工业厂房给排水设计的细节问题及其优化策略探究

刁家勇

南京工大膜工程设计研究院有限公司（210000）

0 引言

工业厂房不同功能区域的给排水需求各异，对水质、供水压力和流量及排水管网的瞬时最大流量、污水处理设施的要求各不相同。加之工业生产设备的布局和生产工艺流程的复杂性，使得给排水系统的设计质量不仅影响用水体验，而且关系到生产效率和设备、设施安全。

1 工业厂房给排水系统的设计原则

工业厂房通常包含生产、办公与员工生活等不同功能区域，其给水系统需要满足生产工艺和卫生、生活、消防设施的用水需求，而且水质、水温和水压都必须符合相关设计标准。所以，在设计时需要精确计算和评估给水管网不同部分的流量等参数，结合周边市政给水设施的布局，合理布置引水管、科学规划给水管网的结构；而排水系统的设计重点是防止排放超标，结合现场勘察和甲方提供的资料，对雨水口、室内地面排水口进行合理布置，在保障排水顺畅的同时设计必要的沉淀池等处理设施。

2 常见设计缺陷及其影响

2.1 雨水收集与排放系统

雨水收集和排放系统的设计需要基于对现场地势的勘察，结合建筑屋面的结构特点以及当地的降水规律，合理布置地面雨水口、屋面雨水收集和排水管网。在设计实践中，地面雨水口布置不合理的问题比较常见，在雨季时常导致厂区积水，对生产活动和员工的生活均有不利影响。而工业厂房的屋面通常面积较大，所以，在短时雨量较大时，雨水径流的流量比较可观，需要利用屋面坡度和在屋面最低点设置的天沟将雨水导入排水管，再汇入沉淀池初步净化。但部分工业厂房屋面雨水收集和排放系统在屋面雨水口的细节设计方面存在缺陷，体现为屋面雨水口布置没有考虑短时强降雨带来的杂物、漩涡等问题，导致排水立管受到较大冲击，并且在雨量偏大时无法顺利排除屋面雨水，使得排水管使用寿命下降，而且易出现屋面雨水口附近渗漏问题。

2.2 生产区域的地面排水口

工业企业的生产区域通常没有地面排水需求，因而大多数给排水系统设计也忽略了车间等生产区域的排水口设置[1]。而这一细节处理非常不利于企业应对各种意外状况，如当因液体工艺原料泄露而需要冲洗地面时，地面的积水只能人工或借助卫生间内的地漏排除。此外，在预留了生产区域排水口的情况下，也有部分设计方案没有考虑工业企业生产过程中地面油污、杂质较多的情况，使得局部管网易发生堵塞问题，影响正常生产活动且增加了企业排水系统的维护成本。

2.3 引水管与计量装置的布置

工业厂房各类设施的空间分部范围较广，所以引水管的合理布置事关供水压力的稳定性和给水管网的能耗，这一细节的设计中易出现的问题是因布局不合理而造成不必要的水头损失。计量装置的设计中易出现的问题通常是只考虑了企业的总用水量，而没有在厂区内的各个相对独立的建筑物或不同功能区域设置水表[2]。此类设计缺陷不利于企业从节能和控制成本的视角掌握不同运营环节的用水状况，无法满足现代企业的成本分析和控制需求。

2.4 管网结构形式及布局

工业厂房的构建筑物内外空间和地下管网密布，电力、暖通和各种工艺管线与给排水管网之间必须保持规范化的距离，而且空间位置关系也要符合相关设计标准。而在给排水系统的设计中，由于对其它专业管线及市政给排水系统的布局了解不够深入，加之厂房自身给排水系统结构的复杂性，时常出现管线空间位置相互干涉、交叉和转弯半径不符合设计标准等问题，使得给排水系统施工无法顺利完成，并且因设计变更而导致施工企业的安装成本上升。

3 设计细节的优化策略

3.1 屋面雨水收集与排放系统

为了解决屋面雨水收集和排放系统的渗漏、排放能力不足和使用寿命达不到预期问题，首先，要根据屋面有效汇水面积和当地气象记录中的短时最大雨量，对工业厂房的屋面雨水最大瞬时流量进行精确计算，并且综合考虑雨水中的杂质对排水流速和流量的影响，确定排水管口径、雨水口数量等参数；其次，为了保障屋面雨水经天沟顺畅地汇入排水管，要在雨水口加装具有分离杂物和整流作用的水斗，以保持水位和排水管中水压的稳定，降低雨水的冲击作用；此外，在厂区室外地面雨水口设计中，要结合地形地貌优化其布局，以减少雨水径流对地面的冲刷、避免出现积水为原则，设置足够数量的雨水口。

3.2 生产区域的地面排水口

在设计生产区域地面排水口时，必须要对厂房内的设施、设备布局和企业的生产工艺特点有所了解，并且通过与甲方人员沟通来了解特定区域或车间内的潜在用水、排水需求，从而在必要的地点设置排水口和相应的地下排水管道，以应对特殊情况下的排水需求和保障设备安全[3]。此外，要兼顾生产区域地面油污等污染物多的特点，在地下排水系统中设置沉淀池等处理设施，保障生产区域地面的污水在达到排放标准后汇入排水管网。

3.3 引水管与计量装置的布置

在规划设计工业厂房的给水系统时，引水管的布置既要考虑给水系统水压的稳定性和节能要求，又要了解周边市政供水管道的分布，这样才能在保障用水需求的基础上保证设计方案的经济性。原则上引水管尽可能设置在工业厂房用水量最大的节点处[4]。当相应区域存在较多用水量大且不确定性强的用水设施时，引水管接入口应尽量设于中心位置，并且在出水不稳定的局部加装防逆流装置。而针对企业成本分析和控制的需求，要根据需要在车间、特定区域的总给水管上设置计量装置。

3.4 管网结构形式及布局优化

为了避免在施工中出现给排水管网与工业厂房其它管线的交叉或干扰问题，可以运用BIM等计算机软件对施工过程进行检验或模拟，直观了解不同专业管线设计方案之间是否存在矛盾，从而对给排水管道及其附件的空间位置进行优化。此外，在管网结构的设计中，要结合厂房内淋浴间、厨房等区域的冷热水用水特点，尽量采用环网给水方式，以保障出水温度的稳定性。

4 结语

鉴于工业企业用水和排水需求的多样性，在设计工业厂房的给排水系统时，必须根据现场情况、建筑物的特点和使用方的需求，对细节问题考虑周详并加以优化，在满足工业厂房不同区域给排水需求的同时，兼顾节能环保需要。