建筑给排水供应系统的设计原理浅析

建筑给排水供应系统的设计原理

建筑给排水是一门应用技术，是研究工业和民用建筑用水供应 和废水的汇集、处置，以满足生活、生产的需求和创造卫生、安全 舒适的生活、生产环境的工程学科。在水的人工循环系统中，建筑给排水工程上接城市给水工程，下接城市排水工程，处于水循环的中间阶段。它将城市的给水管网的水送至用户如居住小区、工业企业、各类公共建筑和住宅等，在满足用水要求的前提下，分配到各配水点和用水设备，供人们生活、生产使用，然后又将使用后因水质变化而失去使用价值的污废水汇集、处理，或排入市政管网回收，或排入建筑中水的原水系统以备再生回收。建筑给排水工程和供热、通风、空调、供电和燃气等工程共同组成建筑设备工程，具有提高建筑使用质量，高效地发挥建筑为人们生活、生产服务的功能。

本书主要内容为建筑生活用水、建筑消防给水、建筑排水和热水供应系统的设计原理和方法，并对居住小区积水排水、建筑中水、专业建筑积水排水、非水灭火剂消防系统和施工验收等内容进行了简要介绍。由于我们在前面的学习当中对供热、通风、空调、供电等学科有了大概的学习，这就为建筑给排水打下了基础，学起来就比较的轻松、易懂，感觉就不会很难。 在这里我就主要讨论本书中的建筑生活给水系统、建筑排水系统和简直内部热水供应系统。

建筑生活给水系统

1、 建筑给水系统按供水对象及用途分类可分为三类：生活给水系统、消防给水系统、生产给水系统；除上述三种系统外，还可以根据用户对水质、水压、水量和水温的要求，并考虑经济、技术和安全等方面的条件，组成不同的联合给水系统，如：生活——生产给水系统；生活——消防给水系统;生产——消防给水系统；生活——生产——消防给水系统。

2、 给水方式

(一) 直接给水方式 由于外给水管网直接供水是最简单、经济的给水方式，适用于室外给水管网的水量、水压均能满足用水要求的建筑。建筑给水系统应尽量利用外部给水管网的水压直接供水。

（二） 设水箱的给水方式 设水箱的给水方式可在室外给水管网供水压力周期不足时采用。用水低峰时利用室外给水管网水压直接向室内给水管网供水，并向水箱补水；用水高峰时，室外管网水压不足，有水箱向建筑给水系统供水。另外，当室外给水管网水压偏高或不稳定时，为满足稳压供水的要求，也可采用设水箱的供水方式，室外管网直接将水输入水箱，又水箱向建筑内给水系统供水。

（三） 水泵供水方式 水泵供水方式宜在室外给水管网水压经常性不足采用。当建筑内用水量大且均匀时，可采用恒速水泵供水；当建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。为充分利用室外管网压力，节省电能，可将水泵和室外管网直接连接。但是，因水泵直接从室外管网抽水，使外网压力降低，影响附近用户用水，严重时还可造成外网负压，在管道接口不严密时，器周围土壤中的渗漏水会吸入管中，污染水质。所以，当采用水泵直接从室外管网抽水时，比须符合供水部门的有关规定，比采取必要的防护措施，以免水质污染。这种给水方式也可以采用水泵与室外管网间接连接方式。

（四） 水泵——水箱给水方式 水泵和水箱的给水方式宜在室外给水管网压力低于或经常不满足建筑内给水管网所需的水压，且室内用水不均匀时采用。与设水箱给水方式相比，由于水泵能及时向水箱供水，可减少谁想的容积；与水泵给水方式相比，由于水箱有调节水量和储水功能，选用恒速泵既可保持在高效段运行，供水安全性较高，但存在水箱引起水质二次污染的隐患。

（五） 气压积水设备 气压给水设备是一种既加压、储存、调节供水于一体的用水方式。其工作流量是将水经水泵加压后充入有压缩空气的密闭罐体内，而后借罐内压缩空气的压力将水送到建筑物的各用水点。适用于建筑不宜设高位水箱的场所，如纪念性、艺术性建筑和地下建筑、地震区等；其缺点是耗能和造价高。

（六） 分区给水方式 确定建筑给水方式应充分利用室外给水管网的压力（资用压力），当资用压力只能满足底部几层的用水压力要求时，可采用（竖向）分区给水方式，用并联分区、串联分区和减压分区多种形式。

(七) 分质给水方式 直接利用市政自来水供给清洗、洗涤、冲洗等用水；自来水经过深度净化处理达到饮用净水标准，可直接饮用；将洗涤等用水收集后加以处理，回用于冲厕、洗车、浇洒绿地等。

3、高层建筑生活给水设计的关键

对于高层建筑，城市给水管网的水压一般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，即低区部分直按由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水。选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。

就目前我国城市给水状况而言，水压一般可满足建筑五～六层的生活用水要求，高区部分的供水应根据具体情况确定。《建筑给水排水设计规范》（GBJ15－88）（以下简称《规范》）第2.3.4条规定：“高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、旅馆、医院宜为300～350KPa；办公楼宜为350～450KPa。”因此，根据《规范》规定的分区给水静水压，兼顾消防给水系统的给水方式，高层建筑生活给水系统高区部分应进行合理的竖向分区。

高区部分可以采用的分区给水方式有：高位水箱给水方式；变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）第7.4.7条规定：“采用高压给水系统时，可不设高位消防水箱。当采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱……。”我国目前消防给水系统中临时高压制居多，一般高层建筑都设有高位消防箱。在高位水箱有效容积增加不多的情况下，生活贮水与消防贮水同时贮存于一个水箱中，这既经济又便于管理。

高位水箱具有稳压作用，使冷热水系统水压保持平衡，方便洗浴。变频调速水泵不能满足消防贮水量，存在小流量和零流量供水问题，同时变频控制股价格较高，在高层建筑中采用较少。气压罐给水方式的主要缺点是气压罐调节容积小，同样存在不能满足消防贮水的问题，一般作为消防给水系统中的经常性增压设备，对于高层建筑生活给水一般用于少数楼层水压不足时的增压。

由于以上诸多原因，目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式，尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。 高位水箱给水方式可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式或高位水箱串联给水方式，或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压。减压水箱占用一定的建筑面积，并且增加了防止生活用水二次污染的困难，有噪音影响。减压阀造价虽然较高，但占地面积大大减小，不影响水质而且无噪声，国内减压阀产品质量提高，性能可靠，故采用减压阀减压方式的日渐增多。

4、高位水箱给水方式在实际应用中可以按以下情况考虑

（一）建筑高度50m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式。如果低区部分对供水安全要求较高，可以直接从屋顶水箱引下一根立管至低区管网，该立管上设电动阀门和减压阀，平时电动阀门关闭，在城市给水管网停止供水时打开电动阀门向低区供水。此方式供水安全可靠，充分利用了城市管网的水压，节省能源。这种方式普遍采用。

（二）建筑高度50～80m左右的高层建筑，高区部分可采用贮水池——水屋顶水箱——减压阀给水方式或高位水箱并联给水方式。并联给水方式各分区为独立的给水系统，供水安全可靠，水泵集中布置，便了管理维护，运行动力费川省。但走必须设水泵——水箱两套设备，增加了水泵和水箱占用的建筑面积，造价增大，这在大城市尤为显著。减压阀给水方式系统简单，设备费用少，占地面积小，管理维护方便。但是其供水安全性比并联给水较差，运行动力费用较高。目前我国各地供电情况逐步改善，电费比较适中，采用高位水箱分区减压给水方式具有较大优越性。这种情况病区部分有两个分区。此种方式应用较多。如由重庆建筑大学设计的重庆医科大学附属第一医院外科大楼，总建筑面积37756㎡，地下有两层，地上有二十三层，建筑高度89.1m。生活给水系统采用分区给水方式，四层及四层以下由城市管网直接供水，五层及五层以上由贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀减压给水，高区部分有两个分区。

（三）建筑高度批80～110m左右的高层建筑，高区部分推荐采用高位水箱分区减压给水方式，即贮水池——水泵——屋顶水箱——减压阀给水方式，也可以采用高位水箱并联给水方式。这种情况高区部分有三个分区。

（四）建筑高度超过110m的高层建筑，最高分区水泵扬程将会很大，压水管线很长，为避免这种情况应采用高位水箱串联给水方式（不设中间水箱时采用中间接力水泵方式）。推荐采用高位水箱串联给水与减压给水相结合的方式。 高位水箱串联给水方式的特点是各分区的水泵分散设置，各从下一分区的水箱抽水，下一分区的水箱除供本分区外同时是上一分区的水源，适用于超高层建筑。其优点是避免了设扬程高的水泵和水压高的压水管，压水管也不会很长。其缺点是由于设备分散，管理维护不便；水泵设于楼层对防震、隔音要求高；上区供水受下区影响，安全性较差。串联给水与减压给水结合，由于设备（水泵、水箱）减少，节省造价，并有利于管理维护，也减小了震动和噪声的影响，因而在超高层建筑中采用较多。以上四种情况也有例外。如重庆扬子江假日饭店，建筑高度79.65m，地下一层，地上二十三层，地下一层至二层由水泵——屋顶水箱联合供水，二十一至二十三层由气压给水设备增压供水。其低区最低配水点所受静水压达0.8MPa左右，这是由于该分区给水系统材料和设备承压能力好并采取了相应防振隔音措施。

综上所述，高层建筑生活给水系统给水方式的选择应考虑多种因素。当建筑高度50m左右时，低区利用城市给水管网水压直接供水，高区采用水泵——屋顶水箱联合供水；当建筑高度50-80m时，高区采用高位水箱减压阀给水方式；当建筑高度80-110m时，高区采用高位水箱分区减压给水方式：当建筑高度超过110m时，高区采用高位水箱串联给水与减压给水相结合的方式。总之，应根据《规范》规定并结合当地的实际情况及工程的实际情况，确定经济合理的给水方式。

建筑排水

1、建筑排水系统分为污废水排水系统和屋面雨水排水系统。按照污水的来源又可分为生活排水系统可工业废水排水系统；按照污染的程度不同采用单独排放还是合并排放，分为合流制和分流制两种。污水排水系统可具体分为以下7种类型，生活排水系统、生活废水排水系统、生活污水排水系统、生产污水排水系统、生产废水排水系统、工业废水排水系统、屋面雨水排水系统。

2、卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、通气管道和清通设备构成了建筑排水系统的基本组成，在有些排水系统中，还有污、废水提升设备和局部处理构建物。

3、建筑排水设计

（一） 地漏与存水弯的配合

规范上没有规定排水地漏一定要设存水弯，但这确实能影响 用户的使用。全国通用给水排水标准图集上将带水封的圆形钟罩式地漏分为了甲、乙、丙、丁四种，虽然标准图上对存水部分的高度都作了具体规定，但都有一个存水量小，水封易因水的蒸发而被破坏的毛病。

塑料排水板用插板机插入软土地基，在上部预压荷载作用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速软基固结。在软土地基处理中，塑料排水板的作用设计，施工设备基本与袋砂井相同。

且往往制造和安装时还达不到设计的要求。笔者认为凡是室内承接有粪便污水的排水系统地漏，均应配套存水弯。此可有效地防止串味现象。

（二） 室内排水管最小管径

一般讲，污水池、小便器（槽）等器具的排出管最小管径为DN32～50[2]，而含有粪便污水的最小管径为DN100.笔者通过观察后认为这各种规定只适用于楼面排水，而不适用于地面排水。原因如下：DN32-50的管径较小，容易堵塞，且不易疏通（疏通器在其内不易拐弯）。在楼面上排水管系统尚有楼面下管道清扫口可用，而在地面上的小排水管堵塞时，则往往要扒开地面方能维修。笔者的经验是，在地面以下敷设的排水管最小管径宜为DN75，那样并不需要多增加多少投资，也不占用使用空间，但却方便使用和维修。对于楼房合粪便污水的底层排出横管，使用Dg150为最小管径更适合中国国情。一般这段横管长度不大，由Dg100改为Dgl50也不会增加很多投资，但却能极大地减少管道的堵塞机会。而改变管径位置宜设在立管地面以下的地方，这样并不影响地面以上的空间。

（三） 污水紧急排出管

对于厨房和厕所相邻的住宅来说，如果厨、厕是单独的排水管系统，则直在最底层为两系统作一个紧急排出联通。笔者的做法是引一个地漏由厨房至厕所管系或由厕所至厨房管系。其目的是一旦一侧的排出管突然堵塞，仍下泄的污水溢出地面时可由此地漏进入另一系统排出室外，而不至使室内其它房问大面积被污水浸漫。 对目前我国居民的生活习惯来说，下水管道发生堵塞现象是绝对会发生的，只是堵的次数多与少的问题。设计人员对习惯作法的稍作改动，则可较大程度地方便用户。

建筑内部热水供应系统

1、 建筑内部热水供应系统按热水供应范围，可分为局部热水供应系统、集中热水供应系统和区域热水供应系统。

2、 热水供应系统主要有热媒系统、热水管路系统和附件三部分组成，与建筑类型和规模、热源情况、用水要求、加热和贮存设备的供应情况、建筑对美观和安静的要求等因素有关。

3、 热水供应的类型

（一） 直接加热和间接加热

热水加热的方式有直接加热和间接加热的方式之分，直接加 热是利用燃气、燃煤为燃料的热水锅炉，把冷水直接加热到所需水温，或是将蒸汽或高温水通过传孔管或喷射器直接通入冷水中混合制备热水。间接加热也称二次换热，是将热媒通过水加热器吧热量传递给冷水达到加热冷水的目的，在加热过程中热媒与被加热的水不直接接触。

（二） 开式和闭式

按系统是否敞开，分为开式和闭式。开式热水供水方式，即在所有配水点关闭后，系统内的水仍与大气相通。该方式中一般在管网顶部设有膨胀管或开式加热水箱，系统内的最高水压取决于水箱的设置高度，而不受室外的给水管网水压波动的影响，可保证系统水压稳定和供水安全可靠。闭式热水供水方式，即在所有配水点关闭后，整个系统与大气隔绝，形成密闭系统。该方式中应采用设有安全阀的承压水加热器，为了提高系统的安全可靠性，还应设置压力膨胀罐。闭式热水供水方式具有管路简单、水质不易受外界污染的优点，但供水水压稳定性差，安全可靠性差，适用于不宜设置水箱的热水供应系统。

（三） 全循环、半循环与无循环

按热水管网的循环方式不同，有全循环、半循环、无循环热水供水方式之分。全循环供水方式是指所有配水干管、立管和分支管都设有回水管道，可以保证配水管网任意点的水温。该方式适用于建筑标准较高的宾馆、饭店、高级住宅等。半循环供水方式又有立管循环和干管循环之分。立管循环是热水干管和立管内均有热水循环，打开配水龙头时只需放掉支管中少量的存水就能获得热水；干管循环是指仅保持干管内水循环，在供应热水前，先用循环泵吧干管中已冷却的存水循环加热，当打开配水龙头时只需放掉立管和支管内的冷水就可流出符合要求的热水。无循环供水方式是指在热水管网中不设任何循环管道。对于系统较小、使用要求不高的定时热水供应系统（如公共浴室、洗衣房等）可采用此方式。

（四） 自然循环和机械循环

按热水管网的循环动力不同，可分为自然循环方式和机械循环方式。自然循环方式是利用热水供水温度和回水温度不同而造成的密度差所产生的热虹吸压头进行循环。因水温差仅为5~10℃，自然循环作用水头值很小，所以实际中使用较少。机械循环方式是利用循环水泵强制一部分循环水量在热水管网内循环。集中热水供应系统应采用机械循环方式。

(五) 下行式与上行式、同程式与异程式、倒流式

按热水配水管网水平干管的位置不同，可分为下行（上给）供水方式和上行（下给）供水方式。同程式是指相对于每个热水点而言，配水管道与回水管道的总路程基本相等，同程布置方式对于防止系统中的热水短路循环，保证整个系统的循环效果，各用水点能时取到所需要温度和热水，对节水节能有着重要作用。集中热水供应系统的循环路应采用同程式。异程式是指靠近水加热器或热源的配水点，其供水管道与回水管道的总路程较短，而远离水加热器的配水点，其总路程较长。倒置式是指水加热设备置于建筑物顶层，回水干管一般布置在建筑物的上部。倒流布置方式可以减小水加热器的承受压力、降低冷水水箱设置高度、减少水加热器的膨胀管的长度；但是增大建筑承重荷载，需对循环水泵进行隔震消声处理。