新疆寒冷地区建筑给排水常见问题及解决

阿依妮尕尔·艾尔肯

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

作为建筑工程的核心工程之一，建筑给排水工程直接影响着用户的用水情况。对于新疆等寒冷地区，由于温度过低导致给排水工程运行更容易出现问题，对建筑给排水工程建设提出了更高的要求。在设计、施工以及后续管理过程中，要合理进行完善，实现建筑给排水工程的有序进行。

1 建筑给排水的概述分析

建筑给排水系统是将城镇给水管网或自备水源中的流动水引入室内，经人们使用过后，再将废水排出建筑物的一体化系统，主要由给水系统和排水系统两部分组成。给排水系统的主要任务是保证建筑生产以及生活用水的正常进行，并且能够对于排放废水进行有效的处理和利用，保证环境不被污染。其中，给水系统主要包括生活用水供应系统，由小区进水管、给水干管、给水立管等组成，一般通过直接供水、二次加压供水、并联分区供水和串联分区供水4 种方式组成。排水系统主要是指生活排水系统、雨水系统、冷凝水排水系统3 个部分组成，负责将废水排出建筑外。

2 寒冷地区对建筑给排水工程的影响

由于气候的影响，新疆部分地区冬季的气温可达到-20℃，在给排水工程的实际施工中，寒冷的环境对后续的设备管理增加了难度，造成一定损失[1]。因此对给排水系统实施保温防冻措施，实现对给排水设备的有效管理和维护，确保在寒冷地区的给排水工程能够正常运行，避免出现设备冻结、爆管等现象。

3 寒冷地区建筑给排水工程常见的问题

3.1 给水系统管道冻结问题

给水系统是通过给水设备，将外部水源的水引入到室内。由于气候的环境影响，在新疆的寒冷地区，建筑给排水工程不能按照常规的建筑规范来进行建设，在实际的建设中，无论是居民区的建设还是工业区的建设，建筑给排水工程都会受到环境的影响。以工业厂房为例，由于厂房的面积较大，管线铺设的跨度大，导致给水系统的设计较为复杂，在冬季的寒冷环境中，管道容易出现冻结情况。在靠近门口的位置，由于厂房的工作需求，频繁的进料、出车使厂房的大门经常被开启，导致靠近门口的管道频繁接受来自外界的冷空气，使其冻结，影响正常使用。部分被设计在门口上方的设备，例如阀门、消防管道等在接受到冷空气后出现冻结，导致其不能正常使用，如果出现火灾隐患等问题，会严重影响了工厂的安全。

3.2 排水系统污水废水管道冻结问题

在民用建筑的污水、废水排出过程中，由于冬季的废水温度较高，且民用污水排水量较大，因此在常规的排水系统中，民用排水系统的管道不易出现冻结问题，为减轻地面荷载采用管道浅埋，但由于新疆寒冷地区的室内外温差较大，温度较低，依然会出现外设管道冻结的问题。对于厂房的排水系统，管道冻结的问题会比较容易出现。厂房的废水来源主要出自卫生间废水以及工业废水等，由于厂房的温度较低，工业废水的排放速度缓慢，导致工业废水排放管极易出现冻结，从而造成废水堵塞，影响工业生产的进行。同时，由于室内外温差较大，在通气管道内部出现水蒸气凝结成霜的现象，导致管道内部有效排气面积降低，影响工业排水能力，从而导致排水系统无法正常运行。

3.3 建筑场馆内部灭火系统管道冻结问题

公共场所的灭火装置一般设置在顶棚，运用自动喷水灭火系统对其进行火灾隐患的防护。公共场所的大厅为了保持美观，大厅的设计多为挑高设计，大面积的玻璃幕墙突出大厅宽敞的效果，忽略了保温措施，导致在新疆的寒冷地区公共场所的大厅温度较低，从而导致顶棚上铺设的灭火系统的管道发生冻结，喷淋设备等无法正常使用，使场所内部消防系统出现运行故障，埋下消防安全隐患。

3.4 春季雨水排出问题

在新疆的寒冷地区，春秋季节的昼夜温差较大，由于温度骤变，对室外的雨水管道排水系统产生影响，使其出现冻裂现象。在寒冷的地区，白天的气温高，使冰雪融化流入雨水排水系统，夜晚温度下降，导致白天融化的雨水冰冻，遗留在管道内部，由于管道铺设在外部阴暗的地方，管道内的冰块不易融化，导致排水管道堵塞冻结，影响其排水效果。由于其排水的主立管被堵塞，导致部分的冰雪沉积在屋顶，其融化的雨水停留在屋顶，加重了防水层的压力，导致屋面的防水层受损，从而影响建筑的防水效果。对于新疆寒冷地区顶层设有露台的高层建筑，暴露在外部空气中的排水管道非常容易因为空气温度较低而产生结冰堵塞或者冻裂的问题，继而使得冰雪融化而形成的水顺着管道壁表面倾泻而下，严重破坏了建筑外表层，更可能出现冰柱悬挂于房檐处的危险，不利于建筑的安全。

4 寒冷地区建筑给排水的解决措施

4.1 改善设计方案，合理敷设管道

针对厂房的给水系统管道冻结问题，在进行建筑给排水设计的时候应该考虑到厂房的需求，将水管敷设在远离频繁开启的门口，避免其经常接触冷空气。当建设需求必须将管道铺设在门口处时，应该加强其保温防冻措施，可以采取电伴热带保温技术，对其采取保温措施，并对管道进行加工，在管道外层包裹保温材料，防止其热量散失。在设计管道敷设时，避免厂房内部通过单一进水口给予水源供给，要增加厂房内部的进水口，保证在管道出现问题时，有备用进水口对厂房进行供水，保证厂房内部的给水系统的可靠性。在居民民建筑的排水管道设计中，可以将厨房的污水排放管和卫生间的污水排放管分开排放，避免厨房污水的油污对卫生间污水的影响，防止油污影响管道的排水效率，使一些污渍粘在管道管壁上，时间久了导致管道堵塞。除此之外，加强建筑给排水工程的工作人员的管理，通过培训增强施工人员的职业技能，严格按照建筑标准进行测量施工，提高测量精度，核对好排水基准的标准高度，避免排水在管道内部的停留时间过长，降低其冻结的风险。减少管道内部存水也是寒冷地区防止管道冻结的有效措施之一，从而实现给排水工程的正常运行[2]。

例如，在实际的给排水工程建设设计中，由于靠近建筑外墙的管道温度较低，在设计时尽量避免将管道敷设于接近建筑外墙的部分，通过加强防冻措施，合理设计管道敷设方案，提高管道周围温度，避免其出现管道冻结的问题。在居民建筑装修时，也要考虑给排水的问题，尽量避免厨房和卫生间采用同一个入水口和排出口，以防止出现管道冻结问题。通过设立敷设管道的高度差，提高排水管道的排水效率，降低管道冻结的概率，从而实现排水系统的正常运行。在实际的施工过程中，加强对人员的管理，施工单位做好自检、专检、交接检，避免由于设备故障造成建筑排水系统的倒坡现象发生，增加排水管道负担，出现管道内积水现象，从而容易冻结。对出户排水管深入检查，保证出户排水管的管顶大于或等于室外排水管的管顶的标准高度，避免室外排水倒灌至室内造成堵塞形成积水。通过降低管道内部的积水量，实现对管道冻结现象的改善，从而促进建筑给排水系统的正常运行。

4.2 改善外设管道的防冻措施

由于排水系统的污水废水的排水管道要敷设在室外，新疆的寒冷地区温度较低，因此要增加管道的敷设深度，利用土层的厚度对管道进行保温。另外，室外管道应该采用合适的保温材料进行保护，降低其被冰冻的概率，增强管道的抗冻能力。对厂房的排水进行科学管理，保证其排水量达到一定标准，防止由于排水量的降低导致管道内部温度降低，容易冻结。对于排放污水废水流速的控制也是防止管道冻结的方式之一，在管道铺设过程中，可以设计一定的坡度，通过排水口和管道末端的高度差增加废水的流速，来实现对管道的保护，避免外设管道出现冻结，爆管等现象。除此之外，通气口的结霜问题可以通过增加管道直径来改善，增加管道的有效通风面积，实现管道通风功能的正常运行，并在管道的周围安装检查口，确保定期对管道进行检查维护，处理管道内壁产生的结霜，避免由于结霜导致的管道堵塞问题。在目前的给排水系统中，室外采用的埋地式管道敷设的常用形式，主要包括直接埋地和架空敷设两种方式。在架空敷设的过程中，应该将管架和保温工程作为重点施工项目，由于新疆地区的气候较为寒冷，需要借助蒸汽加温的方式对于管线进行保温，并添加其他辅助保温材料，这样才能够提升管道敷设的质量和效率，防止进行后续补修，提升管线运输效率。对此，需要在敷设与管道相同长度的蒸汽管线以保证排水管道不被冻坏的同时，用保温材料对给水管道和蒸汽管线进行包裹，降低散热速度，实现对排水管道的有效保护，必要时，应该采用合适的材料，实现管道的防冻效果。

例如，首先在对厂房建设给排水系统时，测试出给排水管道能够承受的最低温度，确保在后续管理过程中，实现有效管理，避免控制温度不理想导致的管道冻结问题。其次经过长期的实践，进行管道内部排水速率的控制，加大日常排水量，保证管道内部的水流速度达到管理标准，通过动态流水减少管道内部冻结现象，实现对排水管道保护的作用。最后设立专门的管道排查小组，对所有的排水管道进行定期排查，将管道内部的结霜、冻结的冰晶及时清理，避免其对管道的堵塞，从而避免了管道冻结引发的管道破裂等情况。由于受新疆寒冷地区的地势影响，可以通过放大设计坡度，并采用塑料管材进行施工。因为塑料管道的保温性能高于铸铁管道，不易被冻结，更适应于新疆寒冷地区的气候。如果管道填埋深度在冰冻线以上20cm，就应该加强管道的保暖措施，通过伴热管对管道进行保温，从而实现管道防冻性能的提升。除此之外，室外的排水管道的填埋深度在冰冻线以上时，还要对检查井实行保暖措施，避免冷空气通过井盖进入管道，使排水管道发生冻结堵塞，影响排水系统的正常运行。

4.3 改善消防系统

消防安全的设备维护是减少安全隐患的主要途径，因此在建筑给排水系统设计时要重点考虑消防管道的防冻措施。首先可以通过改善灭火系统，来降低消防管道的冻结问题。将自动喷水灭火系统的湿式系统改为干式系统，干式系统的灭火机制是在发生火灾时才会给管道内充水，平时的管道及喷头都是干式的，这样可以有效避免湿式系统中管道内部的存水出现冻结现象，从根本上解决管道冻结问题。其次要加大对管道的管理力度，提升管道的防冻属性。通过对管道采用电伴热技术等保温措施，增强管道的抗寒能力，从而实现避免管道冻结问题。除此之外，防火措施不能只局限于公共场所设立的自动灭火系统，还应该增加其他的防火措施，例如气体灭火、灭火器等设施，预防管道冻结影响灭火系统的正常运行导致存在的火灾安全隐患。

例如，测量室外温度低于-10℃的地区，相关的各种室外设备，如水表井、阀门井、消火栓井、水泵接合器井、各种水池等设备，都应该做好保温的措施，保证其不被冻结。首先，可以在入口处设立保温井口及聚苯乙烯泡沫板材质的保温盖。消火栓井盖高出周围地面100mm 以上，防止雨水等流入内部。其次，对于室外埋设的各种水池也要做好防冻措施，对水池进行填埋，使其深度达到冰冻线以下，实现利用土层覆盖保温。又如以办公建筑大厅等场所为例，也应改善消防系统，增强自喷管道的防冻性能，具体措施可以采取以下几点。首先，工作人员检查自动喷水灭火系统是否为干式系统，如果是湿式系统需要转变成干式系统。究其原因在于干式系统的管道，在未使用阶段不含消防水，且喷头是干式喷头，发生火灾后，消防用水才流经管道，有针对性地进行灭火，所以干式系统有助于缓解管道冻结现象。其次，提高管道环境温度，也能够防止出现管道冻结问题，这就需要在屋面做好保温处理，还要对管道进行相应的处理，如借助电拌热技术，使管道温度处于恒定状态。管道外与冷空气直接接触，可以外包保温材料，增强抗冻性能，防止管道外开裂的现象产生，同时也能进一步提高管道内的温度。最后，完善消防设施，补充设置气体灭火。建筑物一旦发生火灾，会造成不可估计的损失，这就体现出消防设施的重要性，尤其是寒冷地区，要考虑消防设施的防冻问题，在设计环节把好关，采取有效的措施，保证设施的使用性能，使其在发生火灾后能够发挥最大的应用价值。

4.4 改善雨水排放管道的建设

在设计排水管道敷设问题时，应该考虑到当地气候的影响，根据其特点采取合理的敷设方案。首先是通过改善外敷设的排水结构，在厂房阴暗面容易结冰的地方设计内排水系统，将雨水的排除管道设立在室内，避免其出现融化的雨水冻结在管道内发生堵塞现象。其次，要增加其外排水系统的敷设深度，利用土层厚度进行保温。最后，在提高管道的防冻属性的同时，也要增加雨水排放的管道放水量，通过增加管道的横截面积，减少雨水在排放管道中的时间，降低其冻结的速率。也可以使用增加侧墙式雨水斗来增加雨水的汇集面积，从而降低屋面的存水量，防止水位超过防水线，降低排水故障导致对防水性能的影响[3]。在住宅类建筑雨水排放管道的建设方面，应该密切结合建筑实际建设情况，将公共部位的雨水排放管道建设作为重中之重，加强对于封闭性阳台以及景观阳台的雨水排放管道敷设，如果有洗衣机等生活设备，则需要设置专门的洗衣机专用地漏，帮助废水实现合理排放。同时，由于新疆地区严寒的气候条件，应该提高建筑方案设计的可行性与科学性，加强对于露台设计方位的综合考量，进一步提升给排水专业水平与建筑设计的综合协作水平，为室内给排水工程的设计提供可优化条件，有效防止新疆寒冷气候条件对于室内给排水工程的正常运转造成不必要的影响，保证人民群众的生活质量。

例如，在厂房施工过程中，对冬季雨雪情况进行分析，改善屋檐设计，减少房檐存雪的概率，避免融化的雪水积存在屋檐上导致对其防水层的破坏。另外，增加厂房的朝阳面积，防止阴暗面过多加重内排水系统的压力，在朝阳面多设立外排水用于排放融化的雪水、雨水等废水，并增加其横截面积，从而加快废水在管道内部的流动速度，避免在管道内部发生冻结，影响管道的排水效果。针对露台的管道防冻结问题，首先，在建筑方案设计时，设置雨水管道的室内空间，确保在室内为给排水管道的建设留有足够的空间，如果没有足够的空间建立排水管道，可以选择将建筑露台与公共楼梯间、走廊、水暖管道井等设施作为雨水排出管道的相邻公共区域，通过设置侧排式雨水口将露台上的雨水雪水接引至室内排水管道中并排走。其次，将与露台同层的房间地板加厚，使其可以埋设不小于DN50 的排水管，使露台雨水和雪水通过本户地板内的暗敷设雨水管道引入到公共区域的雨水立管中。但这种方式虽然能够为外设的雨水排放管道的冻结问题提供解决方案，但是会增加室内管道维护的压力。最后，在建筑方案设计时尽量减小露台面积，加强露台防水和防溢水措施，在有雨雪水时，由用户手动清除，避免其积攒在露台造成防水层压力，避免清理不及时可能出现向室内灌水现象，通过改善建筑设计，降低排水管道冻结问题。

5 结语

综上所述，对于新疆的寒冷地区，应该做好建筑给排水工程的管道防冻措施，在前期的设计到后期的使用维护，都应该加强管理。通过合理的敷设管道设计，减少给排水管道接触冰冷、容易冻结的地方，有效避免管道设计不合理导致的给排水管道冻结问题。同时，在外排水系统中，增加管道敷设深度，利用土层对管道进行保护，将管道埋在冰冻线以下，降低给排水管道的冻结概率。通过增强管道的抗冻性，从而实现给排水管道的保护，对其进行保温材料的包裹，利用蒸汽管线的辅助敷设保证管道的温度，通过包裹保温材料增强管道的抗冻性，实现给排水工程的正常运行。以确保公共场所的消防系统的正常进行，保证消防安全，实现给排水工程的价值。