高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)及節(jié)能減排探究
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摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高以及城市化進(jìn)程的推進(jìn)，高層建筑數(shù)量和規(guī)模均呈上升趨勢(shì)，人們對(duì)建筑給排水節(jié)能減排設(shè)計(jì)提出了更高的要求。基于此，為落實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)理念，本文探討了高層建筑給排水節(jié)能減排設(shè)計(jì)的重要意義，研究了高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及節(jié)能減排設(shè)計(jì)方法，以期為相關(guān)工作人員提供參考。
關(guān)鍵詞：節(jié)能減排設(shè)計(jì)；高層建筑；排水設(shè)計(jì)
水資源是我國最緊缺的資源之一，人口數(shù)量的增加進(jìn)一步加劇了水資源供需矛盾。為提高水資源利用率，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)高層建筑的特點(diǎn)，科學(xué)開展給排水設(shè)計(jì)工作，并且在給排水設(shè)計(jì)中融入節(jié)能減排理念，在提高居住舒適性的同時(shí)，減少水資源浪費(fèi)，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1高層建筑給排水節(jié)能減排設(shè)計(jì)的重要意義
目前，世界各地均存在不同程度的水資源緊缺問題。在建筑行業(yè)中，建筑給排水系統(tǒng)施工需要使用大量的水資源。高層建筑給排水節(jié)能減排設(shè)計(jì)，有利于保證管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的合理性，能夠滿足高層居民的用水需求，同時(shí)能夠提高水資源的利用率，和提高建筑給排水設(shè)計(jì)效果。[1]
2高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在開展高層建筑給排水設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求來控制管道之間的距離，并且采用減壓閥門來減輕給排水管道共振噪聲，從而保證給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2.1建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
高層建筑的主體結(jié)構(gòu)具有高度高、基礎(chǔ)埋置深度深、施工周期長以及施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)此類建筑的給水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮底層建筑占地面積小、居民較多等因素。在一般情況下，城市給水管網(wǎng)壓力無法滿足高區(qū)供水需求。在設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往采用分區(qū)供水方式，即高層建筑的低區(qū)直接由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)由水泵加壓供水。此外，為有效減小高層建筑的供水壓力，設(shè)計(jì)人員還可以采用豎向分區(qū)的給水方式來給高層建筑的高區(qū)供水。目前，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，給水方式日益豐富，當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的方式有并聯(lián)給水、串聯(lián)給水以及減壓給水。在設(shè)計(jì)給水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員不僅要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況以及建筑特點(diǎn)，還要考慮高層建筑工程造價(jià)，從而保證給水方式的科學(xué)性、合理性。另外，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員還需要做好水量計(jì)算工作。在計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑功能來計(jì)算建筑內(nèi)部的娛樂場所、餐廳等公共區(qū)域的用水量，從而進(jìn)一步保證給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。
2.2建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
高層建筑排水系統(tǒng)的排水方式有兩種：分流與合流。隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的日益提高，合流方式的使用越來越少，因?yàn)檫@種排水方式極易出現(xiàn)水體污染且浪費(fèi)水資源，而分流已經(jīng)成為當(dāng)前建筑排水系統(tǒng)的主要方式。高層建筑的整體高度較高，其排水管線也較長。在這種情況下，排水管內(nèi)的污水流量較大且流速較快，若在排水立管底部連接排水支管，則極易出現(xiàn)溢水、漏水等現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)此類建筑的排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證衛(wèi)生器具排水管道的獨(dú)立性：底層衛(wèi)生器具中的污水應(yīng)單獨(dú)排放，底層衛(wèi)生器具的排水管道不能接到排水立管上。當(dāng)排水立管需要轉(zhuǎn)換時(shí)，底層衛(wèi)生器具的排水支管可以接到建筑排水橫管上；連接點(diǎn)與立管底部下游的水平距離不宜大于3m且不得小于1.5m。當(dāng)無法滿足該設(shè)計(jì)要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)設(shè)計(jì)單獨(dú)的底層排水支管，將廢水直接排至室外檢查井。[2]
2.3建筑水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
水消防系統(tǒng)是高層建筑給排水設(shè)計(jì)中的重要組成部分，該系統(tǒng)可以為居民生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。在開展水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要從以下五個(gè)方面著手。2.3.1消防供水設(shè)計(jì)。消防設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的重要組成部分，也是高層建筑設(shè)計(jì)中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。由于高層建筑整體高度較高且內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)建筑水消防系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保證水消防系統(tǒng)的可靠性。高層建筑的消防給排水工程的給水量和水壓往往會(huì)超出市政管網(wǎng)供水系統(tǒng)要求，甚至有些高層建筑的進(jìn)水形式為單路。因此，在開展水消防設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要增設(shè)消防水池。消防水池在為建筑居民提供生活用水的同時(shí)，還能夠降低建筑水消防系統(tǒng)的建設(shè)成本。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防水池能夠提供大量的水資源。2.3.2消防泵房與消防水池設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)高層建筑消防泵房與消防水池時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要合理布置這兩個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的位置，確保消防泵房與消防水池的位置不會(huì)受到火災(zāi)的影響，從而為控制火情以及滅火提供方便。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)消防泵房，泵房防火門應(yīng)選用具有極強(qiáng)防火性能的、便于使用的材料，從而保證其能夠提供充足的水源。[3]2.3.3消防水泵出口設(shè)計(jì)。消防水泵出口設(shè)計(jì)是高層建筑水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一，其直接影響了火情的控制效果。因此，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)布置消防水泵出口。在一般情況下，設(shè)計(jì)人員需要在供水管上方安裝排水閥，然后計(jì)算建筑的流水量，以此來確定排水位置。在建筑水流量計(jì)算完成后，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，例如：當(dāng)排水量較小時(shí)，出口可以直接設(shè)計(jì)成污水泵出水口；當(dāng)排水量較大時(shí)，出口則需要設(shè)計(jì)成消防水池出水口。此外，由于水消防系統(tǒng)主要用于處理突發(fā)性火災(zāi)事故，因此在設(shè)計(jì)消防水泵出口的過程中，設(shè)計(jì)人員還需要考慮排水量。為控制消防水泵出口的排水量，設(shè)計(jì)人員可以在消防水泵出口處設(shè)置流動(dòng)閘閥。當(dāng)水消防系統(tǒng)水壓過大時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)直接使用水管進(jìn)行排水。在設(shè)計(jì)高層建筑消防水泵出口時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)按照相關(guān)消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來制訂設(shè)計(jì)方案，從而保證高層建筑消防設(shè)施的正常運(yùn)行。2.3.4高位消防水箱設(shè)計(jì)。高位消防水箱是高層建筑水消防系統(tǒng)的重要組成部分。設(shè)置常高壓給水系統(tǒng)的建筑物，如能保證最不利點(diǎn)消火栓和自動(dòng)噴水滅火設(shè)備等的水量和水壓，則可不設(shè)消防水箱。采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的建筑物，應(yīng)設(shè)消防水箱。在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合室內(nèi)消防用水量來確定水箱儲(chǔ)水量，同時(shí)根據(jù)消防水箱類型來靈活布設(shè)其位置和高度，比如：重力自流類型的高位消防水箱需要滿足最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力，并且高于其所服務(wù)的滅火設(shè)施的靜水壓力。另外，為保證最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力滿足相應(yīng)參數(shù)，設(shè)計(jì)人員可以將水箱設(shè)置在建筑屋頂上，將出水管與室外消防環(huán)網(wǎng)管道相連接，從而充分發(fā)揮水箱的供水作用。2.3.5自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。高層建筑比普通建筑的高度更高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是高層建筑中水消防系統(tǒng)的常見設(shè)施。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在探測到危險(xiǎn)的火災(zāi)因素后會(huì)自動(dòng)打開閥門，并且同時(shí)發(fā)出火警信號(hào)，從而為人們撤離火災(zāi)現(xiàn)場和救火贏得寶貴時(shí)間。目前，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)種類較多，按照噴頭形式可分為兩種：閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；開式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。若進(jìn)一步細(xì)分，則分為濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、干式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水幕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)以及雨淋式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。其中，干式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)利用的是壓縮氣體，它在檢測到室內(nèi)溫度超出特定數(shù)值后，則會(huì)直接噴出系統(tǒng)內(nèi)部的壓縮氣體，從而達(dá)到滅火的目的；濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)則是利用水進(jìn)行滅火；水幕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)通過灑水噴頭來滅火；雨淋式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)通過開式灑水噴頭來滅火。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合高層建筑的實(shí)際需求以及環(huán)境條件來選擇自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，從而保證自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的有效性。
3高層建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)方法
3.1建立完善的建筑內(nèi)部循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)
為實(shí)現(xiàn)高層建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能減排目標(biāo)，在開展建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將綠色環(huán)保、節(jié)能減排理念落實(shí)到設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。高層建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)不僅需要滿足人們?cè)絹碓礁叩纳钯|(zhì)量要求，還需要避免資金浪費(fèi)。目前，雖然熱水系統(tǒng)在住宅小區(qū)中的應(yīng)用越來越廣泛，但是許多住宅小區(qū)仍存在熱水供應(yīng)不足的問題，這不僅影響了房屋建筑的舒適性，還造成了水資源浪費(fèi)。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑內(nèi)部循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保證熱水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)無效冷水的情況，從而減少給排水系統(tǒng)運(yùn)行過程中水資源的浪費(fèi)。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)做好阻力平衡設(shè)計(jì)以及熱水管網(wǎng)布置設(shè)計(jì)，完善循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并且根據(jù)相關(guān)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，綜合考慮成本與工期，保證循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性，從而避免水資源浪費(fèi)。
3.2充分利用雨水，提高水資源利用率
雨水再利用是當(dāng)前解決水資源短缺問題的有效方式之一。因此，為實(shí)現(xiàn)高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綠色化，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用雨水資源，提高水資源利用率，最大化地節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。具體而言，在設(shè)計(jì)高層建筑給排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)以收集雨水為目的來設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，并且采取相關(guān)處理措施，使處理后的雨水達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)。處理后的雨水可應(yīng)用于綠化、廁所沖洗等，從而有效減少水資源的浪費(fèi)。雨水再利用的整個(gè)流程為：工作人員先將雨水引入雨水沉砂池，經(jīng)過初步凈化后，使其流入蓄水池，并且對(duì)其進(jìn)行氯消毒，最終將其排入中水管道系統(tǒng)。雨水再利用能夠減少水資源污染，從而在保證居民正常生活質(zhì)量的同時(shí)，有效減輕當(dāng)?shù)氐挠盟?fù)擔(dān)。另外，在設(shè)計(jì)高層建筑地下給排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好自然采光與通風(fēng)設(shè)計(jì)，科學(xué)合理地設(shè)置通風(fēng)口和井下格局，最大限度地減少電力通風(fēng)設(shè)備和動(dòng)力風(fēng)孔的使用數(shù)量。在鋪設(shè)地下輸水管道時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體的地下環(huán)境狀況來確定管道分節(jié)的長度。對(duì)于井下環(huán)境惡劣、積水很深的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際情況來增設(shè)維護(hù)工具暗格箱。中水循環(huán)系統(tǒng)的主要作用是，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用，提高水資源的利用率。在設(shè)計(jì)中水循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)控制好水壓，因?yàn)檫@將直接關(guān)系到建筑的節(jié)水效果，水管壓力過大還會(huì)造成安全問題。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑頂層供水需求來選擇合適的給排水管道，從而在保證給排水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性的同時(shí)，減少水資源的浪費(fèi)。
3.3優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)
在提高高層建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能減排性能時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)。近年來，人們?cè)絹碓疥P(guān)注建筑消防安全問題。與高層建筑中的居民生活用水量相比，消防用水量更大。因此，消防貯水池不僅需要滿足滅火需求，還需要滿足火災(zāi)延續(xù)期間的用水需求。火災(zāi)事故具有突發(fā)性和不確定性，當(dāng)水不流動(dòng)并且長時(shí)間儲(chǔ)存在貯水池中時(shí)，水質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)二次污染的情況。為滿足生活用水水質(zhì)要求，工作人員需要經(jīng)常更換消防貯水池內(nèi)的水，而這又造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，為避免水資源浪費(fèi)，在開展高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)，將消防貯水池和生活貯水池分開建設(shè)，從而保證消防貯水池的獨(dú)立性，在延長消防貯水池的換水周期的同時(shí)，避免影響建筑生活用水質(zhì)量。此外，設(shè)計(jì)人員還可以將消防貯水池與園林水景或游泳池相結(jié)合，進(jìn)一步提高水資源的利用率。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以讓一個(gè)消防貯水池同時(shí)供應(yīng)多個(gè)建筑。當(dāng)水壓較低時(shí)，工作人員可以利用加壓水泵來滿足高層建筑的用水量。
4結(jié)語
綜上所述，給排水系統(tǒng)與節(jié)能減排設(shè)計(jì)是新時(shí)代背景下高層建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，給排水系統(tǒng)需要滿足建筑用水與排水需求。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并且通過雨水再利用、優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)等方式來實(shí)現(xiàn)水資源合理配置，從而促進(jìn)給排水行業(yè)的發(fā)展。
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作者:陳富榮 單位:永州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院