死水，可能造成水质污染。
3.2 减压分区给水方式
减压分区给水方式是依靠减压阀或各区的减压水箱进行减压。其工作过程是：各区分别设置水箱，水泵将水抽入最上层的水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压，或者设置减压阀减压。供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不需设置水箱，提高了建筑面积的利用率。缺点是下区供水压力损失大，水泵能耗较大。
3.3 变频泵无水箱给水方式
这种方式在我国应用相当普遍。变频调速水泵工作原理是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调节。该方式的首要优点是节能。此外，在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化随时调整电机的转速，既能保证运行的可靠性又延长设备使用寿命，还可以实现调速全自动化。变频调速水泵的也有缺点，变频器价格昂贵，变频器易受外界电池干扰，影响正常运行。变频供水既能够节能又能保证水质，因此相比其他给水方式优势明显。
3.4 水泵气压罐给水方式
水泵气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。气压罐是一个钢制密闭容器，其工作原理是：在供水时，利用容器内可压缩的空气存储和调节水量，压缩空气将储水压送到一定的高度，达到节能的目的。气压罐供水水质不易受污染，较易实现自动控制，基建费用比较低。缺点是压缩气体所提供的供水压力不稳，常出现波动，储水较少，因而水泵启动频繁，增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命。
4 排水系统
排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通氣管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。建筑排水系统主要包括生活污水、生活废水、屋面及阳台雨水。
4.1 中水系统
中水系统是用各种物理、化学、生物等手段对工业所排出的废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的。随着研究的不断深入，人们对中水回用于建筑对公众健康所带来的潜在危险提出了质疑，另外由于增加中水处理系统，引起使用造价和维护成本的提高，也需要在设计施工中加以综合考虑。
4.2 同层排水
同层排水是指管道在本层内敷设，采用了一个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯，一旦发生堵塞，本层内就能清理、疏通。其优点是可以相对灵活地设置卫生洁具的摆放位置，能减少噪音，创造相对安静的生活环境。同层排水设计需要考虑管材材质的密封性，抵抗外力破坏，在施工安装时一般采用热熔对焊。
4.3 排水通气技术
通气技术主要目的是提供排水中气体的散逸，达到透气的作用，防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，确保空气的循环，保持排水迅速通畅、安静。我国有针对不同建筑的五级标准，即伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管。通气阀是一种减少伸顶通气、替代专用通气管系通气功能的阀件，采用优质塑料和橡胶制作。
5 消防系统
5.1 消火栓系统
室内消火栓是消防水灭火系统设计中最基本的设备，但是火灾一旦发生，它却是起到了必不可少的关键作用。
在高层建筑的消火栓系统设计中，室外消防用水量应按建筑总体积计算，避免把各幢分开计算。设计人员要根据建筑物的体积选择室外的消火栓用水量设计参数，并严格遵循规范的规定: “室外消火栓用水量应按消防需水量最大的一座建筑物或一个防火分区的计算”，按规范设定建筑防火设计类别，室内消火栓用水量和确定室外。应注意高层建筑消火栓压力超压后,要采用减压稳压的消火栓。
水泵接合器位置事合理布置，其数量应按室内消防用水量计算确定，每个水泵接合器流量宜按10L/S~15L/S计算。
5.2自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。
在发生火灾时，自动喷水灭火系统喷头动作向消防中心显示着火区域位置，湿式报警阀处的压力开关动作自动启动喷水泵并向消防中心报警。消防的水泵启动前，首先要满足灭火系统的水压要求，增压水泵的出水量应达到自动喷水灭火系统要求喷头数的用水量，并把增压水泵设置在屋顶，尽量轻载启动，启动的速度能满足火灾扑救的需要。自动喷水灭火系统报警阀门安装前要进行测试，如果出现渗漏，火灾报警不准确,造成系统误动作。
结语:
建筑业的发展给建筑给排水技术提出了更高的要求，为了适应高层建筑的发展，高层建筑消防和给排水设计也应不断创新和发展。
参考文献：
[1] 邓防震：住宅建筑给水排水设计中常见的问题
[2] GB 50045一95 高层民用建筑设计防火规范
[3] 严煦世，范瑾初．给水工程