徐立波
中国建筑标准设计研究院有限公司 北京 100048
摘要：随着社会经济不断提升，人们生活水平日益增高，对资源的利用率也越来越高。如何在建筑行业实现绿色设计室内空间来合理利用资源，已成为现代人们的追求目标之一。本文主要分析了：钢结构装配式住宅给排水系统介绍与空间利用
关键词：钢结构装配式住宅；设备集成创新；空间利用
1概述
本课题拟通过对住宅机电系统、设备、管线布置等的研究，提出符合钢结构装配式住宅的系统、设备集成、机电管线布置的解决方案，完善我院的装配式建筑技术体系。
本课题研究分为三个内容：
第一：梳理住宅的给水、太阳能热水典型系统形式及建筑排水系统中的同层排水，旨在研究各种系统的优缺点为钢结构装配式住宅的给排水系统选用提供参考依据。
第二：通过设备的集成，机电管线的综合排布的优化，对建筑室内空间利用提出解决方案。
第三：综合第一、第二项内容提出对钢结构装配式建筑机电集成理念的设想。
2 装配式住宅的典型系统形式
2.1概述
本章节中的典型系统形式是指建筑给水、太阳能热水系统的各种供水方式。
2.2给水系统
2.2.1概述
给水系统是指给水的输水和配水等设施以一定的方式组合成的总体。
2.2.2供水方式及给水系统形式
民用建筑的生活饮用水水源一般应为城镇自来水为首选。生活用水一般有下列几种供水方式：
民用建筑给水设计应根据不同的用水要求综合利用各种水资源。应尽量利用城镇给水管网的水压直接供水，当城镇供水压力不能满足建筑供水要求时，应设置加压装置。居住小区的加压给水系统，应根据小区的规模、建筑高度和建筑物分布的情况在满足卫生、安全、经济、节能等要求的同时，综合考虑选择合理的加压方式。
给水系统的竖向分区应根据建筑层数、供水水压、维护管理等因素综合确定。为了不损坏给水配件，卫生器具配水点静压不得大于0.6Mpa。各分区最低卫生器具配水点处静水压不宜大于0.45Mpa；住宅入户管给水压力不应大于0.35Mpa；各用水点处供水压力不大于0.2Mpa。典型给水系统分类详见表一。
2.3太阳能热水系统
2.3.1概述
太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。
2.3.2太阳能热水系统构成
A、集热器
我国目前使用的太阳能集热器可分为两大类：平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器，真空管型集热器又分为全玻璃真空太阳集热器、U型管式真空型太阳集热器、热管式真空管型太阳集热器等形式。集热器的选择根据项目所在地的地理位置、使用寿命、投资、太阳能利用率、热损大小、承压能力等因素综合考虑。一般而言考虑系统的可靠性及维护便利性住宅建筑中宜选用真空管集热器作为集热系统集热板，相对于其他种类的集热器真空管集热器具有太阳能利用率高、热损失小、承压能力和耐冲击能力强等特点。
B、系统组成
太阳能生活热水系统主要由太阳集热系统、贮热系统、辅助加热系统、热水供水系统组成。
太阳能热水系统的集热系统、贮热系统、辅助加热系统、热水供水系统可有多种组合，多层住宅和高层住宅系统选择拥有多种形式，各种系统在多、高层住宅的适用情况见表二。
注：表中●为推荐采用；○为适用；—为不适用
2.3.3典型太阳能热水系统分析
太阳能系统灵活多样应考虑日照条件、土建条件、维护管理、业主生活习惯等因素进行分析后选择合理的系统形式。举常用太阳能热水系统型式见表三。
2.3.4太阳能热水系统在装配式住宅建筑中的设置要求
装配式住宅建筑中太阳能热水系统设计应与建筑及结构专业紧密配合，主要设计要点为：
1、设备荷载：
安装太阳能热水系统设备的预制构件设计应考虑集热器、储水箱、换热器等设备的设备定位、荷载参数、设备基础。
2、预埋件：
安装太阳能热水系统设备的预制构件应考虑太阳能设备的与构筑物联结方式，一般采用预埋件联结，预埋件在构件预制时应同步植入。
热水系统管道安装预埋件主要只管道支架的预埋件及管道穿越外墙、楼面等处的预埋防水套管，管道支架预埋件、套管其规格、形态应尽量标准化制作，便于标准化预制、预埋。
3、预留孔洞：
太阳能热水系统各组件之间的管道较多，如果设备布置在屋顶、阳台、外墙面等处时、管道将穿越楼板处应在工厂预留孔洞或预埋防水套管。
4、集热器的放置
（1）放置在屋顶：太阳能集热器直接架设在屋面板预制的设备基础上，通过预埋、预制件与设备基础联结。
（2）放置在阳台：
a、阳台应考虑集热器的荷载；
b、载阳台栏板应预埋件，太阳集热器支架应与阳台栏板连接可靠；
c、阳台栏板应为实体板。
3给排水集成设计
3.1.概述
本章节为给排水管道集成设计、设备集成的应用
3.2分水器技术应用：
在住户卫生间，厨房的吊顶内、侧墙上安装分水器，再由分水器处引出接至各卫生器具的冷热水管道。分水器一般采用铜质，连接管道则采用PEX塑料管道，多采用卡接技术
3.2.1分水器技术特点有：
1、分水器设置于吊顶、侧墙凹槽内，有利于检修；
2、管道与分水器连接采用丝扣或夹紧式连接，拆卸相对便捷；
3、从分水器出水管与用水器具一一对应，实现整管敷设无接头，从而有效地杜绝漏水现象；
4、连接用软盘管外部有保护套管，埋设于墙体内检修时从套管内抽出内部的PEX管道便于更换；
5、每户的冷热水给水分别采用分水器，将生活热水和冷水独立输送到各个用水器具，分水器配水使各用水点压力均匀、出水量稳定，避免了用水点之间的相互干扰，实现均衡配水；
6、阀门和接口都集中在分水器上，有利于各用水点的独立检修和更换。
分水器现场安装图
3.3管线布置原则
3.3.1有压力管道布置
给排水及消防管道安装采用与主体结构分离的SI技术，各系统管道除立管外尽可能减少穿越楼板等主体结构，支管采用同层敷设在吊顶、架空地板、轻质隔墙内。传统做法与装配式管线布置比较详见表四。
3.3.2同层排水技术应用
同层排水技术是指建筑排水系统中，器具排水管和排水横支管利用结构降板区、架空层敷设，不穿越本层结构楼板的排水方式。同层主要优点如下：
3.3.3同层排水技术特点
1、排水管道维修本层内即可完成；
2、降低了排水产生的噪声影响；
3、产权明晰减少上下层用户纠纷。
4、整体卫浴是独立结构，与建筑的墙面、地面、顶面主体结构部件脱开。
5、整体卫浴的可变性满足家庭生命周期不同阶段房间布局的调整需求，可灵活变更。
3.3.4同层排水在装配式建筑中的应用形式
1、沿墙敷设的隐蔽式同层排水
欧美大部分采用此种的同层排水技术，吉博力公司开发的沿墙敷设的同层排水技术应用广泛。此种技术特点如下：
（1）卫生器具管道沿墙敷设，检修维护方便、可靠。
（2）坐便器采用后排水隐藏式水箱需设置200mm夹壁墙。
（3）不设置地漏或分干湿区；干区不设地漏，湿区地面垫高，以满足浴缸和淋浴间排水要求。
（4）采用隐蔽水箱型大便器造价高。
（5）可不设降板。
隐蔽式同层排水图示
2、微降板同层排水
国内有少量厂家为了解决降板高度影响层高的问题，一直在研究并解决微降板的相关排水技术。此种技术特点如下：
（1）坐便器采用后排水坐便器。
（2）相比沿墙敷设的隐蔽式同层排水可保证设置水封高度不小于5cm的标准地漏。
（3）降板高度10cm。
微降板同层排水图示
3、架空地板同层排水技术
日式建筑采用全架空敷设管线方式，估该方式在日本广泛应用，国内采用整体卫浴的建筑采用此方式来实现同层排水。
（1）在架空层内敷设管线，洁具可自由布置，可满足业主对卫生间多样性的要求。
（2）降板高度25cm。
整体卫浴同层排水示意图
3.3.5同层排水技术在建筑设计中注意的点
1、降板范围的确定：
根据卫生间布置，结构梁位置，立管位置综合考虑确定降板范围。
2、排水立管位置确定：
立管位置的精确定位有利于预制构件的预留洞口或预留套管的设置，保证现场安装顺利进行。
A、设于建筑凹角或设备平台的角落，再通过外装加以隐蔽
B、设于卫生间管道井内
4. 设备集成
整体卫浴是由工厂生产、现场装配的满足洗浴、盥洗和便溺等功能要求的基本单元，也是模块化部品，配置了卫生洁具、设备管线，以及墙板、防水底盘、顶板等。
整体厨房是由工厂生产、现场装配的满足炊事活动功能要求的基本单元，也是模块化部品，配置了整体橱柜、灶具、抽油烟机等设备及管线。
4.1 管线布置原则
给排水及消防管道安装采用与主体结构分离的SI技术，各系统管道除立管外尽可能减少穿越楼板等主体结构，支管采用同层敷设在吊顶、架空地板、轻质隔墙内。
4.2 穿越外墙、楼板及内隔墙板的各类管线应准确定位并协同土建专业预留空洞。
需要明确穿穿越结构构件的管线数量、位置以及预留洞口的位置和尺寸。
4.4防漏水措施
在管道井、卫生间、厨房这些可能存在漏水可能性的地面设置漏水监测仪，可有效的解决漏水对居住环境的破坏及降低财产损失。
管道漏水会影响居住环境、引起装饰、物品等受损害，通常在有漏水可能的位置设置地漏来及时排除积水。此做法固然能减少漏水对环境的破坏及财产损失。但在用户未及时发现漏水时亦可对环境造成较大的破坏。漏水监测仪可通过现场蜂鸣报警、业主终端APP报警、物业BAS系统显示等多种手段及时发现漏水位置以便业主及管理人员采取有效的措施降低漏水的影响。
4.5管线综合布置
管道布置应与主体构件脱开，综合以下几种布置方法在有利于维修安装的原则的下布置管道。工程要综合考虑兼顾各个专业的管线布置及各类管道交叉穿越的问题，在装配式建筑安装管道前，应事先采用BIM技术对机电管道进行深化和集成，在BIM技术的引领下优化各类管道交叉叠加后的安装高度和宽度，在满足维修安装的前提下尽量减少机电管线综合后的高度、宽度。
4.6设备集成
4.6.1整体卫浴
整体浴室集成技术是建筑工业化的重要组成部分。整体卫浴是以防水底盘、墙板、顶盖构成整体框架，配以各种功能洁具形成的独立卫生单元，具有洗浴、洗漱、如厕三项基本功能或其功能之间的任意组合。整体浴室是独立结构，不与建筑的墙面、地面、顶面固定连接，是SI住宅重要的组成部分，不仅能够根据住户的要求设置在不同位置，还可以满足家庭生命周期不同阶段房间布局的调整需求，可灵活变更。
5.装配式理念的设想
给排水管道与主体结构部件完全脱开，不建议预埋在主体结构内。与主体部件脱开有利于安装及维护，分水器技术同层排水技术的应用是非常适用的技术。
1、第一种设想：户内卫生间内给排水管道的安装引进乐高积木的理念，给水、排水分别一个包装盒，盒子内含给水、排水所需要的全部安装部件、辅料、详细的安装大样图纸。工人按图纸所示步骤组装即可，大大的提供了劳动效率。生产企业可按设计院提供的详细的大样图纸批量生产成套化的管道配件，省去了一部分工人安装工作量，符合减少环境污染的绿建要求。
2、第二种设想：在生产企业内根据精细化设计图纸，将整个卫生间内器具、给排水管道全部安装完成运送现场后进行整体吊装。每个卫生间体积较大运输会增加难度。现在需要吊装，进入建筑物需要预留吊装通道。
无论哪种设想都需要设计院提高设计精度达到精细化设计图纸，设计时采用BIM技术进行安装模拟，合理拆分管道及配件，优化安装尺寸，设备的集成率越高进而提高生产效率，降低生产成本。现在的生产企业过于单一，往往单个企业无法完成整个卫生间内的集成安装，这就需要多个生产企业整合技术，协作发展，推动生产工艺的革新和发展。
结语
装配式建筑给排水技术的发展应对管道和配件进行优化，以部品部件通用性设计为目的，减少规格和数量，力求实现互换和通用的可能，从而提供工厂生产效率，降低工程造价。加强BIM技术的应用能力，将BIM技术融合到设计、生产、研发的整个阶段，有效的控制各个环节的精确性、合理性。
参考文献：
[1]李艳荣.浅谈绿色建筑空间设计[J].黑龙江科技信息，2009（21）：317.
[2]沈志明.略论武夷山建筑与室内空间绿色生态环境设计[J].沙洋师范高等专科学校学报，2006（6）：52-54.
[3]孔小丹.讨“绿色”室内设计的设计原则[J].温州职业技术学院学报，2004（2）：36-38.
论文作者:徐立波
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第9期
论文发表时间:2019/5/9
标签：系统论文; 管道论文; 太阳能论文; 技术论文; 管线论文; 建筑论文; 设备论文; 《建筑模拟》2019年第9期论文;