高层建筑给排水设计和节能减排设计范文
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摘要:随着社会经济水平的提高以及城市化进程的推进，高层建筑数量和规模均呈上升趋势，人们对建筑给排水节能减排设计提出了更高的要求。基于此，为落实绿色建筑设计理念，本文探讨了高层建筑给排水节能减排设计的重要意义，研究了高层建筑给排水设计要点以及节能减排设计方法，以期为相关工作人员提供参考。
关键词:节能减排设计；高层建筑；排水设计
水资源是我国最紧缺的资源之一，人口数量的增加进一步加剧了水资源供需矛盾。为提高水资源利用率，实现水资源的合理配置，设计人员应根据高层建筑的特点，科学开展给排水设计工作，并且在给排水设计中融入节能减排理念，在提高居住舒适性的同时，减少水资源浪费，从而促进建筑行业的可持续发展。
1高层建筑给排水节能减排设计的重要意义
目前，世界各地均存在不同程度的水资源紧缺问题。在建筑行业中，建筑给排水系统施工需要使用大量的水资源。高层建筑给排水节能减排设计，有利于保证管道结构设计的科学性与基础设施设计的合理性，能够满足高层居民的用水需求，同时能够提高水资源的利用率，和提高建筑给排水设计效果。[1]
2高层建筑给排水设计要点
在开展高层建筑给排水设计工作时，设计人员需要按照设计规范要求来控制管道之间的距离，并且采用减压阀门来减轻给排水管道共振噪声，从而保证给排水系统设计质量。
2.1建筑给水系统设计要点
高层建筑的主体结构具有高度高、基础埋置深度深、施工周期长以及施工条件复杂等特点。因此，在设计此类建筑的给水系统时，设计人员需要综合考虑底层建筑占地面积小、居民较多等因素。在一般情况下，城市给水管网压力无法满足高区供水需求。在设计给水系统时，设计人员往往采用分区供水方式，即高层建筑的低区直接由城市给水管网供水，高区由水泵加压供水。此外，为有效减小高层建筑的供水压力，设计人员还可以采用竖向分区的给水方式来给高层建筑的高区供水。目前，随着建筑行业的不断发展，给水方式日益丰富，当下应用较为广泛的方式有并联给水、串联给水以及减压给水。在设计给水系统时，设计人员不仅要结合当地实际情况以及建筑特点，还要考虑高层建筑工程造价，从而保证给水方式的科学性、合理性。另外，在设计过程中，设计人员还需要做好水量计算工作。在计算过程中，设计人员需要结合建筑功能来计算建筑内部的娱乐场所、餐厅等公共区域的用水量，从而进一步保证给水系统设计的科学性和合理性。
2.2建筑排水系统设计要点
高层建筑排水系统的排水方式有两种：分流与合流。随着国家对环境保护重视程度的日益提高，合流方式的使用越来越少，因为这种排水方式极易出现水体污染且浪费水资源，而分流已经成为当前建筑排水系统的主要方式。高层建筑的整体高度较高，其排水管线也较长。在这种情况下，排水管内的污水流量较大且流速较快，若在排水立管底部连接排水支管，则极易出现溢水、漏水等现象。因此，在设计此类建筑的排水系统时，设计人员应保证卫生器具排水管道的独立性：底层卫生器具中的污水应单独排放，底层卫生器具的排水管道不能接到排水立管上。当排水立管需要转换时，底层卫生器具的排水支管可以接到建筑排水横管上；连接点与立管底部下游的水平距离不宜大于3m且不得小于1.5m。当无法满足该设计要求时，设计人员应设计单独的底层排水支管，将废水直接排至室外检查井。[2]
2.3建筑水消防系统设计要点
水消防系统是高层建筑给排水设计中的重要组成部分，该系统可以为居民生命财产安全提供保障。在开展水消防系统设计工作时，设计人员需要从以下五个方面着手。
2.3.1消防供水设计
消防设计是建筑设计中的重要组成部分，也是高层建筑设计中一个至关重要的环节。由于高层建筑整体高度较高且内部结构复杂，在设计建筑水消防系统时，设计人员需要保证水消防系统的可靠性。高层建筑的消防给排水工程的给水量和水压往往会超出市政管网供水系统要求，甚至有些高层建筑的进水形式为单路。因此，在开展水消防设计工作时，设计人员需要增设消防水池。消防水池在为建筑居民提供生活用水的同时，还能够降低建筑水消防系统的建设成本。一旦发生火灾，消防水池能够提供大量的水资源。
2.3.2消防泵房与消防水池设计
在设计高层建筑消防泵房与消防水池时，设计人员需要合理布置这两个基础设施的位置，确保消防泵房与消防水池的位置不会受到火灾的影响，从而为控制火情以及灭火提供方便。在设计过程中，设计人员应单独设计消防泵房，泵房防火门应选用具有极强防火性能的、便于使用的材料，从而保证其能够提供充足的水源。[3]
2.3.3消防水泵出口设计
消防水泵出口设计是高层建筑水消防系统设计中的重要环节之一，其直接影响了火情的控制效果。因此，在设计过程中，设计人员需要科学布置消防水泵出口。在一般情况下，设计人员需要在供水管上方安装排水阀，然后计算建筑的流水量，以此来确定排水位置。在建筑水流量计算完成后，设计人员需要根据计算得到的数据来进行差异化设计，例如：当排水量较小时，出口可以直接设计成污水泵出水口；当排水量较大时，出口则需要设计成消防水池出水口。此外，由于水消防系统主要用于处理突发性火灾事故，因此在设计消防水泵出口的过程中，设计人员还需要考虑排水量。为控制消防水泵出口的排水量，设计人员可以在消防水泵出口处设置流动闸阀。当水消防系统水压过大时，设计人员应直接使用水管进行排水。在设计高层建筑消防水泵出口时，设计人员应按照相关消防设计标准来制订设计方案，从而保证高层建筑消防设施的正常运行。
2.3.4高位消防水箱设计
高位消防水箱是高层建筑水消防系统的重要组成部分。设置常高压给水系统的建筑物，如能保证最不利点消火栓和自动喷水灭火设备等的水量和水压，则可不设消防水箱。采用临时高压给水系统的建筑物，应设消防水箱。在具体设计中，设计人员需要结合室内消防用水量来确定水箱储水量，同时根据消防水箱类型来灵活布设其位置和高度，比如：重力自流类型的高位消防水箱需要满足最不利点消火栓静水压力，并且高于其所服务的灭火设施的静水压力。另外，为保证最不利点消火栓静水压力满足相应参数，设计人员可以将水箱设置在建筑屋顶上，将出水管与室外消防环网管道相连接，从而充分发挥水箱的供水作用。
2.3.5自动喷水灭火系统
高层建筑比普通建筑的高度更高，内部结构也更复杂。自动喷水灭火系统是高层建筑中水消防系统的常见设施。自动喷水灭火系统在探测到危险的火灾因素后会自动打开阀门，并且同时发出火警信号，从而为人们撤离火灾现场和救火赢得宝贵时间。目前，在科学技术不断发展的背景下，自动喷水灭火系统种类较多，按照喷头形式可分为两种：闭式自动喷水灭火系统；开式自动喷水灭火系统。若进一步细分，则分为湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、水幕式自动喷水灭火系统以及雨淋式自动喷水灭火系统。其中，干式自动喷水灭火系统利用的是压缩气体，它在检测到室内温度超出特定数值后，则会直接喷出系统内部的压缩气体，从而达到灭火的目的；湿式自动喷水灭火系统则是利用水进行灭火；水幕式自动喷水灭火系统通过洒水喷头来灭火；雨淋式自动喷水灭火系统通过开式洒水喷头来灭火。设计人员需要结合高层建筑的实际需求以及环境条件来选择自动喷水灭火系统，从而保证自动喷水灭火系统的有效性。
3高层建筑节能减排设计方法
3.1建立完善的建筑内部循环热水供应系统
为实现高层建筑给排水系统的节能减排目标，在开展建筑节能减排设计工作时，设计人员应将绿色环保、节能减排理念落实到设计的各个环节中。高层建筑节能减排设计不仅需要满足人们越来越高的生活质量要求，还需要避免资金浪费。目前，虽然热水系统在住宅小区中的应用越来越广泛，但是许多住宅小区仍存在热水供应不足的问题，这不仅影响了房屋建筑的舒适性，还造成了水资源浪费。因此，在设计高层建筑内部循环热水供应系统时，设计人员需要保证热水温度达到设计标准，避免出现无效冷水的情况，从而减少给排水系统运行过程中水资源的浪费。此外，设计人员还应做好阻力平衡设计以及热水管网布置设计，完善循环热水供应系统，并且根据相关建筑设计标准要求，综合考虑成本与工期，保证循环热水供应系统的科学性和合理性，从而避免水资源浪费。
3.2充分利用雨水，提高水资源利用率
雨水再利用是当前解决水资源短缺问题的有效方式之一。因此，为实现高层建筑给排水系统设计的绿色化，设计人员应充分利用雨水资源，提高水资源利用率，最大化地节约水资源，实现节能减排目标。具体而言，在设计高层建筑给排水系统时，设计人员应以收集雨水为目的来设计建筑结构，并且采取相关处理措施，使处理后的雨水达到中水标准。处理后的雨水可应用于绿化、厕所冲洗等，从而有效减少水资源的浪费。雨水再利用的整个流程为：工作人员先将雨水引入雨水沉砂池，经过初步净化后，使其流入蓄水池，并且对其进行氯消毒，最终将其排入中水管道系统。雨水再利用能够减少水资源污染，从而在保证居民正常生活质量的同时，有效减轻当地的用水负担。另外，在设计高层建筑地下给排水系统时，设计人员应做好自然采光与通风设计，科学合理地设置通风口和井下格局，最大限度地减少电力通风设备和动力风孔的使用数量。在铺设地下输水管道时，设计人员需要根据具体的地下环境状况来确定管道分节的长度。对于井下环境恶劣、积水很深的区域，设计人员可以根据实际情况来增设维护工具暗格箱。中水循环系统的主要作用是，实现水资源循环利用，提高水资源的利用率。在设计中水循环系统时，设计人员应控制好水压，因为这将直接关系到建筑的节水效果，水管压力过大还会造成安全问题。因此，设计人员应根据建筑顶层供水需求来选择合适的给排水管道，从而在保证给排水系统运行的稳定性和安全性的同时，减少水资源的浪费。
3.3优化消防贮水池设计
在提高高层建筑给排水系统的节能减排性能时，设计人员需要优化消防贮水池设计。近年来，人们越来越关注建筑消防安全问题。与高层建筑中的居民生活用水量相比，消防用水量更大。因此，消防贮水池不仅需要满足灭火需求，还需要满足火灾延续期间的用水需求。火灾事故具有突发性和不确定性，当水不流动并且长时间储存在贮水池中时，水质会发生变化，甚至出现二次污染的情况。为满足生活用水水质要求，工作人员需要经常更换消防贮水池内的水，而这又造成了水资源的严重浪费。因此，为避免水资源浪费，在开展高层建筑给排水系统设计工作时，设计人员应优化消防贮水池设计，将消防贮水池和生活贮水池分开建设，从而保证消防贮水池的独立性，在延长消防贮水池的换水周期的同时，避免影响建筑生活用水质量。此外，设计人员还可以将消防贮水池与园林水景或游泳池相结合，进一步提高水资源的利用率。在设计高层建筑时，设计人员可以让一个消防贮水池同时供应多个建筑。当水压较低时，工作人员可以利用加压水泵来满足高层建筑的用水量。
4结语
综上所述，给排水系统与节能减排设计是新时代背景下高层建筑设计的重要内容。为实现节能减排目标，给排水系统需要满足建筑用水与排水需求。因此，相关设计人员应掌握给水系统、排水系统以及水消防系统的设计要点，并且通过雨水再利用、优化消防贮水池设计等方式来实现水资源合理配置，从而促进给排水行业的发展。
参考文献：
[1]麻思明,关蕾,赵洁.建筑给排水工程施工中节能减排的措施研究[J].散装水泥,2021(2)
.[2]张娜.浅论现代建筑给排水工程节能减排的重要性及其设计要点[J].百科论坛电子杂志,2020(10).
[3]许霞.浅议建筑给排水设计中环保节能理念的应用[J].价值工程,2021,40(12).
作者：陈富荣 单位：永州市规划设计院