高层建筑排水管道系统的排水特性研究

高层建筑排水管道系统的排水特性研究

尹升

黑龙江省建设集团建筑设计研究院有限公司

摘要：随着我国经济的不断发展，建筑业的发展得到了有效的推动。排水管道系统是高层建筑的重要组成部分。高层建筑排水系统经常出现排水流量过大的情况，在一定程度上带来了安全隐患。因此，相关人员应了解排水特性，以提高排水管道的安全性。

关键词:高层建筑；排水管道系统；排水特性

1引言

目前高层建筑数量逐渐增多，一些施工单位为了获得更多的经济效益而偷工减料，影响了整个工程质量。排水系统是高层建筑的重要组成系统，对人们的生活有着重要的影响。为保证排水系统的正常运行，相关人员应多关注排水管道系统，了解排水特点，以提高高层建筑排水系统的利用率。

2建筑排水系统概述

随着人们生活水平的逐步提高，对建筑工程提出了更高的要求。为了保证建筑排水的安全，减少水堵塞的发生，使其能够快速将污水和废水排放到室外，现已成为建筑设计的基本要求。高层建筑的排水管比较复杂，主要包括排水管、主管、立管、支管和排水管，其中排水管应包括带水封的存水弯，这是防止排水管中的气体进入室内的重要环节。建筑排水系统有多种类型。一、单立管排水系统。这种排水吸力只有一个排水立管，而不是专用的通风立管，通过使用排水立管附件进行气体交换。这种通风方式叫做内部通风。二、双立管排水系统。它主要由一个通风立管和一个排水立管组成，两个立管之间进行气体交换，也称外通风，主要用于污水和废水交汇的多层建筑或高层建筑。三、三竖管排水系统。主要由生活通风管、污水竖管、生活废水竖管组成，通风方式以外通风为主，用于生活污水高层建筑。第四，压力流排水系统。主要依靠增压和储水设备的联动产生高压水流，从而有效排出高层建筑的废水。

3单立管排水系统排水特性比较

目前，以恒流排水的检测方法为主。在实际建筑排水管道中，短时间内排水的速度梯度较大，更接近瞬时流量排水过程，对排水系统的安全构成很大威胁。

3.1单立管系统的水容量

利用排水系统的15层排水，并在系统的14至1层安装压力传感器，实时监测排水系统各层的压力变化。由于天气因素会干扰实验结果，为了在实验过程中掌握外界因素，保证实验数据的准确性，在实验塔的15层和31层安装了多功能便携式气象站。通过实验发现，普通UPVC单竖管排水系统在高层部分以2.5L/s的恒定流量排水时，系统的气压波动明显，负压的变化范围随着楼层高度的降低而逐渐减小。

3.2地板上的压力分布

当15层以相同的流量排水时，发现对于相同的排水流量，排水系统各层最大压力的变化随着楼层的降低而增加。当流量为0.5L/s时，排水系统各层最大压力变化不大，当流量为2.5L/s时，变化幅度最大。无论流量有多大，系统最大压力变化的楼层就是最低楼层。当压力检测楼层一致，顶层排水流量相同时，压力变化幅度随着流量的增大而增大，流量越小，压力随楼层变化越不明显。

3.3排水检测方法的特征比较

当普通UPVC单立管排水系统以恒定流量排水时，系统各层通水能力相对稳定，在1.8l/s ~ 2.2l/s之间，通水能力随着系统高度的降低呈现缓慢增加的趋势。同时发现排水时间间隔为1s时，对排水安全最为不利。采用恒流量检测方法时，系统压力略有下降，而采用瞬时流量检测方法时，系统压力下降幅度较大。当排水流量不变时，负压变化大于正压变化。因此，在建筑排水系统的设计中，有必要保证高层部分的通风能力。

4双立管排水系统的排水特点

在建筑排水管中，由于气体和液体根据流速的变化，排水管中的瞬时气压变化很大，因此需要注意通风管道的使用。然而，在实际的建筑排水设计中，一些设计师为了扩大排水立管的管径，平衡压力，维护排水安全，增加管径。不过还是会有不同程度的拖和臭味。

4.1双立管系统的水容量

双立管系统的最大正压和最大负压随着排水流量的增加而增加。当流量为3.8L/s时，达到了破封的判断标准。根据系统在不同流量下的压力变化值，发现双立管排水系统在缓解正压变化和负压变化方面效果明显。当系统较高时，双立管排水系统的排水安全性更可靠。

4.2各楼层的压力分布

从不同流量下的正压分布可以看出，对于同一排水系统，同一楼层位置，排水流量越大，楼层压力变化值越大，压力随流量变化的规律更加突出。其次，与单隔水管系统相比，双隔水管系统的压力变化随着测压楼层的增加而更加明显。单立管系统结构相对简单，送风方式相对简单，双立管系统负压变化相对较弱。

5排水管道对排水特性的影响

在高层建筑的排水管道中，当气体和液体发生碰撞时，会产生一定程度的物理反应，引起排水管道内压力发生较大变化，影响管道的稳定性。为了避免这种现象，工人可以在排水系统中设置特殊的通风管道，以提高管道的安全性。排水管上安装有压力传感器，通过压力传感器检测系统在不同流量条件下的最大和最小压力变化。根据调查结果，排水流量将对排水系统中的压力产生很大的影响。当排水流量为3.6L/s时，排水系统的正压和负压变化分别为300Pa和-300Pa，当排水容积达到4L/s时，排水系统的正压和负压变化分别为440Pa和-400 Pa。

当排水系统总高度超过十层时，排水管道的正压和负压会发生较大变化。该技术以3.8 L/s的过水能力为基础，当水流为3.8L/s时，排水系统内正压为388Pa，负压为401Pa，大部分压力波集中在400Pa左右。由此可见，十层以上高层建筑的过水能力主要是以排水管道中的过水能力为主。根据十层以上或以下建筑的数据，现阶段排水管负压变化较大，波动高于正压。因此可以知道，排水系统的排水特性主要由排水系统中的压力决定，高层建筑的不同高度也会在一定程度上影响压力。

6排水管件对排水特性的影响

6.1弯头对排水特性的影响。

排水管件也是高层建筑排水管道系统的重要组成部分。只有通过排水管件，排水系统才能正常运行，提高排水系统的安全性。进行相关实验，主要使用立管底部的45°弯头和90°弯头，通过对比不同角度弯头排水时产生的数据，分析了它们对排水特性的影响。实验结果表明，排水管与90度弯头连接时，水流引起的最大正压大于45°管件，如果流量较小，90°和45°的压力值不会发生明显变化[3]。可以看出，不同角度的弯头会产生不同的排水特性。在高层建筑的排水系统中，水和气体同时存在。高层建筑层数少，水和气一起下落时，速度会低，动能弱，不会有明显的水跃现象。高层建筑水平高，下落速度会很快，水跃现象明显。因此，工作人员应采用45°弯头，因此在连接排水管时。

6.2管道坡度对排水特性的影响

在管道坡度的测试中，通常采用45°弯头，排水管的坡度分为0.026和0。实验结果表明，当排水管斜率为0.026时，系统的最大负压变为-350帕，当排水管斜率为0时，系统的最大负压变为-220帕。造成这种现象的主要原因是坡度为0°时排水管内的气体和水。正压实验中，坡度为0.026时，排水管内正压为209Pa，坡度为0时，排水管内正压为195Pa，说明坡度对排水系统内正压影响不大[4]。然而，从实际情况来看，高层建筑中的许多排水设备都需要有一定的坡度。因此，在实际设计过程中，排水管仍需要有一定的坡度。

此外，在实验过程中发现，高层建筑排水管道系统中管道的规格和长度也会在一定程度上影响排水特性。管道越长，疏水阀离管道越远，压力对疏水阀的影响越小。如果支管过长，可能会导致生活污水进入竖管[5]，造成排水管堵塞，影响排水管的正常运行，给人们的生活带来麻烦。对于相同材质的管道，如果管道直径较大，整个排水系统的过水能力会更大，这就需要工作人员增加流量和通风的比例。虽然这样比较方便，但是会增加施工成本。

7结术语

通过从管材和管件两个方面分析高层建筑排水管道系统的排水特性，可知管材、排水流量、弯头和管道坡度都会在一定程度上影响高层建筑排水管道的排水性能。为了提高排水系统的排水性能，工作人员应考虑施工场地、施工高度等原因，确保排水系统正常运行。

参考文献：

[1]臧振武.高层建筑排水管道系统的排水特性研究[D].北京工业大学,2015.

[2]邱凯华.高层建筑排水管道系统的排水特性分析[J].江西建材,2017(6):21~22.

[3]付菊.高层建筑排水管道系统的排水特性研究[J].门窗,2016(10):241.

[4]李泽裕.建筑排水系统水封特性及其工程应用研究[D].福州大学,2013.

[5]黄云川.建筑项目排水管道系统的排水特性比较试验研究[J].技术与市场,2017(9):181.