实验室建筑给水排水几个问题的思考

摘要：针对建筑给水排水工程设计和实践中几个问题进行了讨论分析，并提出了解决方法 。包括生饮水系统，屋顶水箱的设计要求，建筑物空气加湿系统的节水，排水立管系统的等级划分以及地漏应用。

　　随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对建筑给水排水工程的设计和器具设备的设置提出了更高的要求。下文是作者就建筑给水排水工程设计的几个问题所做的分析并提出的解决方法。谨供同仁参考，不妥之处请批评指正。

1　生饮水系统

　　为适应国际标准和与国际接轨，国内一些高级宾馆先后上了生饮水系统。但是目前国内还没有一个统一的生饮水水质标准，与之相接近的是《饮用天然矿泉水》(GB8537-87)瓶装水水质标准。这个标准除微量元素外，其物理感官指标和微生物指标与《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)相同。因生活饮用水为流动水而瓶装水为静止水，显然我国的瓶装水水质标准太低(GB17323和GB17324瓶装饮用纯净水及卫生标准已公布，从1999年1月1日起实施，编者注)。比较而言国内的纯水瓶装水的企业标准都很高，一般物理感官指标和微生物指标都为零，基本与国际生活饮用水水质指标接轨。
　　建筑物内的生饮水以城市自来水为水源，不考虑毒理学、有机物、致突物质等的处理，一般可仅考虑物理感官指标和微生物指标。水中的悬浮物是细菌和病毒的载体，发达国家的饮用水标准浊度为零，而我国生活饮用水标准为3度。1度指1L蒸馏水中含1mgSiO2。在实验室用电镜检测，0.2mg/L的水中含有几十万个颗粒，最大颗粒直径为1～5μm。细菌的直径为0.3～10μm，病毒的直径为0.001～0.050μm，可见3度的自来水中仍含有不少的杂质及细菌和病毒。
　　美国对过滤去除细菌和病毒作过大量研究：河水经过自然沉淀和慢砂滤，可去除水中99%的细菌，冬季低温时可能下降到94.1%～97.3%；混凝过滤可得到97%以上的除菌效果。过滤对病毒的去除率有ROBECK报道：滤速为1.3～4.1mm/s时，原水中加入的脊髓灰质炎Ⅰ型病毒不经沉淀，去除率为1%～50%；微絮凝过滤去除率为90%～99%；混凝沉淀过滤去除率为99%。城市自来水厂的混凝沉淀过滤消毒可灭绝大多数种类的细菌，但仍有极少数悬浮物、细菌和病毒存在。生饮水水处理的目的就是进一步去除自来水中悬浮物、细菌、病毒和未去除的杂质。
　　生饮水的水处理工艺为：一级砂滤+二至三级膜过滤+紫外线和O3联合消毒。城市自来水经上述水处理工艺处理后基本可达到物理感官指标和微生物指标为零或有5%的浮动(与国家生活饮用水标准比)。如若要处理有机物和致突物质就要在砂滤后加活性炭过滤。砂滤主要起保护作用，其粒径为0.4mm～0.8mm，滤速为3m/h～6m/h；最后一级膜过滤为0.20μm～0.45μm的膜。这符合国家《医药生产管理规范》对注射用水的要求。
　　建筑物内生饮水系统的供水管网应采用循环给水系统，管网流速不低于0.6m/s，以防滋生微生物。回水应进行0.20μm～0.45μm的膜过滤及紫外线和O3联合消毒，进一步除去管网中杂物和微生物，才能再一次进入供水管网。新建供水管网应消毒和冲洗后才能应用，且一个季度或者半年消毒一次，消毒剂和消毒方法应符合国家《医药生产管理规范》。生饮水的供水管和设备应采用食品型不锈钢管和食品型不锈钢，管道采用管卡连接，设备不应有死角，以便于管道和设备清洗。

2　屋顶水箱的设计要求

2.1　水箱启停泵水位
　　《建筑给水排水设计规范》(GBJ 15-87)(以下简称《建水规》)，有关水箱的设计为第2.8.1条至2.8.5条，但并没有规定屋顶水箱的启停泵水位。致使水箱出现了调节容积太少，有时在最大秒流量时供水不足。
　　水箱容积应有水箱有效调节容积和启停泵容积两部分。水箱有效调节容积应为《建水规》第2.8.1条规定的：水泵自动启动时，不小于日用水量的5%。水箱的启泵容积应借用《建水规》第2.8.8条规定的气压供水设备的水容积计算公式。

Vx＝C.Qb／（4nmax）　　(1)

式中
　　Vx——水箱启停泵容积，m3；
　　C——安全系数，一般取1.5～2；
　　Qb——水泵出水量，m3/h；
　　nmax——水泵启动次数，取6～8次/h。
　　Vx仅为日用水量的0.5%～0.7%，为水箱有效调节容积的10%左右。
　　水箱的水位按照水箱有效容积和水泵启停泵容积设置比较合理。这样可避免水泵启停占用水箱有效容积、不会出现水箱供水的高峰断水现象。
2.2　水箱防结露保温
　　调查中我们发现，北京有采暖的水箱间几乎都无防结露措施。夏季水箱结露严重，造成水箱外壁大面积点蚀和孔蚀，导致水箱的寿命缩短。同时水箱间潮湿，一些不易清扫的地方滋生藻类，使环境不洁。

3　建筑物空气加湿系统的节水

　　空气的湿度是空气质量的重要参数，其对人类、食品、蔬菜和电子产品、高档纺织品的质量影响极大。不仅如此，空气湿度对空气中细菌的存活率有着决定性的作用。空气湿度为50%时，大肠杆菌的存活率为5%；空气湿度为20%时，大肠杆菌的存活率为65%。空气中细菌的存活率对人类和动物的呼吸道得病率有着极大的作用。湿度过低，电子设备的机房内将产生较强的静电压，空气湿度为20%时静电压为1 000V，空气湿度为5%的静电压为20 000V。这样高的电压足以使电子设备出故障，机房的湿度通常宜在45%～65%之间。随着生活水平的提高和对电子设备的维护保养等提出更高的要求，人们对空气加湿要求达到更高水准。电子行业和星级宾馆的空气湿度设计值详见表1。

表1　星级旅游宾馆的室内湿度的设计值

 

房间类型		夏季		冬季		空气中 含尘量 /mg/m3
		空气温度	相对湿度	空气温度	相对湿度
		/℃	/%	/℃	/%
客房	一级	24	≤55	24	≥50	≤0.15
	二级	25	≤60	23	≥40
	三级	26	≤65	22	≥30
	四级	27	-	21	-
餐　厅 宴会厅 多功能厅	一级	23	≤65	23	≥40	≤0.25
	二级	24	≤65	22	≥40
	三级	25	≤65	21	≥40
	四级	26	-	20	-
商业 服务	一级	24	≤65	23	≥40	≤0.25
	二级	25	≤65	21	≥40
	三级	26	-	20	-
	四级	27	-	20	-
美容理发室		24	≤60	≤23	≥50	≤0.25
康乐设施		24	≤60	≤20	≥40	≤0.15

据调查，北京、上海等大城市的星级宾馆和电子业冬季加湿较为普遍，在北京一些高档办公楼亦增设空气加湿。空气加湿有汽化式加湿、蒸汽式加湿、水喷雾式加湿3种方法。汽化式加湿主要为滴下浸透气化加湿器——水淋在吸水性加湿材料上，通过与空气对流而蒸发加湿。这种加湿器给水有效率为30%～70%。蒸汽式加湿器——由蒸汽本身或有能源使水变成蒸汽而加于空气中，主要有电加热、蒸汽直接或间接加热、红外线等方式。这种加湿耗能大，加湿效果好，加湿器给水有效率为75%～100%。水喷雾式加湿器——加湿器向空气中直接喷水雾，水雾水滴与空气交换而给空气加湿，这种加湿方式有超声波式和高压喷雾式两种。超声波式加湿器耗能适中，但加湿能力有限，且易产生无机盐雾——白粉，加湿器给水有效率为80%～100%。高压水喷雾式加湿器耗能低，但加湿器给水有效率为30%～50%。 　　由于受能源条件的限制和超声波加湿器产生白粉的限制，国内用滴下浸透式加湿器和高压水喷雾式加湿器的居多。由于这两种加湿器的给水有效利用率低，从而造成水的大量浪费。如一栋5万m2的办公楼，设计加湿有效用水量为0.78m3/h，而加湿用水量为2.6m3/h，则浪费水量为1.82m3/h。若一天按10h的计，则每日浪费水量为18.2m3；一个月按22天计，浪费的水量达400.4m3。因此冬季建筑物和工厂加湿用水的节水是城市节水的新途径。 　　空气加湿的排放水为优质杂排水，与新鲜自来水相比仅含盐量略有增加。这部分排水应首先考虑二次利用或进入中水站再生利用，在没有上述条件的情况下考虑自我循环利用。循环利用应首先考虑消毒灭菌，以便保证空气质量。

4　排水系统
　　建筑物排水立管和地漏的设置，对室内卫生水平特别是卫生间的空气质量起着决定性的作用。目前国内《建水规》中排水立管的设置要求主要是依据排水量来决定的，没有引入室内卫生质量等级这一设计参数。建筑物尽管等级很高，但卫生间仍为单立管排水，致使臭味不断，很不相称。
4.1 排水立管系统等级
　　排水立管系统的等级一般可分为单立管系统、双立管系统(辅助通气立管)、环形通气立管系统(专用通气立管)、器具通气立管系统4个等级。根据《建水规》，后3种立管系统排水能力相同且大于单立管系统，而破坏水封的可能性逐级降低。亦即从单立管系统到器具通气立管系统，卫生间空气质量依次更好。尽管《室内给水排水工程》教科书中提出，卫生标准较高的排水系统，如高级旅游宾馆，应设置器具通气立管。但《建水规》中没有相应的条文，致使国内排水立管系统多为单立管或双立管系统，且有不少高层住宅还用单立管系统，造成很多无外窗的卫生间空气质量低劣。为此建议：建筑物应根据其不同的等级和卫生间的位置而设置不同级别的排水立管。
　　排水立管不仅有输送排放污废水的功能，还有排放废气和保护器具水封的功能，两者不能偏废。水封的破坏造成立管中的废气从器具进入卫生间，使卫生间空气质量下降。双立管系统虽平衡了立管内的压力，不致因立管压力波动而造成水封被破坏。但仍无助于横管内压力的平衡。我们知道排水横管的水流为冲激流，冲激流引起横管内管道压力的变化，对器具的水封有着抽吸和回压的作用，同样可引起水封的破坏。环形通气立管系统不仅能解决立管内的压力波动，而且能解决横管冲激流抽吸和回压对横管单头器具水封的破坏。器具通气立管系统不仅能解决立管内的压力波动，而且能完全解决横管冲激流抽吸和回压对器具水封的破坏。表2为4种排水立管系统的比较表。

表2　4种排水立管系统比较表

名称	单立管 排水系统	双立管 排水系统	环行通气立管 排水系统	器具通气立管 排水系统
图　式
优缺点	投资最少 节省面积最大 排水能力低 水封易破坏 卫生间空气质量差	投资适中 占地面积适中 排水能力大 水封较不易破坏 卫生间空气质量较好	投资稍大 占地面积适中 排水能力大 水封不易破坏 卫生间空气质量好	投资最大 占地面积大 排水能力大 水封难破坏 卫生间空气质量最好
环境条件	有外窗多层	无外窗多层，有外窗高层，高级公寓宾馆	无外窗高层，1～3星级宾馆，封闭厂房	4、5星级宾馆，封闭厂房

鉴于我国的实际情况和未来国人对室内卫生质量的要求，建议排水立管的设置按表2中的环境条件设置——有外窗的多层建筑宜采用单立管排水系统；无外窗的多层建筑、有外窗的高层建筑、高级公寓宾馆宜采用双立管排水系统；无外窗的高层建筑、1～3星级宾馆、封闭厂房宜采用环形通气立管排水系统；4、5星级宾馆、封闭厂房宜采用器具通气立管排水系统。这样可以适应与国际接轨和国人对室内卫生的高标准需求。 4.2　地漏 　　地漏有两种功能，一是排除地面积水，二是作为管道端头的清扫口。许多专家学者撰文探讨老式钟罩式地漏的水封易受破坏，造成对室内空气质量的影响问题。为此国内开发了不少新式地漏，这些地漏多在老式钟罩式地漏的基础上加大水封或加活动密封件。但它仅能部分解决问题，随着时间的推移又会出现新的问题即地漏易堵，清扫时密封处易受破坏导致密封不严，造成室内空气仍然污浊。参阅美国规范并与英美等国的工程技术人员探讨，地漏唯一的选择为采用无水封地漏加P型存水弯，并仅作为排水功能，管道端头清扫采用清扫口。 参考文献 1　何因，应爱珍，黄大江.建筑给水排水新技术.湖南大学出版社，1989 2　建筑给水排设计规范(GBJ 15-88)修订版，中国计划出版社 3　高明远，胡鹤钧.室内给水排水设计工程.中国建筑工业出版社，1986 4　蒋兴锦.饮水的净化和消毒.中国环境科学出版社，1989 5　医药生产管理规范.中国医药工业总公司，1985 6　Illinois Plumbing Code.Illinois Department of Public Health,1993 7　陈耀宗，姜文源，等.建筑给水排水设计手册.中国建筑工业出版社，1992 8　NFPA22 Standard for the Water Tanks for Private Fire Protection.1996 Edition.USA