高层建筑给排水及消防系统设计

王伟

【摘 要】:高层建筑因为层数多、用水要求高、排水量大等特点，对给水排水工程设计、施工、管理及消防系统等方面的要求越来越高，本文结合笔者自身多年的施工经验，针对高层住宅建筑给水排水设计中遇到的问题，分析如何加强消防系统建设，保证建筑的工程质量和住户的生活质量。

【关键词】：高层建筑；给排水设计；消防系统

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着社会的飞速发展，人们对建筑的要求越来越高，高层住宅建筑给排水工程设计与住宅居民的生活紧密相连。因此，高层住宅建筑给排水设计是否安全、合理，是保证高层建筑质量和住户生活质量的关键。然而，在目前的高层住宅建筑给排水设计中，总有一些突出问题亟需解决。必须努力设计出细腻、方便、可靠计划，在不断的创新中摸索着前进。

一、高层建筑给排水系统的构成及功能

高层建筑给水系统包括：管道系统、卫生设备系统、配水系统、加压系统、引入系统、加热系统、调控系统、水箱系统、储水池系统、计量系统；高层建筑排水系统包括：污水管理系统、通气管系统、水封系统、雨水系统、处理系统。

1、高层住宅建筑的给排水工程与多层、低层建筑的给排水工程相比，基本的理论和计算方法是一致的，但因高层建筑层数多，高度大，结构复杂。近年来建筑给水工程设计方法得到改进。

高层住宅建筑供水中，因市政管网供水压力的原因影响，很难做到全部直接供水，必须对生活用水进行提升或加压处理。高层建筑一般使用高位水箱供水，供水压力相对比较稳定。高层住宅楼给排水设计时可以查看设计图纸，根据建筑物的布置及楼层的承载力情况，考虑水箱本身占用的建筑面积来确定供水方式。在楼层中间没有建筑面积可允许安置水箱，串联供水不可实现，因此高区的供水应在地面用泵抽升到高区水箱。

室内排水系统为污水、废水合流系统，地上部分直接排出室外，地下部分分段设置集水坑把地下室污水、废水汇集于坑内，再利用潜水泵将污水由集水坑自动控制提升至室外。为了保持排水系统内的空气压力与大气压取得平衡，使排水管内排水畅通无阻，应向排水管内通入空气，保持管内空气新鲜，防止因室外管道系统积聚过多的有害气体伤害到养护人员、腐蚀管道和引发火灾等隐患。

（1）、厨房、卫生间。污水管一般设置在外墙，高层住宅粪便污水应设专用通气立管，洗衣机与厨房的排水立管应满足排水量要求。住宅卫生间一般要做降板，降板净空高度不低于350毫米。厨房可以不设置地漏，也没必要做降板，洗涤池的废水直接从楼板面上200毫米处接入厨房污水立管。

（2）、阳台雨水。高层住宅建筑阳台应单独设置雨水管，且不能直接排放，但相关规定没有规范如何处理那么多雨水管的间接排放。

（3）、化粪池。常用的国标三级化粪池很多人都很熟悉，知道如何设计，但在一些地区要求设置无动力微型生活污水处理装置来替代传统国标三级化粪池，该装置占地面积比较大，一定要考虑足够的空地位置。

（4）、空调冷凝水。虽然国内目前还没有相关规范，但空调冷凝水也应适当采取间接排水，否则同样会出现臭气进入室内的问题。如果室外空调机旁设有雨水地漏装置，可以将冷凝水直接排入地漏内；如果附近没有地漏，则应当设置DN32的专用空调冷凝水排水立管，管材通常采用塑料管。

3、给排水管道材料的选择

高层建筑，特别是超高层建筑，给排水管道承受的压力较大，因此应对管道材料做多方面比较与选择。自动喷水灭火系统、室内消火栓系统一般选用内外壁热镀锌钢管；生活给水系统中承压较高的主管建议采用钢塑复合管或者不锈钢管，入户管道可采用塑料给水管；排水立管一般采用普通UPVC管，对于楼层较多的建筑，则应当采用管内壁设有螺纹的UPVC管，增加管材内壁的粗糙度，以降低水流下降的速度；对建筑高度超过100m的高层建筑，排水管应采用柔性接口机制排水铸铁管；转换层内的排水横管可采用柔性接口机制排水铸铁管。

二、给水系统的设计

给水方式的选择是高层建筑生活给水系统设计最为关键的部分，它直接影响到生活给水系统的质量与工程造价。根据《建筑给排水设计规范》中相关条文规定，高层民用建筑生活给水系统设计应进行竖向分区，且各分区最低卫生器具配水点处的静水压应小于0.45MPa；若入户管水压大于0.35MPa，应设置减压阀。另外应合理设计给水系统的垂直分区，保证给水设备的卫生器具能正常使用，避免压力过高，导致不必要的能量浪费。

1、建筑的内外给水设计。现阶段我国城市给水水压普遍只能满足五至六层建筑的生活用水要求，对于高层建筑，城市市政给水管网的水压往往不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式。因此如何合理划分生活给水系统的竖向分区，是生活变频调速供水设备节能的关键所在，由于分区内层数较多，容易造成变频设备设计流量加大，在用水量较小的情况下，需要开启水泵的负荷也相应增加；另外，由于分区内系统压力较高，导致入户管设置减压阀的层数增加，耗能也相应变大。针对不同的高层建筑，主要的给水方式有以下几种：

（1）、分区并联给水方式：即每一分区分别设置一套独立的水泵和高位水箱，向各区供水。其水泵通常集中设置在建筑的地下室或底层水泵房内；

（2）、分区串联给水方式：即在各区设置水箱和水泵，各区水泵均设在技术层内，自下区水箱抽水供上区用水；

（3）、分区减压给水方式：由设置在底层或地下室的水泵将整幢建筑的用水先提升至屋顶水箱，然后分送至各分区减压水箱减压后再供下区使用；

（4）、减压阀减压给水方式：由设置在底层或地下室的水泵将整幢建筑的用水提升至屋顶水箱，然后再经各分区减压阀减压后供各区用水；

（5）、分区无水箱给水方式：各分区设置单独的变速水泵供水，水泵集中设置在建筑物底层的水泵房内，分别向各区管网供水。

2、消防给水系统设计。消防必须要求的一点是，在消火箱内必须安有紧急消防泵的按钮，一按按钮水泵就立即启动，开始工作。为了减小消防及喷淋泵的启动负荷，应在出水管道上设置多功能控制阀，当水泵启动时可以自动打开阀门，停止时则自动关闭。设计时一定要分开消防水箱和生活用水水箱。为了避免消防水箱内的水质恶化，减少水资源浪费，可以定期的对消防水箱内的水进行消毒。

三、建筑排水设计

建筑内部的排水系统直接影响着人们的日常生活和生产，在设计过程中应首先保证排水的通畅和室内良好的屠住环境，避免疾病的传染。在高层建筑中，卫生洁具排水系统的连接管立管较长，因此底层排水压力较大，容易导致下层卫生器具发生漏水现象；卫生洁具是间断性排水，在排水方向的前行管道会形成正压；当水流下降时，在后续管道会形成负压，这些现象均可能导致管道系统发生水喷溅与水封水抽吸等问题。对于10层及以上的建筑，生活污水立管应使用专用通气立管，从最高层算起，污水管道每间隔六层应设置消能装置，每隔三层应设通气管与主通气立管的连接装置。

建筑的内外排水设计。生活污水和废水可以合并在一起排放，节省管道，也节省建筑占地和成本。有利于厌氧菌发酵分解有机物，提高污水处理的效果。卫生间排水系统要把结构作局部的下沉，避免影响下层的住户，在同层应进入排水管道。为了防止固体物质阻碍管道中的通畅，导致底部连接的卫生间向外溢水，应当采用底层单排方式。提高高层建筑的防水系统的措施：

（1）、一、二两层应使用单独排水；

（2）、使用专用的通气管，利用新型排水管道系统，保持管内的气压平衡；

（3）、排水管道应当采用乙弯消能措施。

2、消防排水的设计。通常，在消防电梯的坑底的侧面都设有集水坑，坑内应设有两台或两台以上的消防潜水泵进行排水，积水坑有效容积不得小于两立方米，潜水泵抽的水量大于10L／s；地下室仓库和车库的自动喷水灭火系统的消防排水，应收集利用地下车库地面排水沟的雨水，然后由集水坑内的废水潜水泵进行消防排水。应该提醒注意的是，地下地面的排水沟尽量避免穿越防火分区，以防火灾发生的火势由排水沟蔓延至相邻的防火分区。

四、高层建筑消防系统设计

1、建筑消防系统设计的重要意义

建筑消防设计是建筑工程设计中一项重要的工作，关乎人民群众的物质财产安全和精神生命食粮。随着城市现代化发展及生产经营的需要，大型商用综合建筑、民用建筑、地下建筑等迅速崛起屹立于城市之中。这些大规模，高投资的建筑，功能复杂，火灾隐患也随着上升，一旦发生火灾造成的社会损失不可估量，所以对建筑前期的消防设计要求就越来越高，设计时，必须严格按照国家现行的规范、规定，认真研究仔细推敲每个环节的合理性，可行性和可靠性，力争设计出完善的消防设计方案，才能保证建筑的生命安全、人民群众的财产和社会的长久效益。由此可见，建筑的消防设计是极其重要且刻不容缓的。

2、建筑消防系统设计的理念及建议

理念是人类思想活动的结果，结果是否称心如意，就在于理念是否超前是否正确是否有合理的切入点。以下就结合自身的一些经验，小议一下笔者眼中的消防设计理念。

（1）、设计要与时俱进，引入消防四新技术的应用

消防四新技术的发展和应用给建筑领域带来诸多方便，尤其是火灾自动报警系统作为重要的建筑自动消防设施，其技术进步性表现在报警时间提前、报警可靠性提高、特殊场所火灾的探测报警、报警系统网络化、消防联动控制智能化、消防通信网络技术与计算机接警指挥管理更加先进化。同时“《国务院关于进一步加强消防工作意见》提出的：坚持科技先行，依靠科技进步不断提升防火、灭火和救援能力的要求，推进消防科技强警战略的实施，进一步增强建筑内部、外部防控火灾能力”，所以消防设计更应与时俱进，依托科技的进步，设计中多引入新技术、新工艺、新材料、新设备，以达到到事半功倍的效果，设计出既经济又安全，既合法又合理的消防方案。

（2）、设计时要充分理解规范的立法本意，充分利用时间的概念。对消防技术规范的运用不能死般照抄，要充分理解其立法本意，要明白这个规范之所以这样规定是要达到一个什么目的，这样我们才能有的放矢的在不降低其安全性的前提下达到预期目的。而对于时间的概念从始至终都贯穿在消防技术设计中，从建筑构件的耐火等级开始，就直接影响着建筑的安全疏散，疏散宽度、疏散距离，它们都是以火灾时人员从室内逃生到室外安全地带的时间来规定的。因此，设计时计算好人员的安全疏散时间可以解决好有关的疏散问题。

（3）、设计时要充分考虑各项指标。消防设计的指标有很多，设计时要一一考虑清楚，尤其是一些重要指标，就拿火灾荷载来说，单位面积内的火灾荷载大小与建筑的消防安全性能有莫大关系，直接影响到疏散距离、防火分区、建筑主要构件的耐火极限、自动消防设施等。所以应重点设计合理计算。

（4）、设计要前后联系，融会贯通。众所周知，任何设计最重要的是要前后联系，因地制宜，融会贯通，灵活运用，建筑消防设计也不例外，只有把握好设计的理念，才能在设计时做到游刃有余。

3、室内消防系统设计

（1）、消防水池：根据规范的规定，大多数的住宅小区、单体建筑及高层建筑等，均应设消防水池并进行2次加压。从小区规划的角度来看，宜关注区域集中消防供水系统，即在区域内不设多个消防水池及泵房，只设1个消防水池及加压泵房，来满足区域消防供水的要求。

（2）、室内消火栓系统：在高层建筑中，须根据《高层民用建筑设计防火规范》的要求，设置室内消火栓系统。室内消火栓管网应成环状布置，当消火栓栓口的静压大于1.0Mpa时，应采用分区给水系统。在室内消火栓箱内应设紧急启动消防泵装置，当按下按钮时，消防水泵就可以立即启动。设计中还需注意消火栓栓口的出水压力大于0.5Mpa时应采用减压稳压消火栓。

（3）、自动喷水系统：自动喷水系统是由原来的大水量喷淋系统逐渐向小水量的细水雾系统过渡的。高层建筑应当采用细水雾系统，可以减少储水储备，大大减小设备占地面积。火灾探测器应推广使用红外控制，由电脑逻辑判断对喷水系统实施开关，使火灾在萌芽状态就被扑灭，尽可能减少损失，提高灭火效率。

结束语

总之，高层建筑给排水比多层建筑在生活给水、消防、雨污水排放等设计更加复杂。设计者应充分了解用户的需求，否则可能给用户的使用带来很大的不便。高层建筑对给排水设计施工的质量要求很高，设计时须考虑周全，在进行高层建筑给排水设计时，设计者应充分了解管道材料、卫生设备及现场情况，为提高工程的整体质量打下良好的基础。

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