陽光大廈商業(yè)樓給水排水設(shè)計和實現(xiàn) 土木工程管理專業(yè)

本課題來源及研究的目的和意義。

本課題來源于工程的生產(chǎn)現(xiàn)場，它是新疆石河子的一棟商業(yè)建筑。商業(yè)建筑是指用于商業(yè)用途的建筑物，其主要用途價值反映在商業(yè)用途中。商業(yè)樓區(qū)人群密集，因此，商業(yè)樓設(shè)計至關(guān)重要，是商業(yè)樓能夠安全正常運行的根本保障。

同時作為即將畢業(yè)的給排水專業(yè)學生，這樣親身實踐，將理論與實際相結(jié)合的設(shè)計過程對我們的專業(yè)知識的充分運用，熟練掌握有著深遠的意義。

本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析。

陽光大廈商業(yè)樓作為一棟綜合性建筑，其涉及多方面的問題，如管道的排列布置安全性，合理性，美觀性問題，施工的經(jīng)濟性問題，以及節(jié)約能源保護環(huán)境的問題，自十八大以來，中央將生態(tài)文明建設(shè)作為五位一體總體布局的基礎(chǔ)，因此，設(shè)計一個節(jié)約資源，保護環(huán)境的建筑給排水管網(wǎng)是新時代給排水工作者的首要任務(wù)，是我們義不容辭的責任。

1節(jié)水

根據(jù)已有資料表明，中國人均水資源占有量約為2400立方米，而且是一個缺水國家。尤其是自改革開放以來，中國經(jīng)濟正在持續(xù)蓬勃發(fā)展，然而，水污染現(xiàn)象也逐步加劇，隨之而來的是愈發(fā)嚴峻的水資源問題。在此背景下，水資源保護勢在必行。對于建筑給排水而言，其最主要的節(jié)點要素大致包含下述幾種：其中，涉及到衛(wèi)生潔具;頂棚浮子閥;建筑物中水。

1.1使用新型的衛(wèi)生設(shè)備和配件

現(xiàn)如今，在一系列衛(wèi)生器具中，以大便器沖洗水箱為典型的傳統(tǒng)衛(wèi)生器具，存在相對較大的實際耗水量，并且其配件伴隨著相對較差的耐用性及其密封性，可能會存在跑冒滴漏等諸多問題，從而導(dǎo)致水資源的嚴重浪費。然而，對于創(chuàng)新性的衛(wèi)生設(shè)備而言，其能夠切實改善上述多樣化實際問題。例如：JS型虹吸式節(jié)水型坐便器，相較于傳統(tǒng)坐便器而言，其單次沖洗水的具體用量，不超過5升，能夠節(jié)約將近一半的用水量;公共浴室可使用單管恒溫供水，帶腳踏閥淋浴，光電淋浴，手動延時自動關(guān)閉淋浴設(shè)備比普通雙管淋浴節(jié)水約20％。

1.2建筑中水

“節(jié)流”也需要“開源”。建筑物中的水將在處理和廢水再利用后重復(fù)使用。它不僅可以節(jié)約用水，還可以使污水無害化，節(jié)約資源，保護環(huán)境，防止水污染，緩解水資源短缺。這一重要作用具有明顯的社會效益。最近發(fā)布的“建筑用水設(shè)計規(guī)范”（征求意見稿）對水源，水質(zhì)標準，水系統(tǒng)和處理過程提出了具體要求。預(yù)計在正式實施后，水的使用將起到很大的推動作用。該建筑的供水系統(tǒng)應(yīng)用于濟南市南郊賓館和玉泉森新賓館，效果良好。目前，中水處理設(shè)備已有定型產(chǎn)品供設(shè)計選用。

2節(jié)能

在中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展過程中，節(jié)能的實際作用，是至關(guān)重要的。從本質(zhì)角度而言，節(jié)能就相當于環(huán)保。故此，在建筑給排水領(lǐng)域中，若想進行更深層次的細致設(shè)計，則不僅需要對其進行合理的布局及其相對精確的計算，與此同時，還需注重于二次供水設(shè)備的節(jié)能效果。

2.1二次供水設(shè)備的選擇

以供水方式為例，既定的水泵—水箱相關(guān)供水方式，將很容易導(dǎo)致水資源發(fā)生污染現(xiàn)象。在此情況下，多樣化節(jié)能型的被氣壓罐供水方式應(yīng)運而生，并且伴隨著新型的變頻調(diào)速供水方式。實際上，在20世紀90年代初期，變頻調(diào)速設(shè)備就已經(jīng)獲得了相對廣泛的實際應(yīng)用。在此類設(shè)備中，主要基于變頻器改變電機內(nèi)部存在的實際供電頻率，利用實際用水量，針對水泵中涉及到的無級調(diào)速功能及其循環(huán)軟起動功能，進行依次實現(xiàn)。近年來，變頻設(shè)備開始逐步由既定的恒壓變量供水方式，過渡至變壓變量及其相應(yīng)的變頻氣壓供水等諸多方式?；谙到y(tǒng)在實際運行過程中的基本特點，以及多樣化設(shè)備蘊含的節(jié)約性質(zhì)，針對相關(guān)設(shè)備，進行科學合理的妥善選擇，才能獲得相對良好的效果。通常情況下，當處于用水低谷的情況下，偏離設(shè)計工況將會愈發(fā)明顯，此時，相關(guān)設(shè)備的共同組成，需要切實滿足低谷用水量不斷變化的具體特點，并且相關(guān)設(shè)備的實際效率，需要遠遠優(yōu)于用水低谷的情況。如果系統(tǒng)的實際低谷用水量，遠遠比不上單臺水泵最大流量比例的20％，則需要通過配置小流量泵，以此來實現(xiàn)小流量狀態(tài)下的自動切換；同理，如果低谷用水量，呈現(xiàn)出斷續(xù)小流量的狀態(tài)，則需要及時配置作用于斷續(xù)供水的相關(guān)壓力供水裝置。

2.2熱水供應(yīng)和太陽能利用

一般情況下，對于熱水供應(yīng)系統(tǒng)而言，其能夠選擇的主要節(jié)能措施大致如下：其中，主要包含切實降低實際使用溫度；盡可能降低實際熱水耗量，并據(jù)此盡量減少實際流率；力求選擇高效能保溫材料，以此來有效降低實際熱損失；切實提升換熱器具備的實際傳熱效率；采用節(jié)能型產(chǎn)品；開發(fā)利用新能源等。

3生活用水二次供水的污染防治

因為受到城市供水體制因素的影響，在當前時期的建筑給排水領(lǐng)域中，其設(shè)計環(huán)節(jié)必將涉及到二次供水，然而，這也同樣需要添設(shè)相關(guān)貯水設(shè)施及其多樣化供水設(shè)備等諸多環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)將極有可能會導(dǎo)致水質(zhì)污染的發(fā)生?；谏鲜鰞?nèi)容，為了有效預(yù)防二次供水狀態(tài)下出現(xiàn)的水質(zhì)污染現(xiàn)狀，在進行實際設(shè)計的過程中，需要著重于下述方面，開展行之有效的解決措施：

3.1系統(tǒng)

當已經(jīng)明確供水系統(tǒng)的情況下，需要將各種類型的方案彼此之間，進行相互對比，與此同時，盡可能降低不必要的中間環(huán)節(jié)。例如：在通過市政管網(wǎng)的允許之后，就不需要再設(shè)置相應(yīng)的貯水池，只要將多樣化供水設(shè)備，從已經(jīng)被允許的市政管網(wǎng)，進行直接吸水即可。

3.2管材

對于大多數(shù)自來水而言，其水質(zhì)都會存在一定程度的腐蝕性，從而腐蝕其所接觸的金屬管道，在此期間，自來水體中存在的余氯，將會快速降低，同時伴隨著濁度、鐵、鋅及其多樣化細菌學指標的持續(xù)攀升，進而導(dǎo)致嚴重的水質(zhì)污染?；谏鲜銮闆r，某些西方發(fā)達國家，已經(jīng)出臺了相關(guān)法律文件，明令禁止將普通鍍鋅鋼管，作為生活給水管。現(xiàn)如今，國際上開始逐漸推行鋁塑管、聚丙烯管及其交聯(lián)聚乙烯管等具備一定環(huán)保性能的安全新型管材，從而切實保障生活用水，在實際運輸過程中，保持良好的安全性。

還有很多細節(jié)影響了系統(tǒng)設(shè)計水平，如管道坡度不合理，要注意根據(jù)最大水量進行設(shè)計、給水排水雨水以及消防管道的沖突問題，都會影響結(jié)果。

下面我將主要介紹國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀。

相較于西方發(fā)達國家而言，中國基于建筑給排水領(lǐng)域中的理論成就，略顯不足，最為明顯的就是流量計算方法，在此方法中，主要涉及到三大方面，即給水方面、排水方面及其熱水供應(yīng)方面。在全球范圍內(nèi)，主要包含三類流量計算方法，其中，主要包含經(jīng)驗法及其概率法，與此同時，包含平方根法，這三類方法，依次代表著流量計算發(fā)展過程中的三個階段。對于美國和日本等發(fā)達國家而言，主要選擇概率法，而對于中國而言，從1964年度至今，一直在沿用平方根計算方法,在此期間，雖然中國學者對其進行了持續(xù)完善，然而，因為嚴重缺乏衛(wèi)生器具的實際運用數(shù)據(jù)，故此，中國在當今運用的流量計算方法，在本質(zhì)上依然為平方根法,無法與概率法相提并論。

在本篇論文中，還將闡述熱水供應(yīng)耗熱量的細致計算。目前，中國僅僅存在適用于全日供應(yīng)熱水的相關(guān)耗熱量具體計算公式,尚未涉及到定時供應(yīng)熱水的相關(guān)計算公式及其相應(yīng)的揚程計算方法,這也嚴重制約了新型水加熱器的實際發(fā)展進程。

對于基礎(chǔ)課題而言，中國與西方國家的差距，還表現(xiàn)在排水通氣系統(tǒng)的深入研究及其高層建筑立管擴展分析等諸多方面。正是因為這些方面的不完善性，中國在更新傳統(tǒng)設(shè)備的過程中，很難進行科學合理的改進，從而導(dǎo)致同類型產(chǎn)品，在規(guī)格層面及其實現(xiàn)功能的層面上，存在一定的差異性。

對課題提出的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標的可行性分析。

該設(shè)計為高層建筑“陽光大廈商業(yè)樓”。地下一層，地上十二層，建筑高度46.35m，建筑面積15393m2，屬二類高層建筑，該建筑地下室為商業(yè)用房及設(shè)備用房，一層為商鋪，二、三層為商業(yè)用房，四至十二層為賓館。建筑給排水設(shè)計部分包括建筑的建筑給水設(shè)計、建筑雨水設(shè)計、建筑排水設(shè)計；建筑消防設(shè)計部分包括建筑室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計、自動噴水系統(tǒng)設(shè)計。

1）室內(nèi)給水管網(wǎng)水力計算，室內(nèi)給水平面、系統(tǒng)圖設(shè)計

2）室內(nèi)排水管網(wǎng)水力計算，室內(nèi)排水平面、系統(tǒng)圖設(shè)計

3）室內(nèi)消防系統(tǒng)水力計算，室內(nèi)消防平面、系統(tǒng)圖設(shè)計

4）材料表

5）編寫設(shè)計計算書和設(shè)計說明書。

4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路。

（1）給水圖示

上向下給式給水在最高層配水點能滿足給水壓力需求，水頭較高，漏水造成的墻面損壞、管材消耗稍多是其主要缺點，主要應(yīng)用于有高位水箱的樓房或公共建筑；下行上給式安裝維修方便，多用于外網(wǎng)直接供水，但最高層配水處流出水頭較低。環(huán)狀式管網(wǎng)造價較高，因此對于要求不高的民用建筑較少應(yīng)用。

建筑可使用并聯(lián)給水方式，需要設(shè)置水泵但是供水安全可靠性高，對于城市商業(yè)樓的維護管理較為方便。因氣壓給水罐供水可靠衛(wèi)生，采用變頻調(diào)速泵組可以克服該方案壓力波動大的缺點，但是其缺點是水泵的投資較大，控制調(diào)節(jié)繁瑣。

（2）水質(zhì)污染

如果生活飲用水產(chǎn)生虹吸回流或背壓回流的現(xiàn)象，則會造成管道污染，所以任何雜質(zhì)或液體都不應(yīng)把配水件出水口淹沒，出水口的安裝位置與用水容器溢流邊緣的距離也有詳細要求，一般不能小于出口直徑2.5倍。設(shè)置導(dǎo)流防止器、真空破壞器可有效防止回流，具體設(shè)置要求還應(yīng)參見設(shè)計規(guī)范。

（3）消防

設(shè)計時需要注意高層建筑的消防設(shè)計不同于以往普通建筑的設(shè)計方案，否則就會出現(xiàn)壓力不足等問題造成的安全隱患，因此必須加強消防性能。設(shè)計方案執(zhí)行過程中，需要進行管網(wǎng)試壓以確定是否有足夠的壓力，施工現(xiàn)場的勘察保證信息完整性同樣也是設(shè)計時不可缺少的。

其中，該商業(yè)樓的消火栓滿足應(yīng)設(shè)置DB65室內(nèi)消火栓的需求。作為商業(yè)樓處于城市中心區(qū)域，該高層人流量較大，高層建筑用水總量所確定的消防水池容積可按照最高日用水量的25%進行設(shè)計?？紤]地下消防的設(shè)置時，消防水池可以減少供水壓力不足和水量不夠的問題，且進行雨水的儲存可以有效利用天然水源。可以通過設(shè)置導(dǎo)流墻、吸水槽的方式保證消防水槽無死角。

（4）設(shè)備的選用

供水加壓及增壓設(shè)施：

由于某些地區(qū)城市供水能力不足，水廠的發(fā)展滯后于建筑發(fā)展的要求，往往不能滿足多層建筑的水壓需求，而且老舊的管網(wǎng)承壓能力差，因此我國多采用兩次加壓設(shè)備。目前，比較普遍的設(shè)備有氣壓給水設(shè)備，有補氣式、隔膜式兩種。

參考《給水排水設(shè)計手冊（第三版，第2冊）》，在常用供水加壓方式的比較中，高位水箱供水的能耗較小但投資費用最高，運行費用也偏高，水質(zhì)二次污染嚴重，優(yōu)點主要是水泵均在高效段運行，供水安全性可觀，管網(wǎng)疊壓供水時若仍采用高位水箱，可明顯改善水質(zhì)二次污染，并使投資費用降低。變頻調(diào)速供水在部分時段水泵低效運行，供水安全性和水質(zhì)二次污染情況均較差，投資低而且運行費用高，官網(wǎng)疊壓供水并未明顯改善。

其中，氣壓罐給水有其特定的場合，如已建多層建筑上層水壓不足是由市政給水管網(wǎng)的水壓下降引起的，無法再安屋頂水箱且用戶對水壓變化要求不高時使用，同理于舊房加層改造和地震多發(fā)地帶；在高層建筑水箱建好后，不能滿足新建建筑高度的給水水壓要求或不能滿足消防所需工作壓力時，可選其為增壓設(shè)備。本次設(shè)計考慮到新疆地區(qū)十分寒冷，冬季最低溫度可達到零下30攝氏度，并且石河子地區(qū)的污染是比較嚴重的。為解決水箱被凍壞或被污染，可采用氣壓給水設(shè)備。

5、完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實驗設(shè)備或?qū)嶒灜h(huán)境條件、某類市場調(diào)研、計算機輔助設(shè)計條件等等)及解決的辦法。

（1）完成課題需要的工具書：①《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）；②《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016－2014）；③《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）；④《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50084-2017）；⑤《給水排水設(shè)計手冊》（第二冊）；⑥《新12系列給排水標準設(shè)計圖集》新疆：新疆建筑標準設(shè)計辦公室，2013⑦《建筑給水排水工程》教材（第六版），中國建筑工業(yè)出版社。

（2）CAD技術(shù)

現(xiàn)在繪圖軟件借助于計算機硬件的發(fā)展飛速發(fā)展，由AutoCAD為基礎(chǔ)發(fā)展而來的專業(yè)繪圖軟件為給排水設(shè)計人員進行專業(yè)設(shè)計提供了便利，鴻業(yè)、杰圖、天正等優(yōu)秀軟件，BIM技術(shù)日益發(fā)展并引領(lǐng)新的設(shè)計方式，作為社會主義新時代的學生，應(yīng)及時學習并熟練使用這種先進便利的科技成果，本次建筑給排水采用杰圖輔助繪圖。

6、完成本課題的工作方案及進度計劃。

課題研究進度計劃

本課題研究的周期為半年,具體起止日期為2018年11月11日到2019年6月1日，一共分三個階段進行。

第一階段:準備階段(2018年11月-2018年1月)

利用文獻資料的查閱、研究法,進行課題論證,撰寫開題報告,熟悉自己的設(shè)計任務(wù)及圖紙。實地參觀，了解實際建筑結(jié)構(gòu)，學習已經(jīng)設(shè)計好的設(shè)計思路，了解任務(wù)難點。

第二階段：中期檢查階段(2018年3月-5月)

3月進行設(shè)計課題知識學習,選定設(shè)計方案,做好資料的檢索工作,初步進行建筑給水和建筑排水（包括污水和雨水）系統(tǒng)的布置、繪制草圖、計算。4月進行消防管系布置方案以及水力計算，對其中遇到的問題進行總結(jié)、排除并更正。

第三階段:總結(jié)成果階段(2018年5月-2018年6月)

5月完成給水、排水、消防的施工圖繪