分析多层单元式住宅室内给排水设计

表2　不同类型住宅每户的给水当量

注：浴盆考虑有热水器供水。

1.2　给水管材选定
　　浙江省目前仍在普遍使用镀锌焊接钢管。该管材有质量重、易锈蚀、难安装、水力条件差等缺点，已逐渐从住宅给水系统中淘汰，建议设计人员尽量减少应用。
　　而目前在上海、黑龙江、福建等地已广泛使用的给水硬聚氯乙烯管(简称UPVC给水管)，以其质量轻、耐腐蚀、输送液体阻力小、安装方便、省钢节能和使用寿命长等特点，成为国内外都在大力发展和应用的新型化学建材。
　　根据目前各大城市相继禁止在住宅给水系统中使用镀锌钢管，推广使用UPVC给水管的实际情况，我省势必亦将在住宅给水系统中推广应用。因此，本文以下各项计算均以UPVC给水管为依据。UPVC给水管管径De指外径。
1.3　给水管设计流速
　　目前，考虑到住户装饰敷设暗管方便，一般住宅户内给水管管径应为DN20(UPVC管De25)及以下为宜。因此，户内给水管流速较高，户内噪声只有住户在使用中自我保护了。但在供水立管或系统干管中，流速过高将产生户际的噪声干扰，考虑到给水UPVC管噪声系数较大等因素，在选择流速时应略低一些。根据(GBJ15-88)规定，生活给水系统最大流速应不大于2.0m／s，当有防噪要求时，DN≤25(UPVC管De32)的流速应在0.8m/s～1.2m／s之间。故建议住宅给水管流速以表3所列数值为宜。

表3　给水管设计流速、流量

图1　建筑给水硬聚氯乙烯管道水力计算图(公称压力1.0MPa)

表4　住宅给水当量、流量、流速、配管管径对照
(q_g＝0．2α＋KN_g)

Q＝Q_d＝m×q₀

　　按目前实际调查情况看：Ⅲ类住宅面积较小，每户居住人数2～4人，取m＝3．0n；Ⅳ类住宅面积较大，每户居住人数3～4人，取m＝3．5n，其中n为水箱供水户数。则水箱容积可按下式计算
　　Ⅲ类住宅：Q＝3．0n×q₀＝3．0n×0．18
＝0．54n（m³）
　　Ⅳ类住宅：Q＝3．5n×q₀＝3．5n×0．24
＝0．84n（m³）
1.5.2　水箱型号选择
　　屋顶水箱有效容积计算完成后，一般选择容积较相近的省标S₃-93定型钢筋混凝土水箱。当计算容积介于两定型水箱容积之间时，一般选择容积小的水箱，以确保自来水在水箱内贮存时间不大于24h，保证箱内自来水水质。
1.5.3　屋顶水箱设置高度
　　根据省标图集规定，屋顶水箱箱底距屋面高度应≥600mm。然而，在目前许多建成的住宅工程中，施工单位为贪图方便或片面节省材料，经常随意降低这个高度。这不仅给水箱泄水管安装和清洗水箱时开、关泄水阀带来了较大的困难，而且影响顶层住户的正常用水。按照住宅建筑层高2.8m、户内淋浴喷头高度为2.0m、水箱底距屋面600mm计算，顶层住户淋浴喷头供水水头，最小时只有：（2．8－2．0）＋0．6＋0．15（水箱底厚度）＋0．2（出水管距箱底高度）＝1．75m，最大时(水箱满水)亦只有：1．75＋1．5＝3．2m左右。而该管段按设计秒流量供水的水头损失，一般要在2.5m左右。由此可见，顶层住宅供水很难达到设计秒流量，并且用水高峰时较难以保证淋浴的额定流率。为此必须采取措施：首先提高屋顶水箱高度，以提高供水水位，使箱底距屋面高度在1.0m以上。其次加大水箱出水管和屋面供水干管的管径(一般放大一号管径)以降低水头损失、改善顶层住户供水条件。
1.6　给水管道布置
　　为实现“三表”分户户外设置，目前我省各市、地区正在积极推行一户一表制，这有利于抄表和减少用户之间的矛盾。这样，供水立管应设在户外，按住宅平面布局，最合理的位置是在楼梯间进户平台边，暗敷于墙内，做专用暗装表盒，并须做好便于维修拆换措施。立管穿地面、楼板、屋面时均应做套管。
　　根据目前各地普遍推行住宅建设实行粗装修的实际情况，一般住宅室内给水管道采用明装方式。当厨房与卫生间不相邻给水管道需穿过客厅时，可以沿墙或多孔板缝暗敷，但穿出地面或穿墙处应设套管。户内给水管布置时，还应考虑管道今后的维修，特别是立管不应设在室内排水管的内侧。

2　室内排水系统设计

2.1　排水立管管径确定
　　(1)根据上述各类住宅卫生设施情况每户排水当量，如表5所示。

表5　住宅每户排水当量

式中q_u——排水管段负荷流量，L/s；
　　α——根据建筑物用途而定的系数，取2.2；
　　Ν_p——计算管段负荷总当量值；
　　q_max——计算管段上最大一个卫生器具的排水流量，L/s。
　　(3)根据(GBJ15－88)规范修订条文中对住宅废水立管新的要求，即考虑到使用、维修等因素，住宅废水立管最小管径应为DN75，另根据各地房产管理单位、物业管理单位疏通、维修情况的反映，卫生间与厨房间排水立管应分开设置，这样多层住宅室内排水立管管径可确定如下：
　　厨房水池排水立管：Ν_Pmax＝2×7(最高7层)＝14＜N_P允＝25，选择立管管径为最小管径DN75。
　　卫生间废水立管：Ⅲ类住宅的Ν_Pmax＝1．2×7＝8．4＜N_P允＝25，选择立管最小管径为DN75；Ⅳ类住宅的Ν_Pmax＝5.25×7=36.75>N_P允=25。因此7层住宅中，4～7层立管(Ν_Pmax＝5．25×4＝21＜N_P允＝25)管径可选为DN75，3层及以下立管管径应为DN100(N_P允＝70)，其变径应在3层汇流配件上部。
　　卫生间污水立管：Ν_Pmax＝6×7＝42＜N_P允＝70，选择单个卫生器具排水口径为立管管径(最小管径)DN100。
2.2　通气管设置
　　根据规范(GBJ15－88）第3.6.10条规定：排水立管上部的伸顶通气管管径可与污水管相同。所以住宅排水立管应设伸顶通气管，管径应与立管管径相同。通气管出屋面高度应从隔热板面算起，通气管顶端的风帽或网罩应做防腐处理。
2.3　水平排水出墙管
　　按照规范(GBJ15-88)第3.4.10条规定，DN150以下的污水管道其最大的计算充满度为h/d＝0．5，并考虑到室内排水立管至水平排出管弯头处和底层单独排水的出墙管经常堵塞的实际情况，根据前面的有关计算和浙江省内住宅的特点，建议水平排水出墙管可按以下原则考虑：厨房水池排水立管和Ⅲ类住宅卫生间废水立管，由于排水量都较小，其出墙管管径可以与立管管径相同，为DN75；Ⅳ类住宅卫生间废水立管，由于排水量较大，其出墙管管径应为DN100；卫生间污水立管，由于容易堵塞，其出墙管管径应放大一级，即为DN150。立管转弯处开始，应采用2只45°弯头安装。
2.4　排水管材确定和管道布置
　　根据1997年浙江省关于住宅室内排水管必须采用UPVC排水管的有关规定，室内排水立管除地面以下部分和出屋面部分可以采用铸铁管外，其余均应采用排水UPVC管，以减轻施工强度、提高安装工效，降低工程投资和维护费用。
　　由于立管采用排水UPVC管，而UPVC管最大的缺点就是流水噪声较大，因此排水立管位置应远离卧室和客厅，立管管卡应垫毡子或橡皮垫子并适当收紧，水平排水出墙管应尽量敷设在公共场所下，以便疏通和更换，且管道埋深应尽可能浅。

3　住宅给排水设计中应注意的几个问题

3.1　室内卫生设备安装
3.1.1　大便器、浴缸排水孔预留及地漏安装
　　考虑到大部分住户均要进行二次装修和节约投资，大便器安装应考虑装修时墙面要贴磁砖等饰面、选择的坐便器多为连体型，因此其排水口中心距墙面应为320mm～340mm；浴缸排水孔预留，长度、宽度方向都要考虑装修饰面厚度，一般选择长度方向距墙250mm，宽度方向距墙350mm～370mm。设计人员在设计时应有明确说明，以免影响住户装修。
　　卫生间地漏一般采用DN50塑料地漏。由于普通地漏无水封，需要设存水弯排水，使用中堵塞时要到下一层住户内维修和疏通很不方便，因此建议采用自带水封的地漏(如扣腕式地漏等)。
3.1.2　底层卫生设备单独排水问题
　　根据国标(GBJ15－88)第3.3.18条规定，最低横支管与立管连接处至立管底部的垂直距离：4层及以下时为≥0．45m；5～6层时为≥0．75m；7～19层时为≥3．0m。由此可见，对于有架空层(2.2m高)的住宅：6层及以下住宅首层卫生设备均可纳入立管系统，7层住宅则首层应单独排水；对于无架空层的住宅：6层及以下住宅，底层坐便器和浴缸应单独排水，厨房洗涤池一般可以纳入立管系统，但室内外高差小于300mm时，底层所有设施均应单独排水；7层住宅底层卫生设备均应单独排水。
3.2　给排水立管的伸缩问题
3.2.1　排水UPVC管
　　排水UPVC管如采用承插粘结法连接，属硬性连接，塑料制品线膨胀系数较大，必须考虑立管的伸缩问题。管道受环境温度和污水温度变化引起的伸缩长度可按下式计算：

ΔL＝L^.α^.Δt

式中ΔL——管道温伸长度，m；
　　Δt——温差，℃；
　　L——管道长度，m；
　　α——线膨胀系数，7×10^－5m/(m^.℃)。
　　按杭州市标准，住宅层高以2.8m计，一年最大温差以40℃计，这样可以计算出每层的温伸长度为7.84mm。因此立管设计时，应该每层设置伸缩节，不然就有拉坏(或胀坏)管子的可能。
3.2.2　给水UPVC管
　　根据规程CECS41∶92第2.1.13条和第2.1.14条规定，给水UPVC管立管伸缩长度按下式确定：

ΔL＝ΔT^.L^.α

式中ΔL——管道伸缩长度，mm；
　　L——管段长度，m；
　　α——线膨胀系数，一般取0.07mm/(m^.℃)；
　　ΔT——计算温差，℃；

ΔT＝0．65Δt_s＋0．10Δt_g

式中Δt_s——管道内水的最大变化温度，℃；
　　Δt_g——管道外空气的最大变化温度，℃。
　　按照浙江省气候特点，可以大概计算出每层给水UPVC管的最大伸缩长度：取L＝2．8m，α＝0．07mm／(m^.℃)，Δt_s＝12－2＝10℃，Δt_g＝38－0＝38℃，ΔT＝0．65×10＋0．10×38＝10．3℃，ΔL_max＝10．3×2．8×0．07＝2．02mm。
　　由此可见，立管的伸缩量一般是较小的，不需设置补偿装置；而立管与支管处的伸缩补偿，可以利用管道分支或折角自然补偿。但最小自由臂长度应不小于下式的计算值：

式中L_z——自由壁最小长度，mm；
　　ΔL——自固定支点起管道伸缩长度，mm；
　　d——管道外径，mm；
　　K——材料比例系数，一般可取33。
3.3　管道穿基础
　　国标(GBJ15-88)第2.4.14条规定给水管穿承重墙或基础处应预留洞口，且管顶上空不得小于建筑物沉降量，一般不宜小于0.1m。给水UPVC管穿基础时，穿越基础部分还应加钢套管。第3.3.2条规定排水管穿承重墙或基础处应预留洞口，管顶上部净空不得小于建筑物沉降量，一般不宜小于0.15m。
3.4　屋顶水箱配件
　　水箱进水浮球阀宜设两个，以便检修更换；排水管应设在箱底最低处，以便清洗水箱；出水管应设在进水管对侧，使箱内贮水随进出水流动，以改善供水水质；溢水管出口应加弯头以免溢水冲击屋面造成渗漏，并且弯头处应加塑料网罩，以防鼠类进入水箱；水箱检修孔盖板应防水密封，以防灰砂、虫蚁、污水进入水箱，影响水质；水箱内壁应设防护层，如粘、贴无毒塑料制品、磁砖等，以保持箱内清洁。水箱各进、出水管、排污管的预埋管件及自水箱至阀门间的管段应采用镀锌钢管，便于阀门操作时受力。
3.5　管道保温、刷油
　　屋面及室外管道应做防寒保温，保温工序应做5道：防锈层，保温层，防水层，保护层和防腐层。目前各类工程设计、施工时往往漏掉其中的防水层和防锈层，造成保温效果很差，有的甚至过几个月就破损不起保温作用。正确的做法应为：管道先刷红丹防锈漆两道(给水UPVC管可以不刷)，扎泡沫塑料保温瓦块保温层一道，塑料布防水层一道，玻璃丝布(或油毡)两道，再刷银粉漆或沥清漆防腐层两道。在条件允许的情况下也可将保护层和防腐层改为包铝泊玻璃钢一道，搭接粘接。
　　明、暗装管道(除UPVC管外)均应防腐刷油。明装管道刷防锈漆一道，富锌漆(一种比银粉漆防腐效果好的防锈漆)两道。