高层建筑给排水系统优化设计研究_1

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2024年3月30日发(作者：)

高层建筑给排水系统优化设计研究

发布时间：2022-06-22T12:26:50.448Z 来源：《科技新时代》2022年6期 作者： 胡沛

[导读] 改革开放以来我国经济飞速发展，城市化规模不断扩大，其带来的影响主要表现在两个方面：一是对于资源的需求量直线上升，二

是人口密度急速增大。

湖南六建机电安装有限责任公司，湖南长沙，邮编：410000

摘要：改革开放以来我国经济飞速发展，城市化规模不断扩大，其带来的影响主要表现在两个方面：一是对于资源的需求量直线上

升，二是人口密度急速增大。在这种时代背景下，高层建筑成为了城市发展过程中的主要建筑形式，其不仅能够满足人们的住房需求，更

能够发挥土地资源的最大化效益，进行高层建筑的相关项目设计优化，亦成为社会各界关注的重点话题。文章简单介绍了高层建筑给排水

系统优化设计的意义，通过对给排水系统的核心设计原则研究，辨析不同高层建筑给排水系统项目的设计要点，以及实现系统优化设计的

具体方案，并结合绿色环保的核心理念，提出高层建筑给排水系统施工管理措施，旨在为相关工作者更好地完成给排水工作提供资料参

考。

关键词：高层建筑；给排水系统；贮水池

引言：人口数量的增加及大量劳动力的涌入，使得城市资源紧缺问题日益突出，推动绿色可持续经济发展，构建友好型经济，是现代

化社会发展的必然趋势。在高层建筑给排水系统设计过程中，通过各种有效措施，在优化给排水工程质量的同时，将建筑施工对生态环境

的影响降到最低，减少给排水系统使用过程中的水资源浪费。重视环境保护工作，技术人员要努力寻找社会发展与环境保护之间的平衡

点，将绿色、节能融入给高层建筑排水系统设计的每一环，为社会可持续发展目标贡献力量。

1高层建筑给排水系统优化设计的意义概述

水资源是生物生存所需的必要资源，其对于居民生活质量、推动社会经济发展有着重要影响作用，而城市化规模不断扩大，使得人口

密集度逐渐增高，水资源消耗量也呈现出局部过快的特点，这推动了高层建筑给排水系统优化设计需求。同低层建筑项目相比，高层建筑

的楼层数较多、振动来源较广、给排水阶段性流量较大，这使得高层建筑给排水系统的建筑施工标准较高，需要通过系统设计优化，保障

给排水的作业稳定性与使用安全性。作为高层建筑中的重要组成部分，给排水系统的设计质量直接影响着工程建筑成本及项目使用性能，

进行给排水系统优化设计，能够有效提高居民生活质量，符合现代化社会发展中强调的绿色环保发展理念，有效承担了社会责任，合理分

配水资源，增强资源利用率。

在给排水系统项目设计、施工材料、施工技术、施工管理等方面，要制定相应的标准要求，从建筑施工单位的角度来说，高层建筑给

排水系统优化设计要结合节能环保的绿色可持续发展理念，有效降低系统作业能耗。同时注意安全防护工作，高层建筑居住人群较为集

中，一旦发生安全事故，人员疏散速度较慢，将会造成严重的生命财产损失。在实际设计中，要降低静水压，借助通气管引入给排水系

统，或者选择新型的单立管系统，匹配性能良好的输水材料，确保给排水工程的畅通，保障供水安全。在日趋激烈的市场竞争中，高层建

筑施工单位要不断提升自身的核心竞争力，借助给排水系统设计凸显自身技术优势，同时为环保事业作出贡献，承担社会责任，建立良好

的企业形象[1]。

2高层建筑给排水系统优化设计的核心原则

作为高层建筑项目中的重要组成部分，进行给排水系统优化设计要基于功能性使用的基本需求，兼顾项目经济效益与便捷管理的要

点，具体表现在居民利益优先、社会经济效益、施工进度管理、创新技术工艺、建筑整体结构几个方面。

其一，高层建筑的最终居住使用对象为建筑业主，居民的居住体验是高层建筑给排水系统设计的核心原则，这一点不可动摇，直接关

系着项目设计的成败。因此，进行给排水施工方案设计前，要召集施工单位与项目开发商、业主代表进行技术交底。结合双方的设计意

见，在满足业主居住需求的基础上，进行项目优化设计，增强系统设计的便捷性及可靠性，最终制定出符合相关人员预期期望的给排水设

计施工方案。

其二，高层建筑作为一项建筑工程项目，进行给排水系统优化设计时，要遵循社会经济效益原则，保证项目施工完成交付后，能够产

生社会价值，常见的高层建筑社会经济效益衡量标准主要有环境影响、能源消耗、经济效益等。就给排水系统设计项目而言，要针对其适

用目标的特殊性，重视建筑周边的水资源利用效率，优化建筑整体美学。施工单位要明确资源利用指标，建立可持续高层建筑给排水系

统，降低对周围环境的影响，提高施工技术，杜绝水资源浪费问题。

其三，现阶段高层建筑项目施工多采用分项工程模式，多个施工小组根据施工内容进行同步作业，多方协调完成任务，这就要求给排

水系统设计时，重视施工进度管理原则。管理人员要控制好不同施工环节的施工节点，明确各个施工小组的进场顺序，通过严谨的施工进

度管理，避免出现局部“窝工”的问题，切实提高给排水系统的施工效率。

其四，在建筑施工智能化的发展加持下，技术人员要在传统高层建筑给排水系统设计工艺基础上创新技术工艺，明确新工艺的选择应

用。高层建筑施工过程中，要合理利用现代化技术工艺，充分发挥新工艺的技术优势，切实提高给排水系统设计水平，明确给排水工程设

计标准，借助各种节水设备，实现高层建筑节能环保发展模式构建。考虑到高层建筑施工的实际情况，在合理性和科学性的原则下，进行

多元化的设计和发展，切实提高高层建筑给排水施工新工艺在项目工程中的应用价值。

其五，在遵循上述四大原则的基础上，高层建筑给排水系统还要遵循建筑整体结构原则，将整个建筑结构视为有机整体，各个环节设

计都要在这个整体的基础上完成，完善资源的合理化配置。在项目施工作业前，技术人员要进入施工现场进行勘测作业，全面掌握高层建

筑项目的实际情况，遵循整体性施工原则，完成相应的排水管网布局等设计项目，制定详细的项目施工方案。实际设计环节，要重视不同

部门之间的协调管理，包括工程电气、系统通风、设备维护等项目的统一调配，追求给排水系统社会经济效益最大化的同时，增强高层建

筑其它系统的综合效益。

3不同高层建筑给排水系统项目的设计要点

3.1生活用水给排水系统

常规高层建筑项目中，通常会将低、中、高外管网的水压进行分离，使得系统供水满足居民使用需求的同时，降低供水能耗。具体项

目设计环节，通过顶水箱实现高压供水，并根据居民需求进行比例式减压阀供水，节省水泵能源；通过中压区水箱实现中压供水，不同水

箱之间相互独立，供水泵的供水稳定性较强；通过外管网实现低压供水，将空调冷却塔等补水量较大的生活用水装置设立在低压区。此

外，有条件的施工单位还可以设置变频调速水泵，实现水箱压力自动化控制。

3.2污水处理给排水系统

高层建筑污水处理给排水系统主要包括卫生间及厨房的污水处理项目，设计目的是将粪便污水、厨房污水与其它污水进行分流，采用

底层污水独立的方式，将其排入专用通水管道，进行后续化粪池污水处理或隔油污水处理。常见的卫生间污水处理采用的是后排式设计、

底板整体下沉及局部下沉等方式，但在一定时间的使用后，下层卫生间吊顶后层高降低，给排水系统需要进行维修，对下层用户的生活造

成困扰。因此进行高层建筑污水处理系统设计时，要充分考虑到建筑对水流压强的承受能力，确保高层居民水源供应的同时，优化污水处

理管道的布局，结合当地实际情况，制定有针对性的给排水系统设计方案。

3.3消防用水给排水系统

根据相关建筑设计要求，高层建筑消防用水给排水系统的静水压小于800kPa作为竖向分区，可以在建筑屋顶设置水箱，通过比例式减

压阀控制减压消防作业，或是设置低压水箱，水箱中要存储10min的消防用水。在消防泵房中设立高、中、低区消防泵，保障火灾发生时能

够及时使用消防用水进行灭火处理。常规喷水消防给排水系统分为常高压制与临时高压制两种方式，其中常高压制自动喷水消防系统是将

消防用水储存于屋顶水箱中，在事故发生时进行取用，这种方式的建筑美观性较差，且屋顶水箱的质量较大，会增加项目预算。而临时高

压制自动喷水消防系统将消防用水储存于地下水池中，设置两组自动灭火喷淋泵，分别配置气压罐进行消防系统稳定，各层设置消防信号

阀与水流指示器，避免主喷淋泵故障时无法进行消防处理的问题。两种自动喷水消防给排水系统相比，临时高压制的造价更低、占地更

少，具有较高的安全性，能够满足消防补压需求，具有良好的适用性。在实际施工环节，要注意高层建筑室外消防用水多是由室外给水环

管进行供水，技术人员要明确工程水压、通水管道的管径，确保其满足消防用水的进水条件，并设置吸水口，将吸水口高程控制在5m左

右，保证消防用水储存量。

4高层建筑给排水系统优化设计的具体方案

4.1水源管道系统设计

现代高层建筑项目对于给排水水源管道材料提出了多样化要求，根据相关规定标准，室外的消防进水管道配置在两根以上，而高层建

筑施工过程中，进水管引入点逐渐增多，这增加了建筑项目的用水增容费用，此时配备两根及两根以上的进水管将会产生高额的施工费

用，为高层建筑给排水工程设计带来一定阻碍。尽量选择质量较好的给排水管道，避免使用传统的镀锌钢管，一般来说，金属管道同塑料

管道相比，塑料管质量轻，方便安装和使用。实际施工环节，可以选择适用于多种施工环境的新型材料，其供水效果更强，能够实现“一条

管道、多路供水”的项目设计要求，有效解决传统高层建筑水源管道系统进水管需求过多的问题，提高水资源利用率。高层建筑给排水设计

师要结合实际城市供水的特点，通过远近结合的方式完善给排水工程，构建高层建筑外部环形结构，预留出消防用水容积。高层建筑施工

过程中，工作人员要结合具体的建筑情形加以分析，确定好每一条水源管道的根部贯穿情况，确保输水管道的应用效果.

4.2竖向分区系统设计

在长时间的使用过程中，高层建筑的底层用水设置阀门磨损较为严重，此时若出现较大水压就会对阀门造成冲击，使得阀门渗漏，严

重增加了给排水系统维修难度。由于高层建筑的建筑高度落差较大，使用普通室外供水线路设计方案难以满足顶层居民的用水水压要求，

因此在给排水系统设计时，要进行竖向分区系统设计，有效解决静水压力较大所造成的一系列问题。竖向分区系统设计要选择合适的压力

参数，压力参数较大会降低给排水系统的管理质量，压力参数较小又会造成分区较多的问题，使得给排水系统的设备、组件、管线使用量

超出设计指标，徒增施工成本。实际作业环节，要结合高层建筑的实际情况确定压力参数，以建筑分区最底端用水点的静水压力为基准，

保证其低于组件额定压力标准，在按照高层建筑给排水设计规范中的相关要求，确保给排水系统分区底部用水点位置的静水压力在0.4MPa

左右，不符合这一要求的节水点位置要进行增压或减压处理。一般来说，高位水箱进行供水作业时，水箱应保持在最顶端，而较低楼层水

箱的用水器具流量大，其受高压影响较为明显，产生喷射状水流将会严重影响高层建筑居民的使用，造成水资源浪费。针对这一问题，进

行上层竖向分区系统设计时，要保证用水器具流量少产生负压抽吸，避免出现管内水反向流动产生污染的情况。

4.3消防灭火系统设计

高层建筑发生火灾事故时，人员密集度较高，疏散较为困难，极易造成大规模踩踏问题，为建筑居民带来重大损失，因此要优化消防

灭火系统设计，在火灾发生的第一时间进行处理。现阶段高层建筑消防灭火问题，主要是消防用水及消防器具不足以快速解决火情，部分

消防管网超压造成消防人员无法使用其进行灭火处理等。针对这些问题，高层建筑给排水系统设计人员要明确高位水箱的施工位置，结合

实际建筑规模预留出足够的消防水源，并综合建筑高度设定水箱高程，保证水箱中的静态水压，在火灾事故发生时消防水源能够有效供

水。在消防水泵设计时，要标注出泄压回水管与稳压阀，杜绝消防管网超压的现象发生，若水泵水压无法满足静态水压要求，应通过增设

稳压泵等方法进行处理。在给排水日常使用的过程中，用水管道数量增加会造成管道内部的压力降低，当其达到某一标准时，泄压稳压阀

会自动打开，使得消防用水流回到贮水池中，完成泄压作业，解决消防管网超压的问题。随着现代化施工技术的发展，建筑消防作业逐渐

向着自动化作业模式发展，以自动喷水灭火系统为例。这是一种高层建筑中的自动化喷水装置，当高层建筑走廊或通道内出现火灾事故

时，在空调风管的作用下，火势会快速蔓延。自动喷水灭火系统会根据火势强度，自动进行喷水灭火，有效阻止火灾蔓延，弱化火灾事故

带来的危害。

4.4地下贮水系统设计

高层建筑的项目特点，决定了其对于消防用水的需求远高于普通建筑项目，且若地下贮水池中的水量不足，或是水流缺乏流动力，将

会造成建筑内的居民用水长时间停留于其中，影响水质，最终降低高层建筑居民的健康生活质量。在高层建筑给排水系统设计时，要将消

防贮水池作为重要考虑因素，强调地下贮水给排水系统的用水量控制，确保贮水池中的水具有流动性。通过对日常生活中对于水资源的用

量计算，有效应对火灾等特殊情况下的用水需求，为贮水池中的水增加流动力，并借助导流墙结构，延长贮水池的水流流动时间。一般来

说，高层地下贮水池的设计技术较为简单，缺乏对于整个给排水系统的设备使用处理，作为高层建筑的基本民生保障项目，要合理调控贮

水设备与给排水设备之间的距离，避免发生漏水等事故。由于贮水池的施工需要占用额外的建筑用地，且贮水池项目不适用常规施工图

纸，技术人员进行贮水池项目设计时，要遵循科学经济的核心原则，将生活用水与消防用水分化开来，增强不同用水的独立性，有效控制

建设施工成本。优化贮水系统的设计方案，针对建筑屋顶或低层雨水，要设置雨水立管系统，防止雨水渗入地下贮水给排水系统影响高层

供水质量。为保障地下贮水池中的水资源质量，应在生活用水的水箱中增添灭菌设施，确保其长时间留于贮水池中也不会受到杂质的污

染。在进行地下贮水管径计算时，若存在窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道、高层建筑房等施工项目时，还要按照实际情

况进行高层侧墙面积折算，保障地下贮水效果。此外，不同高层建筑的需水量不同，要按照项目实际需求适时更改贮水池数量，在高层建

筑需水量大于1000m3时，要额外增设消防水池，借此保障地下贮水系统的使用效果。

4.5水压调控系统设计

高层建筑给排水系统设计时，对于不同高度楼层的居民供水水压控制，是一设计难点，现阶段水压调控系统设计主要有减压分区供水

设计、高位水箱供水设计、气压罐供水设计以及变频泵无水箱给水设计几种。

其一，减压分区供水设计是将水资源输送到顶层贮水装置中，借助高层建筑减压水箱，合理设置分区减压水箱，结合给排水系统中的

减压阀进行压力控制。其输水作业模式是由上一级减压水箱向下一级减压水箱进行输水，或是通过主管线减压阀门流入下层给水管网。减

压分区供水设计方案的装置结构较为稳定，不需要在供水分区安装水箱，建筑施工成本较低，且空间利用率较高，但系统在输水过程中水

压会逐渐损失，容易造成高层建筑底部区的水压较低，水泵能量损失较大等问题。

其二，高位水箱供水设计将不同水位的水箱进行串联或并联，在局部水压或水资源不足时，其它水箱会向其输送水压及水资源，有效

保障了整个给排水系统的水压机贮水量。且采用高位水箱供水设计时，给排水系统中的存水量较多，短时间内不需要重复启动水泵，有效

提高了项目经济效益及供水效率。但其设计技术较为复杂，对于部分用户较少或居民用水量不足的高层建筑，高位水箱贮水时间较长，对

水质会造成影响，出现供水异味等问题，且高位水箱供水时，管路系统与机电系统存在噪声，高位水箱体积过大占用较多建筑面积。

其三，气压罐供水设计是利用气压罐，在空气压缩的作用下，对给排水内部的水资源进行调节输送。整个系统主要分为气压罐与离心

水泵两个部分，其中气压罐是一种钢制密封存水容器，当给排水系统水源输入后，会在空气压力的作用下输送至高层建筑的用水点中。气

压罐供水设计使用空气压力进行水资源输送，能够有效减少给排水系统消耗，密封气压罐会保证整个系统中的水质不会被污染，且不需要

单独设立水塔及水箱，有效减少了建筑用地，实现经济效益最大化。但现阶段发展技术水平中，气压罐供水设计的水量调节能力有限，供

水稳定性较差，在高层建筑集中用水时会出现水压不稳定的问题，对水泵的磨损效果较为明显。

其四，变频泵无水箱给水设计是利用变频器进行高层建筑供水水泵控制，通过调节水泵转速改变给排水系统中的流量与水压，满足各

层居民的给排水需求。同前三种水压调控系统设计方案相比，变频泵无水箱给水设计在节能环保方面有着较为明显的优势，其能够在总水

压不变的前提下，进行自动控制管理，通过压力信号的不同进行闭环控制，降低对于水泵的磨损程度，实现给排水系统的恒压供水作业。

并且变频泵无水箱给水设计能够进行软启动，即启动电流始终维持在零与额定电流之间，有效降低了对给排水设备及阀门的损耗，减少后

期维护管理费用，且占地面积少，方便进行管理。唯一不足的是，变频泵无水箱给水设计中变频器的造价较为高昂，普通高层建筑无法承

担项目施工成本，需要结合预期投资进行技术选择[2]。

5高层建筑给排水系统优化设计的管理要点

5.1完善工程施工设计

高层建筑给排水系统正式开工前，需要制定详细的施工方案，给排水系统施工项目方案重点，在于实现水资源的最优化供给配置。完

善工程施工设计，能够有效提高高层建筑整体质量，需要注意的是，进行给排水系统设计时需要充分考虑高层建筑使用的长久性和经济

性。技术人员要具备创新意识，发挥给排水系统优化设计的适应性原则，优化项目管理效果。传统高层建筑给排水系统施工环节，会对施

工场地造成渗透性破坏，降低工程经济效益的同时，严重影响高层建筑居民的生活质量。现阶段许多高层建筑居民用户都采用双卫生间的

格局，技术人员需要在给排水系统设计时进行合理优化，强调对管道噪声的合理控制。可以采用DN25进行分户水管，并配置可曲挠的橡胶

材质接头，低层部分配备减压的装置，实现降低管道噪声的目的。在工程设计环节，技术人员要合理利用储水设备，减少地面雨水径流

率，改造滞留式生态树池。在施工设计方案制定环节，要通过多角度项目分析，结合施工材料的作业要素，针对可能出现的问题进行进一

步整改，确保给排水系统设计的协调作用。技术人员了解好高层建筑施工现场情况后，结合项目原始建筑资料，如给排水系统水压、给水

管道数量等，有针对性地制定给排水方案，对于实际施工过程中可能遇到的重难点进行标注，合理分配有限的施工设备、技术人员，确保

高层建筑给排水项目的正常作业。在项目设计时要考虑到工程初期投入，例如，进行变频泵无水箱给水设计中的变频泵采购预算时，虽然

其能够有效提高高层建筑给排水压力调节质量，但其价格高昂，存在着预算透支的风险，因此要进行详细计算，适当引入新型机械设备。

高层建筑给排水系统施工项目主要建设于城市之中，涉及经济、工业等多个领域，施工过程中要进行相应的优化管理，以保障项目施工设

计能够得到有效地应用，合理协调工程效益。

5.2重视施工现场管理

高层建筑给排水系统施工地点多是城市中心地带，这使得其施工区域限制性较高，施工开始前的数据测量、校对等工作，对于保障施

工效果，避免出现施工重叠有着重要作用。施工人员要合理利用水平仪等精细化设备进行施工现场精准测量，强调测量数据的准确性，拒

绝区域差异所造成的测量结果误差。根据事先设计好的测量方案，在一次测量作业完成后，进行二次复测，同已有资料进行数据对比，确

保测量数值结果的正确，降低因测量误差多带来的经济损失。实际施工过程中，要将施工现场的管道、设备、线路、贮水池进行梳理，以

便后续施工方案落实。针对部分涉及到电路作业的危险项目，及时与当地有关部分进行联络，获取有效信息后采取相应的安全防护策略，

确保线路断电状态后再进行给排水项目施工作业。若高层建筑给排水系统作业存在影响该地区周边建筑物的可能性时，要事先通知周围人

员进行撤离，采用隔离保护措施，将建筑施工影响降到最低。管理人员还要制定施工应急预案方面，将给排水系统施工过程中可能发生的

情况进行罗列，分别制定解决方案，保障项目工程的顺利进行。准备好足够的消防器材等应急设备，为施工人员提供所需的劳动保护用

具，在高层建筑施工现场周围设立隔离围栏，并配以警示标牌。

5.3重视环保施工工艺

高层建筑工程施工环节，要尽量降低对自然环境的破坏程度，最大化保留城市原本的生态系统，真正做到人与自然的和谐相处。就给

排水施工项目而言，合理协调工程效益，要考虑施工完成后的经济价值，在预算范围内进行技术革新，遵循水资源的可持续发展理念，满

足当前社会发展的需求。现代化社会发展进程中，水资源是维持人类生产生活的最重要资源，而工业模式的推广以及经济发展水平的提

升，造成人口数量的迅速膨胀，水资源短缺成为近年来世界范围内的环境难题。在给排水系统设计时，应加入各种节能环保新工艺，如节

水龙头等，利用节水龙头最大程度降低建筑居民用水浪费，创新多项节能设计。通过引进先进的回收设施，经过处理后，将处理后的雨水

应用到给排水设备的卫生清洁和高层建筑消防的二次作业中，真正实现水资源的回收再利用，降低水资源的浪费。高层建筑给排水系统对

于提升城市居民生活质量具有重要作用，因此要确保其具有生态性，虽然各种节水新技术在技术方面有着绝对优势，但并不是所有新工艺

都适用于当前高层建筑工程项目，若是无节制地运用新型施工技术，不仅会带来高额预算，更有可能为给排水系统效益带来不良影响。要

立足于实际需求，深化高层建筑给排水系统的实际应用效果，符合可持续发展理念，切实增强工程项目的施工效益。项目设计人员要明确

自身责任，时刻关注项目施工进展，以此为着眼点选择相匹配的环保技术工艺，确保其能够发挥最佳作用。

结论：综上所述，进行高层建筑给排水系统优化设计研究，是社会绿色生态建设工程的重点内容。虽然现阶段我国高层建筑给排水系

统的设备、材料呈现出多元化趋势，但技术人员要具备优化环境的根本意识，并积极探索提高施工设计水平的有效方案。推动高层建筑给

排水系统智能化设计技术，妥善解决相关问题，按照《给排水设计施工规范》中的相关要求，避免对环境造成污染，保障给排水管道的材

质，以及其它给排水设备的作业质量。国家政府部门也应当加强相关工程建设质量监督，合理行使自己的监督权力，切实保障高层建筑给

排水系统项目的现代化建设。

参考文献：

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[2]杨雪,刘红梅.新工科背景下给排水科学与工程专业应用型人才培养方案探析——以喀什大学为例[J].喀什大学学报,2021,42(06):102-

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本文标签： 系统设计进行施工项目