建筑給排水供應系統(tǒng)的設計原理

建筑給排水是一門應用技術，是研究工業(yè)和民用建筑用水供應 和廢水的匯集、處置，以滿足生活、生產(chǎn)的需求和創(chuàng)造衛(wèi)生、安全 舒適的生活、生產(chǎn)環(huán)境的工程學科。在水的人工循環(huán)系統(tǒng)中，建筑給排水工程上接城市給水工程，下接城市排水工程，處于水循環(huán)的中間階段。它將城市的給水管網(wǎng)的水送至用戶如居住小區(qū)、工業(yè)企業(yè)、各類公共建筑和住宅等，在滿足用水要求的前提下，分配到各配水點和用水設備，供人們生活、生產(chǎn)使用，然后又將使用后因水質變化而失去使用價值的污廢水匯集、處理，或排入市政管網(wǎng)回收，或排入建筑中水的原水系統(tǒng)以備再生回收。建筑給排水工程和供熱、通風、空調、供電和燃氣等工程共同組成建筑設備工程，具有提高建筑使用質量，高效地發(fā)揮建筑為人們生活、生產(chǎn)服務的功能。

本書主要內容為建筑生活用水、建筑消防給水、建筑排水和熱水供應系統(tǒng)的設計原理和方法，并對居住小區(qū)積水排水、建筑中水、專業(yè)建筑積水排水、非水滅火劑消防系統(tǒng)和施工驗收等內容進行了簡要介紹。由于我們在前面的學習當中對供熱、通風、空調、供電等學科有了大概的學習，這就為建筑給排水打下了基礎，學起來就比較的輕松、易懂，感覺就不會很難。 在這里我就主要討論本書中的建筑生活給水系統(tǒng)、建筑排水系統(tǒng)和簡直內部熱水供應系統(tǒng)。

建筑生活給水系統(tǒng)

1、 建筑給水系統(tǒng)按供水對象及用途分類可分為三類：生活給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、生產(chǎn)給水系統(tǒng)；除上述三種系統(tǒng)外，還可以根據(jù)用戶對水質、水壓、水量和水溫的要求，并考慮經(jīng)濟、技術和安全等方面的條件，組成不同的聯(lián)合給水系統(tǒng)，如：生活——生產(chǎn)給水系統(tǒng)；生活——消防給水系統(tǒng);生產(chǎn)——消防給水系統(tǒng)；生活——生產(chǎn)——消防給水系統(tǒng)。

2、 給水方式

(一) 直接給水方式 由于外給水管網(wǎng)直接供水是最簡單、經(jīng)濟的給水方式，適用于室外給水管網(wǎng)的水量、水壓均能滿足用水要求的建筑。建筑給水系統(tǒng)應盡量利用外部給水管網(wǎng)的水壓直接供水。

（二） 設水箱的給水方式 設水箱的給水方式可在室外給水管網(wǎng)供水壓力周期不足時采用。用水低峰時利用室外給水管網(wǎng)水壓直接向室內給水管網(wǎng)供水，并向水箱補水；用水高峰時，室外管網(wǎng)水壓不足，有水箱向建筑給水系統(tǒng)供水。另外，當室外給水管網(wǎng)水壓偏高或不穩(wěn)定時，為滿足穩(wěn)壓供水的要求，也可采用設水箱的供水方式，室外管網(wǎng)直接將水輸入水箱，又水箱向建筑內給水系統(tǒng)供水。

（三） 水泵供水方式 水泵供水方式宜在室外給水管網(wǎng)水壓經(jīng)常性不足采用。當建筑內用水量大且均勻時，可采用恒速水泵供水；當建筑內用水不均勻時，宜采用一臺或多臺水泵變速運行供水，以提高水泵的工作效率。為充分利用室外管網(wǎng)壓力，節(jié)省電能，可將水泵和室外管網(wǎng)直接連接。但是，因水泵直接從室外管網(wǎng)抽水，使外網(wǎng)壓力降低，影響附近用戶用水，嚴重時還可造成外網(wǎng)負壓，在管道接口不嚴密時，器周圍土壤中的滲漏水會吸入管中，污染水質。所以，當采用水泵直接從室外管網(wǎng)抽水時，比須符合供水部門的有關規(guī)定，比采取必要的防護措施，以免水質污染。這種給水方式也可以采用水泵與室外管網(wǎng)間接連接方式。

（四） 水泵——水箱給水方式 水泵和水箱的給水方式宜在室外給水管網(wǎng)壓力低于或經(jīng)常不滿足建筑內給水管網(wǎng)所需的水壓，且室內用水不均勻時采用。與設水箱給水方式相比，由于水泵能及時向水箱供水，可減少誰想的容積；與水泵給水方式相比，由于水箱有調節(jié)水量和儲水功能，選用恒速泵既可保持在高效段運行，供水安全性較高，但存在水箱引起水質二次污染的隱患。

（五） 氣壓積水設備 氣壓給水設備是一種既加壓、儲存、調節(jié)供水于一體的用水方式。其工作流量是將水經(jīng)水泵加壓后充入有壓縮空氣的密閉罐體內，而后借罐內壓縮空氣的壓力將水送到建筑物的各用水點。適用于建筑不宜設高位水箱的場所，如紀念性、藝術性建筑和地下建筑、地震區(qū)等；其缺點是耗能和造價高。

（六） 分區(qū)給水方式 確定建筑給水方式應充分利用室外給水管網(wǎng)的壓力（資用壓力），當資用壓力只能滿足底部幾層的用水壓力要求時，可采用（豎向）分區(qū)給水方式，用并聯(lián)分區(qū)、串聯(lián)分區(qū)和減壓分區(qū)多種形式。

(七) 分質給水方式 直接利用市政自來水供給清洗、洗滌、沖洗等用水；自來水經(jīng)過深度凈化處理達到飲用凈水標準，可直接飲用；將洗滌等用水收集后加以處理，回用于沖廁、洗車、澆灑綠地等。

3、高層建筑生活給水設計的關鍵

對于高層建筑，城市給水管網(wǎng)的水壓一般不能滿足高區(qū)部分生活用水的要求，絕大多數(shù)采用分區(qū)給水方式，即低區(qū)部分直按由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)部分由水泵加壓供水。選擇給水方式是高層建筑生活給水系統(tǒng)設計的關鍵，它直接關系到生活給水系統(tǒng)的使用和工程造價。

就目前我國城市給水狀況而言，水壓一般可滿足建筑五～六層的生活用水要求，高區(qū)部分的供水應根據(jù)具體情況確定?！督ㄖo水排水設計規(guī)范》（GBJ15－88）（以下簡稱《規(guī)范》）第2.3.4條規(guī)定：“高層建筑生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)，應根據(jù)使用要求、材料設備性能、維修管理、建筑物層數(shù)等條件，結合利用室外給水管網(wǎng)的水壓合理確定。分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓，住宅、旅館、醫(yī)院宜為300～350KPa；辦公樓宜為350～450KPa。”因此，根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定的分區(qū)給水靜水壓，兼顧消防給水系統(tǒng)的給水方式，高層建筑生活給水系統(tǒng)高區(qū)部分應進行合理的豎向分區(qū)。

高區(qū)部分可以采用的分區(qū)給水方式有：高位水箱給水方式；變頻調速水泵給水方式或氣壓罐給水方式?！陡邔用裼媒ㄖO計防火規(guī)范》（GB50045－95）第7.4.7條規(guī)定：“采用高壓給水系統(tǒng)時，可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統(tǒng)時，應設高位消防水箱……。”我國目前消防給水系統(tǒng)中臨時高壓制居多，一般高層建筑都設有高位消防箱。在高位水箱有效容積增加不多的情況下，生活貯水與消防貯水同時貯存于一個水箱中，這既經(jīng)濟又便于管理。

高位水箱具有穩(wěn)壓作用，使冷熱水系統(tǒng)水壓保持平衡，方便洗浴。變頻調速水泵不能滿足消防貯水量，存在小流量和零流量供水問題，同時變頻控制股價格較高，在高層建筑中采用較少。氣壓罐給水方式的主要缺點是氣壓罐調節(jié)容積小，同樣存在不能滿足消防貯水的問題，一般作為消防給水系統(tǒng)中的經(jīng)常性增壓設備，對于高層建筑生活給水一般用于少數(shù)樓層水壓不足時的增壓。

由于以上諸多原因，目前絕大多數(shù)高層建筑采用高位水箱給水方式，盡管高位水箱存在增加建筑荷載和防止生活用水受到二次污染的問題。 高位水箱給水方式可根據(jù)《規(guī)范》要求采用高位水箱減壓給水方式、高位水箱并聯(lián)給水方式或高位水箱串聯(lián)給水方式，或者根據(jù)具體情況采用幾種給水方式的結合。其中高位水箱減壓給水方式利用減壓水箱和減壓閥減壓。減壓水箱占用一定的建筑面積，并且增加了防止生活用水二次污染的困難，有噪音影響。減壓閥造價雖然較高，但占地面積大大減小，不影響水質而且無噪聲，國內減壓閥產(chǎn)品質量提高，性能可靠，故采用減壓閥減壓方式的日漸增多。

4、高位水箱給水方式在實際應用中可以按以下情況考慮

（一）建筑高度50m左右的高層建筑，高區(qū)部分可采用貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥給水方式。如果低區(qū)部分對供水安全要求較高，可以直接從屋頂水箱引下一根立管至低區(qū)管網(wǎng)，該立管上設電動閥門和減壓閥，平時電動閥門關閉，在城市給水管網(wǎng)停止供水時打開電動閥門向低區(qū)供水。此方式供水安全可靠，充分利用了城市管網(wǎng)的水壓，節(jié)省能源。這種方式普遍采用。

（二）建筑高度50～80m左右的高層建筑，高區(qū)部分可采用貯水池——水屋頂水箱——減壓閥給水方式或高位水箱并聯(lián)給水方式。并聯(lián)給水方式各分區(qū)為獨立的給水系統(tǒng)，供水安全可靠，水泵集中布置，便了管理維護，運行動力費川省。但走必須設水泵——水箱兩套設備，增加了水泵和水箱占用的建筑面積，造價增大，這在大城市尤為顯著。減壓閥給水方式系統(tǒng)簡單，設備費用少，占地面積小，管理維護方便。但是其供水安全性比并聯(lián)給水較差，運行動力費用較高。目前我國各地供電情況逐步改善，電費比較適中，采用高位水箱分區(qū)減壓給水方式具有較大優(yōu)越性。這種情況病區(qū)部分有兩個分區(qū)。此種方式應用較多。如由重慶建筑大學設計的重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院外科大樓，總建筑面積37756㎡，地下有兩層，地上有二十三層，建筑高度89.1m。生活給水系統(tǒng)采用分區(qū)給水方式，四層及四層以下由城市管網(wǎng)直接供水，五層及五層以上由貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥減壓給水，高區(qū)部分有兩個分區(qū)。

（三）建筑高度批80～110m左右的高層建筑，高區(qū)部分推薦采用高位水箱分區(qū)減壓給水方式，即貯水池——水泵——屋頂水箱——減壓閥給水方式，也可以采用高位水箱并聯(lián)給水方式。這種情況高區(qū)部分有三個分區(qū)。

（四）建筑高度超過110m的高層建筑，最高分區(qū)水泵揚程將會很大，壓水管線很長，為避免這種情況應采用高位水箱串聯(lián)給水方式（不設中間水箱時采用中間接力水泵方式）。推薦采用高位水箱串聯(lián)給水與減壓給水相結合的方式。 高位水箱串聯(lián)給水方式的特點是各分區(qū)的水泵分散設置，各從下一分區(qū)的水箱抽水，下一分區(qū)的水箱除供本分區(qū)外同時是上一分區(qū)的水源，適用于超高層建筑。其優(yōu)點是避免了設揚程高的水泵和水壓高的壓水管，壓水管也不會很長。其缺點是由于設備分散，管理維護不便；水泵設于樓層對防震、隔音要求高；上區(qū)供水受下區(qū)影響，安全性較差。串聯(lián)給水與減壓給水結合，由于設備（水泵、水箱）減少，節(jié)省造價，并有利于管理維護，也減小了震動和噪聲的影響，因而在超高層建筑中采用較多。以上四種情況也有例外。如重慶揚子江假日飯店，建筑高度79.65m，地下一層，地上二十三層，地下一層至二層由水泵——屋頂水箱聯(lián)合供水，二十一至二十三層由氣壓給水設備增壓供水。其低區(qū)最低配水點所受靜水壓達0.8MPa左右，這是由于該分區(qū)給水系統(tǒng)材料和設備承壓能力好并采取了相應防振隔音措施。

綜上所述，高層建筑生活給水系統(tǒng)給水方式的選擇應考慮多種因素。當建筑高度50m左右時，低區(qū)利用城市給水管網(wǎng)水壓直接供水，高區(qū)采用水泵——屋頂水箱聯(lián)合供水；當建筑高度50-80m時，高區(qū)采用高位水箱減壓閥給水方式；當建筑高度80-110m時，高區(qū)采用高位水箱分區(qū)減壓給水方式：當建筑高度超過110m時，高區(qū)采用高位水箱串聯(lián)給水與減壓給水相結合的方式?？傊?，應根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定并結合當?shù)氐膶嶋H情況及工程的實際情況，確定經(jīng)濟合理的給水方式。

建筑排水

1、建筑排水系統(tǒng)分為污廢水排水系統(tǒng)和屋面雨水排水系統(tǒng)。按照污水的來源又可分為生活排水系統(tǒng)可工業(yè)廢水排水系統(tǒng)；按照污染的程度不同采用單獨排放還是合并排放，分為合流制和分流制兩種。污水排水系統(tǒng)可具體分為以下7種類型，生活排水系統(tǒng)、生活廢水排水系統(tǒng)、生活污水排水系統(tǒng)、生產(chǎn)污水排水系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水排水系統(tǒng)、工業(yè)廢水排水系統(tǒng)、屋面雨水排水系統(tǒng)。

2、衛(wèi)生器具和生產(chǎn)設備的受水器、排水管道、通氣管道和清通設備構成了建筑排水系統(tǒng)的基本組成，在有些排水系統(tǒng)中，還有污、廢水提升設備和局部處理構建物。

3、建筑排水設計

（一） 地漏與存水彎的配合

規(guī)范上沒有規(guī)定排水地漏一定要設存水彎，但這確實能影響 用戶的使用。全國通用給水排水標準圖集上將帶水封的圓形鐘罩式地漏分為了甲、乙、丙、丁四種，雖然標準圖上對存水部分的高度都作了具體規(guī)定，但都有一個存水量小，水封易因水的蒸發(fā)而被破壞的毛病。

塑料排水板用插板機插入軟土地基，在上部預壓荷載作用下，軟土地基中空隙水由塑料排水板排到上部鋪墊的砂層或水平塑料排水管中，由其他地方排出，加速軟基固結。在軟土地基處理中，塑料排水板的作用設計，施工設備基本與袋砂井相同。

且往往制造和安裝時還達不到設計的要求。筆者認為凡是室內承接有糞便污水的排水系統(tǒng)地漏，均應配套存水彎。此可有效地防止串味現(xiàn)象。

（二） 室內排水管最小管徑

一般講，污水池、小便器（槽）等器具的排出管最小管徑為DN32～50[2]，而含有糞便污水的最小管徑為DN100.筆者通過觀察后認為這各種規(guī)定只適用于樓面排水，而不適用于地面排水。原因如下：DN32-50的管徑較小，容易堵塞，且不易疏通（疏通器在其內不易拐彎）。在樓面上排水管系統(tǒng)尚有樓面下管道清掃口可用，而在地面上的小排水管堵塞時，則往往要扒開地面方能維修。筆者的經(jīng)驗是，在地面以下敷設的排水管最小管徑宜為DN75，那樣并不需要多增加多少投資，也不占用使用空間，但卻方便使用和維修。對于樓房合糞便污水的底層排出橫管，使用Dg150為最小管徑更適合中國國情。一般這段橫管長度不大，由Dg100改為Dgl50也不會增加很多投資，但卻能極大地減少管道的堵塞機會。而改變管徑位置宜設在立管地面以下的地方，這樣并不影響地面以上的空間。

（三） 污水緊急排出管

對于廚房和廁所相鄰的住宅來說，如果廚、廁是單獨的排水管系統(tǒng)，則直在最底層為兩系統(tǒng)作一個緊急排出聯(lián)通。筆者的做法是引一個地漏由廚房至廁所管系或由廁所至廚房管系。其目的是一旦一側的排出管突然堵塞，仍下泄的污水溢出地面時可由此地漏進入另一系統(tǒng)排出室外，而不至使室內其它房問大面積被污水浸漫。 對目前我國居民的生活習慣來說，下水管道發(fā)生堵塞現(xiàn)象是絕對會發(fā)生的，只是堵的次數(shù)多與少的問題。設計人員對習慣作法的稍作改動，則可較大程度地方便用戶。

建筑內部熱水供應系統(tǒng)

1、 建筑內部熱水供應系統(tǒng)按熱水供應范圍，可分為局部熱水供應系統(tǒng)、集中熱水供應系統(tǒng)和區(qū)域熱水供應系統(tǒng)。

2、 熱水供應系統(tǒng)主要有熱媒系統(tǒng)、熱水管路系統(tǒng)和附件三部分組成，與建筑類型和規(guī)模、熱源情況、用水要求、加熱和貯存設備的供應情況、建筑對美觀和安靜的要求等因素有關。

3、 熱水供應的類型

（一） 直接加熱和間接加熱

熱水加熱的方式有直接加熱和間接加熱的方式之分，直接加 熱是利用燃氣、燃煤為燃料的熱水鍋爐，把冷水直接加熱到所需水溫，或是將蒸汽或高溫水通過傳孔管或噴射器直接通入冷水中混合制備熱水。間接加熱也稱二次換熱，是將熱媒通過水加熱器吧熱量傳遞給冷水達到加熱冷水的目的，在加熱過程中熱媒與被加熱的水不直接接觸。

（二） 開式和閉式

按系統(tǒng)是否敞開，分為開式和閉式。開式熱水供水方式，即在所有配水點關閉后，系統(tǒng)內的水仍與大氣相通。該方式中一般在管網(wǎng)頂部設有膨脹管或開式加熱水箱，系統(tǒng)內的最高水壓取決于水箱的設置高度，而不受室外的給水管網(wǎng)水壓波動的影響，可保證系統(tǒng)水壓穩(wěn)定和供水安全可靠。閉式熱水供水方式，即在所有配水點關閉后，整個系統(tǒng)與大氣隔絕，形成密閉系統(tǒng)。該方式中應采用設有安全閥的承壓水加熱器，為了提高系統(tǒng)的安全可靠性，還應設置壓力膨脹罐。閉式熱水供水方式具有管路簡單、水質不易受外界污染的優(yōu)點，但供水水壓穩(wěn)定性差，安全可靠性差，適用于不宜設置水箱的熱水供應系統(tǒng)。

（三） 全循環(huán)、半循環(huán)與無循環(huán)

按熱水管網(wǎng)的循環(huán)方式不同，有全循環(huán)、半循環(huán)、無循環(huán)熱水供水方式之分。全循環(huán)供水方式是指所有配水干管、立管和分支管都設有回水管道，可以保證配水管網(wǎng)任意點的水溫。該方式適用于建筑標準較高的賓館、飯店、高級住宅等。半循環(huán)供水方式又有立管循環(huán)和干管循環(huán)之分。立管循環(huán)是熱水干管和立管內均有熱水循環(huán)，打開配水龍頭時只需放掉支管中少量的存水就能獲得熱水；干管循環(huán)是指僅保持干管內水循環(huán)，在供應熱水前，先用循環(huán)泵吧干管中已冷卻的存水循環(huán)加熱，當打開配水龍頭時只需放掉立管和支管內的冷水就可流出符合要求的熱水。無循環(huán)供水方式是指在熱水管網(wǎng)中不設任何循環(huán)管道。對于系統(tǒng)較小、使用要求不高的定時熱水供應系統(tǒng)（如公共浴室、洗衣房等）可采用此方式。

（四） 自然循環(huán)和機械循環(huán)

按熱水管網(wǎng)的循環(huán)動力不同，可分為自然循環(huán)方式和機械循環(huán)方式。自然循環(huán)方式是利用熱水供水溫度和回水溫度不同而造成的密度差所產(chǎn)生的熱虹吸壓頭進行循環(huán)。因水溫差僅為5~10℃，自然循環(huán)作用水頭值很小，所以實際中使用較少。機械循環(huán)方式是利用循環(huán)水泵強制一部分循環(huán)水量在熱水管網(wǎng)內循環(huán)。集中熱水供應系統(tǒng)應采用機械循環(huán)方式。

(五) 下行式與上行式、同程式與異程式、倒流式

按熱水配水管網(wǎng)水平干管的位置不同，可分為下行（上給）供水方式和上行（下給）供水方式。同程式是指相對于每個熱水點而言，配水管道與回水管道的總路程基本相等，同程布置方式對于防止系統(tǒng)中的熱水短路循環(huán)，保證整個系統(tǒng)的循環(huán)效果，各用水點能時取到所需要溫度和熱水，對節(jié)水節(jié)能有著重要作用。集中熱水供應系統(tǒng)的循環(huán)路應采用同程式。異程式是指靠近水加熱器或熱源的配水點，其供水管道與回水管道的總路程較短，而遠離水加熱器的配水點，其總路程較長。倒置式是指水加熱設備置于建筑物頂層，回水干管一般布置在建筑物的上部。倒流布置方式可以減小水加熱器的承受壓力、降低冷水水箱設置高度、減少水加熱器的膨脹管的長度；但是增大建筑承重荷載，需對循環(huán)水泵進行隔震消聲處理。