某住宅楼建筑给水排水工程设计
[摘 要]：我国是一个水资源相对贫乏、时空分布又极不均匀的国家。由于我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。目前，许多城市由于水资源不足影响了当地的社会经济发展，全国每年因为水资源短缺而造成的经济损失高达2000多亿元。随着城市建设和旅游事业的发展，近年来我国各大中小城市兴建和拟建许多十层以上的民用公共建筑以及居民住宅。对于高层建筑来说，它对供水水量、水压和对供水的安全程度以及对排水的可靠性等方面的要求都很高。因此，高层建筑室内给排水、消防给水工程在设计、施工及材料设备选择等方面，都比一般室内给排水工程提出了更高的要求。
[关键词]：居民住宅 高层建筑 给排水 消防给水工程
一、给水系统的分类和组成
建筑内部的给水系统是将城镇给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经配水管送至生活、生产和消防用水设备，并满足各用水点对水量、水压和水质的要求的冷水供应系统。
给水系统按用途可分为三类：1.生活给水系统，供给人们饮用、盥洗、洗涤、沐浴、烹饪等生活用水。其水质必须符合国家规定的饮用水质标准。2.生产给水系统，供给生产设备冷却、原料和产品的洗涤，以及各类产品制造过程中所需的生产用水。生产用水应根据工艺要求，提供所需的水质、水量和水压。3.消防给水系统，供给各类消防灭火用水，消防用水对水质要求不高，但必须按照建筑防水规范保证供给足够的水量和水压。其中生活给水系统由下列各部分组成：引入管、水表节点、给水管道、配水装置和用水设备、击水附件、增压和贮水设备。给水方式即指建筑内部给水系统的供水方案。合理的供水方案，应综合工程涉及的各项因素如技术因素包括：供水可靠性，水质，对城市给水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等；社会和环境的因素包括：对建筑里立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒防冻性能，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，采用综合评判法确定。
给水方式的基本类型有以下几种：
1.直接给水方式：由室外给水管网直接供水，为最简单、经济的给水方式。适用于室外给水管网的水量、水压在一天内均能满足用水要求的建筑。
2.设水箱给水：设水箱的给水方式宜在室外给水管网供水压力周期性不足时采用。在低峰用水时，可利用室外给水管网水压直接给水并向水箱进水，水箱进行贮备水量。高峰用水时，室外管网水压不足，则由水箱向建筑内给水系统给水。当室外给水偏高或不稳定，为保证建筑内给水系统的良好工况或满足稳压供水的要求，也可以采用设水箱给水方式。
3.设水泵给水方式：设水泵的给水方式宜在室外给水管网的水压经常不足时采用。当建筑内用水量大而且较均匀时，可用定速水泵供水；当建筑屋内用水不均匀时，适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。为了充分利用室外管网压力，节省电能，当水泵与室外管网直接连接时，应设旁通管。当室外管网压力足够大时，可以自动开启旁通的逆止阀直接向建筑内供水。但因为水泵的抽水的效果，会使附近水管产生负压，使水管周围的土壤中的水渗透到管中，污染水质。所以设该给水方式得经过有关部门的允许。为避免上述问题，可在系统中增设贮水池，采用水泵与室外管网间接连接的方式。
4.设水泵和水箱给水方式：设水泵和水箱的给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不满足建筑物内给水管网的水压，而且室内用水不均匀时采用。该给方式的优点是水泵能及时向水箱供水，可以缩小水箱的容积，又因有水箱的调节作用，水泵的出水量稳定，能保持在高效区运行。
5.气压给水方式：气压给水方式即在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。气压水罐的作用相当于高位水箱，但其位置可根据需要设置在高处或者低处，该给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，而且不适宜设置高位水箱时采用。
6.分区给水方式：当室外给水管网的压力只能满足建筑下层供水要求时，可采用分区给水方式。该给水方式在高层建筑物中常采用。
7.分质给水方式：分质给水方式即根据不同用途所需的不同水质，分别设置独立的给水系统。
生活给水系统设计首先要解决立管位置的问题，应考虑到使用功能的便利、环境对立管保护的影响、使用后的维修或更换的方便及对内部美观的影响等。近几年出于对住户的私密性、安全性的考虑，三表(水、电、气)出户已成为一种趋势。因水、气、污立管的排列需要一定的施工操作空间。在北方地区为了防冻而另设管道井，各种管道排列于管道井内，这既不利于维修或更换，又增加了土建造价；在南方地区，有的把立管排列于阴凹角的外墙外侧，这虽不占室内空间，但是外露的立管不仅易锈蚀而且也不美观，对安全防范也不利。本设计所采用的为第三种，设水泵给水方式，选用变频水泵，既能很好的满足给水压力、水量的需求，又能起到节电节能的良好果。
二、建筑内部排水系统：
节点、给水管道、配水装置和用水设备、击水附件、增压和贮水设备。给水方式即指建筑内部给水系统的供水方案。合理的供水方案，应综合工程涉及的各项因素如技术因素包括：供水可靠性，水质，对城市给水系统的影响，节水节能效果，操作管理，自动化程度等；经济因素包括：基建投资，年经常费用，现值等；社会和环境的因素包括：对建筑里立面和城市观瞻的影响，对结构和基础的影响，占地面积，对环境的影响，建设难度和建设周期，抗寒防冻性能，分期建设的灵活性，对使用带来的影响等，采用综合评判法确定。
给水方式的基本类型有以下几种：
1.直接给水方式：由室外给水管网直接供水，为最简单、经济的给水方式。适用于室外给水管网的水量、水压在一天内均能满足用水要求的建筑。
2.设水箱给水：设水箱的给水方式宜在室外给水管网供水压力周期性不足时采用。在低峰用水时，可利用室外给水管网水压直接给水并向水箱进水，水箱进行贮备水量。高峰用水时，室外管网水压不足，则由水箱向建筑内给水系统给水。当室外给水偏高或不稳定，为保证建筑内给水系统的良好工况或满足稳压供水的要求，也可以采用设水箱给水方式。
3.设水泵给水方式：设水泵的给水方式宜在室外给水管网的水压经常不足时采用。当建筑内用水量大而且较均匀时，可用定速水泵供水；当建筑屋内用水不均匀时，适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。为了充分利用室外管网压力，节省电能，当水泵与室外管网直接连接时，应设旁通管。当室外管网压力足够大时，可以自动开启旁通的逆止阀直接向建筑内供水。但因为水泵的抽水的效果，会使附近水管产生负压，使水管周围的土壤中的水渗透到管中，污染水质。所以设该给水方式得经过有关部门的允许。为避免上述问题，可在系统中增设贮水池，采用水泵与室外管网间接连接的方式。
4.设水泵和水箱给水方式：设水泵和水箱的给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不满足建筑物内给水管网的水压，而且室内用水不均匀时采用。该给方式的优点是水泵能及时向水箱供水，可以缩小水箱的容积，又因有水箱的调节作用，水泵的出水量稳定，能保持在高效区运行。
5.气压给水方式：气压给水方式即在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。气压水罐的作用相当于高位水箱，但其位置可根据需要设置在高处或者低处，该给水方式适宜在室外给水管网压力低于或者经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，而且不适宜设置高位水箱时采用。
6.分区给水方式：当室外给水管网的压力只能满足建筑下层供水要求时，可采用分区给水方式。该给水方式在高层建筑物中常采用。
7.分质给水方式：分质给水方式即根据不同用途所需的不同水质，分别设置独立的给水系统。生活给水系统设计首先要解决立管位置的问题，应考虑到使用功能的便利、环境对立管保护的影响、使用后的维修或更换的方便及对内部美观的影响等。近几年出于对住户的私密性、安全性的考虑，三表(水、电、气)出户已成为一种趋势。因水、气、污立管的排列需要一定的施工操作空间。在北方地区为了防冻而另设管道井，各种管道排列于管道井内，这既不利于维修或更换，又增加了土建造价；在南方地区，有的把立管排列于阴凹角的外墙外侧，这虽不占室内空间，但是外露的立管不仅易锈蚀而且也不美观，对安全防范也不利。本设计所采用的为第三种，设水泵给水方式，选用变频水泵，既能很好的满足给水压力、水量的需求，又能起到节电节能的良好效果。
二、建筑内部排水系统：
（1）进口消防车为180m 左右；（2 ）黄河牌消防车为150m ；（3）解放牌消防车为80-100m。在确定消防水泵接合器的设置位置时应详细了解当地消防车的种类和供水高度。
四、城市的污水的再生利用
我国是水资源短缺的国家，城市缺水问题尤为突出。截止到2003年上半年，全国有11个省(市) 的103座县级以上城市供水严重短缺，其中严重缺水城市占56％。很多城市生产和生活用水困难，城市供水安全受到严重威胁。与此同时，由于水污染控制相对滞后，使得受污染的水体逐年增加，又加剧了水资源的短缺。据统计，2002年我国城市污水排放量已达338亿m3，大部分未经有效处理而排入江河湖海。在20世纪70年代末期之前，主要采取的是点源治理策略，显然不足以防止水环境的污染。 80年代开始进入污染综合防治和总量控制阶段。在过去的几十年中，由于我国的污染防治工作一直摆脱不了点源治理、达标排放、三同时和谁污染、谁治理的政策，实际结果并不理想。据国家环保总局对我国5556套工业废水处理设施调查结果表明，三个效率(污染治理设施的运行率、设备利用率、污染物去除率)较好的仅占运行设施总数的35.7%，其污染物去除率达到设计能力的只有50%，总体有效投资只占全部处理设施总投资的31.3%，只有不足1/3的设备发挥作用。由于水体环境的污染，我国南方多水地区已经出现水质型缺水的趋势，一些城市面临有水难用的困境。在北方，不少城市受到资源型缺水和水质型缺水的双重困扰。水资源短缺和水污染严重已经成为制约城市可持续发展的重要因素，有的地方的水资源短缺甚至成为制约城市发展的最主要因素。在面临水资源危机的时刻，应当更加清醒地认识到，加强水资源保护、实现水资源的可持续利用，是保障和支持城市可持续发展的必然选择，是实现可持续发展战略的重要举措。
恢复我国水环境是解决我国水资源不足的根本所在。其主要途径就是在各城市修建和完善污水处理厂，提高污水处理程度，努力促进水的健康循环。值得庆幸的是，人们已经开始逐步认识到水在社会发展中的重要地位，在建设部城市污水处理规划中提出要在2010年前增建1000余座污水处理厂，使处理能力增加到5000万～6000万m3/d，污水处理率将达40%左右。
1、污水再生利用存在的问题
总的说来，目前各地污水再生利用尚处于起步阶段，规模小，利用范围窄。我国城市污水再生利用日益受到重视，但总体进展缓慢，存在问题较多，主要是：(1)污水处理率低，管网不配套，污水再生利用缺乏必要的条件。近年来，虽然我国城市污水处理设施建设的速度加快，但仍然滞后于城市发展的需要。
(2)水价形成机制不合理，污水再生利用缺乏必要的市场环境。目前的水价调整是以补偿供水运营成本，减少财政补贴为目的，没有体现水作为稀缺资源的价值。
(3)对水资源的忧患意识和再生利用认识不足，污水再生利用缺乏相应的鼓励和扶持政策。目前，一些地区没有把节水和污水再生利用工作摆在重要的位置，特别是一些水资源目前比较丰富的地区，没有充分重视节水问题。
(4)要严格再生水水质管理，运行单位对正常运行的再生水设施需定期化验再生水水质，确保安全用水。改变再生水供水管网结构，提高其可靠性和安全性。
(5)宣传力度不足，公众的污水资源化意识有待增强。受传统观念影响，加之对污水再生利用的宣传不够，公众对再生水的认识和接受程度还比较低，一定程度上影响了污水再生利用工作的推进。
2、推动城市污水再生利用进程的任务和措施
(1)统筹规划，协调发展，合理配置水资源。在制定城市水资源发展规划时，一定要明确污水再生利用是城市水资源综合管理的重要组成部分，污水处理和再生水设施建设是供水能力建设的有机组成。要根据城市可用水源的特点和具体需要，优化配置各类水资源，统筹安排城市水源、供水、用水、节水、排水、污水处理及再生利用设施的规划、建设与管理。
(2)积极吸引多元化投资主体，充分利用价格杠杆，促进污水再生利用。在城市污水和资源化的管理方面，政府有主导的义务和职能。但城市污水再生利用工作，单靠政府行为，没有市场推动，必然动力不足；单靠市场推动，没有政府引导，也必然难见成效。因此有必要充分考虑城市污水再生利用工作的特点，既靠市场推动，也要加强政府行为。今后城市污水处理和再生利用工程项目的建设，应积极探索符合社会主义市场经济规律的投融资方式和运营管理模式，鼓励并引导各类社会资金和境外资金参与城市污水处理和再生利用设施的建设，有必要通过政策引导、法律约束，促进污水处理及资源化的市场化运作，把行业利润推向市场，形成健康市场化运行制。
(3)采用适宜的技术和工艺，推广使用符合标准的再生水。实施污水资源化，将城市污水处理的战略目标由传统意义上的污水处理、达标排放转变为以提高水的综合利用率为核心的水的循环再用，相应地要调整污水处理技术路线。目前建设部正在组织研究制定污水再生利用的技术政策，鼓励开展各种形式的国际合作与交流，尽快提高我国城市污水处理和再生利用的工艺技术水平。
五、管位与管材用功能设计
给水管漏水问题处理。住宅给水管漏水是相当严重的问题。现在住宅采用PVC给水管已愈来愈广泛，标准较高的楼盘许多都采用给水管暗埋方式，管道敷式在建筑地面内，这要求建筑楼板面层有一定的厚度。否则，暗敷在楼板中的管子漏水，其产生的压力会使整个房间的混凝土地坪撬起、裂开。漏水的原因及应采取的措施如下：PVC管是地坪浇注混凝土之前排下的,建筑面积浇注混凝土时产生大量热量,使PVC管产生胀力,而混凝土冷却时,由于二者的收缩系数又是不同的,对PVC管会产生一种破坏力。经过一段时间后管道接头处极有可能渗水。要解决这个问题，最简单的做法是可以采用金属材料替代PVC管，因金属管的强度明显优于PVC管，或者采用给水管接进分户门为止，待业主装修时自行处理。
PVC-U排水塑料管已在住宅建筑中得到广泛的应用，取得了成功的经验，但也存在缺点及不足。最大的问题是噪声远大于铸铁管，管壁隔音效果较差，对日常生活有一定的影响。为解决噪声问题，在 PVC-U管内壁增加了凸起的螺旋型导流线，使水流条件得到改善，有效的降低了噪声，即目前市场上的PVC-U螺旋管。为解决管壁隔音效果较差的问题，又开发了PVC-U芯层发泡管（PSP管），不仅具有传统PVC-U实壁管的优点，还具有高抗冲击、隔音、阻燃、绝缘、热稳定性好的特性。排水管道设于室内时，应优先选用螺旋管、芯层发泡管或离心铸造排水铸铁管。目前许多城市都有住宅建筑高度小于100m时，生活排水管和雨水管应采用硬聚氯乙烯管的地方规定，以政府行政作用的方式来推广排水塑料管。在实际工程中，设计人员应根据不同的情况灵活的加以掌握。高层住宅底层排水立管需要转换时，排水横干管，转换层以下的排水立管，出户管应采用离心浇铸排水铸铁管，提高排水管道因堵塞后下部管路系统为受压状态时的承压能力。
六、住宅建筑给排水节能途径:
根据我国现行供水情况及住宅用水情况，住宅建筑给排水节能主要有以下几个途径:
1.尽可能利用太阳能用作住宅热水加热。
2.合理利用市政管网余压,采用分区给水方式。
3.采用节水型卫生器具,减少供水量,同时也减少供水能耗。
七、结语
随着全球城市化的发展，城市污水再生利用和城市排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用，是城市水环境改善的一个极其重要的方面。就其本质而言，就是要建立起水的社会循环新模式。具体讲，就是以推动城市水资源的可持续开发与利用为根本目的，以遵守市场经济规律和生态规律为实施原则，以不同区域不同阶段选择不同的发展模式为实施途径，以保障人体健康安全和环境安全为基本要求，把污水再生利用的内容纳入到城市水资源开发与利用规划中去，把污水再生利用项目系统化地纳入到现有及未来城市的水环境基础设施建设中去，实现与给水和排水系统进行一体化的规划、设计、运行和监督管理。 |
