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摘要：近年来，国内外的高层建筑排水管道系统在技术上有了显著的进步，但是仍然出现超过通水能力的排水现象，导致水封破坏，臭气排入室内，给建筑室内环境带来隐患。因此，本文对高层建筑排水系统的排水特性进行分析，试图解决排水管道通水能力和水封破坏问题，也为高层建筑管道系统排水设计提供技术参数。
关键词：高层建筑；排水系统；排水特性
近年来，随着我国城市化进程的不断加快，城市中的高层建筑数量越来越多，排水则是高层建筑建设不可回避的问题，现有的很多高层建筑排水都因为超出荷载产生了隐患，对排水系统造成影响。面对人们日益增长的功能需求，对高层建筑排水管道系统的排水特性的研究有着非常重要的意义。
1 仪器设备与试验方法
1．1 建筑排水试验系统
高层建筑排水管道实验应该在本高层等比例实验塔上进行，实验塔应该具有先进的住宅系统性能等比例，例如臧振武就选择了国家住宅工程中心－万科建研中心高层作为研究对象，该塔总高度为128m，层高3m。
1．2 仪器与设备
在仪器和装备上首先要考虑排水装置，一般的排水装置包括电动调节阀与电磁流量计，相关的参数采用定流量检测方法中的参数，现有的调节阀基本采用德国VAG － DUＲA － DN50，流量计则采用科隆optiflux4300C，这是因为采用高精度排水设备并可以随时监测流量稳定状态，使排水过程更精确、易于控制。对压力检测装置的选择，一般采用美国GE Druck PTX610( ± 10KPa，PTX) 双向式压力传感器。
1．3 试验方法
首先确定系统顶层排水时的通水能力，研究高度对压力变化的影响，最终对比不同排水检测方法的排水特性，其次对单立管与双立管系统的排水特性进行对比，通过对比研究单立管系统连接管件及排水坡度对压力的影响。
2 单立管排水系统的排水特性对比
对于通水能力的研究始于改革开放后，定流量排水检测方法占主导地位，在实际建筑排水管道中，排水量在短时间内的速度梯度较大，更接近瞬间流排水过程，对排水系统安全性的威胁较大。
2．1 单立管系统的通水能力
臧振武在其硕士论文中以排水系统15 层排水，并在系统14 层至1层安装压力传感器，用以实时监测排水系统各楼层的压力变化情况，由于天气因素会对实验结果产生一定干扰，在实验塔的15 层和33 层安装了多功能便携式气象站，以求掌握实验时的外界因素，保证实验数据的准确性。经过实验发现当普通UPVC 单立管排水系统在高层部分采用定流量方式以2. 5L /s 的流量排水时，系统气压波动比较明显，随着楼层高度降低，负压的变化幅度逐渐减小。
2．2 楼层的压力分布
相关的研究表明在15 层以同等大小流量排水时，发现对于同一排水流量排水系统各层最大压力值变化随楼层降低而增大，当流量为0. 5L /s 时，排水系统各层最大压力变化幅度较小，当流量为2. 5L /s 时，变化幅度最大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆流量不管多大，系统最大压力变化所在的楼层均为最低层，当压力检测楼层一致且顶层排水流量相同时，压力变化幅度随流量增大而增大，流量越小时压力随楼层的变化越不明显。
2．3 排水检测方法的特性对比
相关的实验表明，普通UPVC 单立管排水系统以定流量排水时，系统各层的通水能力比较稳定，变化范围在1. 8L /s － 2. 2L /s，并且表现出通水能力随系统高度降低有缓慢增大的趋势。同时发现在排水时间间隔为1s 时，对排水安全最不利，以定流量检测方法时，系统压力减小幅度不大，采用瞬间流检测方法时，系统压力减小幅度较大，当排水流量大小一定时，负压变化值均大于正压变化值，因此在建筑排水系统设计时要确保高层部分的通气能力。
3 双立管排水系统的排水特性
在建筑排水管道内部，由于气、液根据流速变化等原因易使得排水管道内瞬时的气压变化较大，因此需要重视通气管道的使用。但在实际建筑排水设计时有的设计人员为了追求扩大排水立管管径的方式平衡压力、维持排水安全性，增加管径，然而仍会出现不同程度的拖空、臭气现象。
3．1 双立管系统的通水能力
通过相关的实验发现，双立管系统最大正压变化值、最大负压变化值均随排水流量的增加而增大。当流量在3. 8L /s 时，达到破封的判定标准; 通过不同流量时系统的压力变化值发现双立管排水系统在缓解正压变化与负压变化方面均有比较明显的效果，系统较高时，双立管排水系统的排水安全方面更加可靠。
3．2 各楼层的压力分布
通过不同流量下的正压分布可以看出，对于同一排水系统，在相同的楼层位置，排水流量越大该层的压力变化值越大，压力随流量的变化规律更为突出。其次是与单立管系统相比，双立管系统压力变化值随测压楼层的变化规律更为明显，单立管系统的结构相对简单，补气方式比较单一，双立管系统负压变化的规律性相对较弱。
4 排水系统管件对排水特性的影响
在前人的研究中，已经得出建筑内部排水系统中局部管件、坡度、管径、出水条件等因素会对管道中水流的流态产生一定影响。例如相关学者以12 层高层建筑为研究对象，通过实验发现采用2 个45 度弯头比1 个90 度弯头使正压变化有规律地减小，同时排水支管坡度，也会对立管内气压的变化产生影响。
4．1 弯头对压力的影响
实验分别采用立管底部的45度弯头和90度弯头，通过实验发现使用90度弯头来连接排水管的时候，水流所引起的最大正压要大于45度的配件，如果流量较小，两者压力值无太大变化。研究结果表明不同角度的弯头会产生不同的排水特性，如果层数较高，应该采取45度弯头。
4．2 管坡对排水特性的影响
在测试管坡的时候，采用45度弯头，通过实验表明，当排水坡度由0.026 改为平坡时系统最大负压减小幅度较大，当坡度由0.026 改为平坡时系统最大正压变化值减小幅度较小，因此尽管坡度减小有利于缓解建筑内部排水系统的气压变化，但须考虑生活污水能够顺畅通过、便捷的排入立管，因此坡度不得过小。
5 结语
近年来，国内外的高层建筑排水管道系统在技术上有了显著的进步，但是仍然出现超过通水能力的排水现象，导致水封破坏，臭气排入室内，给建筑室内环境带来隐患。前人主要通过经验法、终限理论法、实测法对高层建筑排水管道系统特性进行了研究，发现当排水点楼层为15 层时，达到了水封破坏的判定值，定流量排水检测方法的压力变化值受排水点楼层高度影响的规律性更明显，排水支管坡度对单立管排水系统的最大正压变化值和最大负压变化值均会产生一定影响，在以后的高层排水管道系统建设中需要通过多种实验方法来共同进行，以此确保高层建筑排水管道系统排水性能的稳定，通过对排水特性的研究有利于为建筑排水设计提供数据参考。排水则是高层建筑建设不可回避的问题，现有的很多高层建筑排水都因为超出荷载产生了隐患，对排水系统造成影响。面对人们日益增长的功能需求，对高层建筑排水管道系统的排水特性的研究有着非常重要的意义。
参考文献
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论文作者:王楠
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/28
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