高层建筑设计中二次供水污染防治问题探讨-建筑设计论文发表

高层建筑设计中二次供水污染防治问题探讨
于长亮¹ 王辉²
摘要：近年来，随着城市人口的急剧增长，城市建筑用地日趋紧张，目前各大中城市承建的居民建筑多以高层为主，这就给建筑给排水设计提出了更高的要求与挑战。但与原水供水相比，二次供水的水质更容易被污染，二次供水的安全性和可靠性更难以保障。二次供水设施是否按规定建设、设计及建设的优劣直接关系到二次供水水质、水压和供水安全，直接影响到人民群众正常的生产生活与健康。本文针对供水设计时从管材选取、高位水箱设计及给水方式设计三个方面对二次供水污染预防问题进行分析并提出了相应的措施。
关键词：高层住宅二次供水管材选取高位水箱给水方式
近年来，随着城市人口的急剧增长，城市建筑用地日趋紧张，目前各大中城市承建的居民建筑多以高层为主，这就给建筑给排水设计提出了更高的要求与挑战。众所周知，十层的民用建筑高度至少在30米以上，即使以24米的公用建筑计算，市政供水管网也不存在直接供水的可能，必须进行二次加压才能满足要求。因此可以说，二次供水是目前高层建筑供水的惟一选择方式。但与原水供水相比，二次供水的水质更容易被污染，二次供水的安全性和可靠性更难以保障。二次供水设施是否按规定建设、设计及建设的优劣直接关系到二次供水水质、水压和供水安全，直接影响到人民群众正常的生产生活与健康。
《标准》中明确规定：凡是公建高度超过12米，住宅楼超过6层的，必须设计和建设二次供水设施，并与主体工程同时设计、同时施工、同时交付使用；二次供水设施必须有稳定可靠的消毒措施和防倒流污染的措施；对于二次供水设施的材质，应优先选用无渗漏的不锈钢水箱和新型环保抗菌管材。因此在对高层住宅建筑进行供水设计时，一定要从管材选取、高位水箱设计以及给水方式等方面给予足够的重视最大限度地预防水质的二次污染问题。
一，设计时给水管材的选取对水质的影响
当前，我国城市干管主要采用的是钢筋混凝土管或水泥砂浆衬里的铸铁管及钢管等管材。从城市干管水质来看，除余氯稍有降低，浑浊度、溶解性固体略有升高外，其他指标与出厂水相比无明显差异。大量的水质监测数据表明，随着自来水在用户管滞留时间的增长，水质逐渐降低，滞留时间超过24h，水质严重恶化，且有异味。但经过适当排放后，水质很快又恢复正常。
众所周知我国的建筑给水包括生活给水、生产给水和消防给水，当管径为DN100及以下时，建筑给水管材多采用的是镀锌钢管，这些管道几乎没有采用涂衬等措施，而我国城市自来水出厂水水质有腐蚀倾向，致使镀锌钢管腐蚀严重，从而污染水质、污染卫生器具，也使管道降低使用寿命。为此，我国建设部等四部委于1999年12月13日联合颁布了“建住房（1999）295号文”《关于住宅建设中淘汰落后产品的通知》，明确限期逐步禁止使用镀锌钢管，镀锌钢管在生活给水领域不再被选用，于是建筑给水管材形成热点。
首先取代镀锌钢管的是塑料管，塑料管的主要优点是耐腐蚀，质轻，易切割等。塑料管系列的管材品种繁多，主要有：聚氯类；聚乙烯类；聚丙烯类；聚丁烯类；硬管类。但由于管材市场的不规范，我国的塑料管管材价格出现过比管材原料还便宜的反常的倒挂现象，不腐蚀的塑料管不等于不会对水质造成污染。塑料管的污染有：添加剂含铅；塑料管透光性造成管内水生物繁衍而造成污染；其他填充料造成的污染。所以进一步规范管材市场，提高塑料管的质量才能取得人们的信任，也为塑料管的进一步推广奠定基础。
其次是复合管，两种不同材质的管道复合在一起就是复合管。正由于复合管是两种或两种以上材料复合而成，而不同材料的线膨胀系数会有所不同，由此而带来的问题就是复合管的离层，这和材料性质、复合工艺、复合设备等因素有关，在环境温度变化幅度较大的地区，在输送热水介质的管道，复合管的离层问题是个难题。复合管的另一个问题是工地施工，截取、切割管道时也存在端口防腐问题,而且复合管多为小口径管，由于技术原因往大口径管发展受到限制。
现在大家目光又投向了金属管，铜管曾受到青睐,多用于高标准建筑中，但高昂价格成为其推广的瓶颈。不锈钢管正逐步成为大家关注的焦点，不锈钢管的主要优点是耐腐蚀性能好，主要缺点是价格稍贵。但经过多年的努力，已解决了一系列的技术问题：⑴不锈钢管的薄壁化；⑵在卡压式连接的基础上，发展出环压式，双卡式，内插卡压式等多种形式的连接方式；⑶在不影响水质的前提下，进一步降低不锈钢管价格。可以预见不锈钢管的价格可与复合管持平，也可以预见不锈钢管在生活给水、消防给水领域、包括冷热水管和饮用净水的广泛应用，从而真正解决管材对水质的污染问题。
二、高位水箱设计对水质的影响
由于市政供水的一次供水压力不可能满足所有居住建筑和公共建筑的水压要求，在建筑给水中设置高位水箱或进行二次供水是必然的措施。这种设计是将市政管网的供水引至屋顶水箱，然后靠水箱与用水器具的高差，产生重力供水，从而克服了水压水量的不稳定性。但这种设计有其致命的缺点：
1、水箱容积对水质影响。自来水厂曾对自来水在钢板、玻璃钢、钢筋混凝土水箱中不同时间的水质变化情况进行监测，结果表明，自来水在水箱中贮存24h后，余氯为零。特别是夏季水温较高，水中余氯含量迅速减小，12h后即为零。基于上面的论述，对于高位水箱的容积除保证用量问题外，还要保证贮存水质，其容积宜小不宜大，其前提是贮存时间不应超过12h。如果水箱容积超过12h贮水时间，则应采取分区供水的办法，采用较小的容积的水箱。当分区供水有困难时，则应采取补充氯或其他消毒办法，以保证水箱水质。
2、凡是未清洗消毒的水箱其水质常规四项（余氯、浑浊度、细菌总数、总大肠菌群）指标都合格的合格率低于10%，有的水箱由于表面涂料质量较差，导致水箱中酚类超标。所以应对水箱定期清洗消毒。
3、为保证水箱的水质，对于水箱的材质，钢质水箱的涂层、水箱盖的密封，溢水、放空管的防污染等问题都应予以重视。
由于水箱供水存在二次污染严重、体积较大的缺点，因此实践中不是万不得已，一般不提倡使用这种方式。

三、供水方式设计对水质的影响
从根本上要解决水箱对水质的二次污染问题，关键还是要从给水方式的设计上寻找出路。二次供水的给水方式目前主要有以下四种：
⑴市政供水管网→水池→水泵→水箱→用户，水箱供水方式；
⑵市政供水管网→水池→水泵→气压水罐→用户，气压供水方式；
⑶市政供水管网→水池→变频水泵→用户，变频供水方式；
⑷市政供水管网→水泵→用户，管网叠压供水方式。
可以看出，在前三种供水方式中都保留了水池，尽管有的取消了水箱，减少了污染的途径，但水池的二次污染仍然存在。随着人们对水质的日益重视，对二次污染的高度关注，管网叠压供水方式正是在这种情况下出现并逐步占领市场。管网叠压供水方式又称无负压供水方式，或称水泵直接吸水供水方式，将水泵从市政给水管网直接吸水，经加压后供水至用户，整个环节不设水池，从而从根本上解决了水池的二次污染问题。管网叠压供水方式的优点除了无二次污染外，还有充分利用市政给水管网的水压节能、节电的优点。
早在1964年及1988我国建筑给水排水的设计规范曾就水泵直接从市政管网吸水作出过具体规定，但由于当时的技术条件不成熟在实际工程中应用并不多。但随着新产品，新技术推广这些情况发生了变化：一是倒流防止器等防回流污染装置的问世；二是一些城市市政给水管网供水能力和供水条件的极大改善；三是管网叠压供水设备的定型化、标准化、系列化和商品化；四是国外经验的借鉴，尤其是日本的管网叠压供水技术的借鉴，为管网叠压供水方式的推广提供了有力的技术支持。管网叠压供水方式的推广应用将从根本上解决水箱二次污染的问题，从而满足人们对生活水质的要求。
【参考文献】
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[2] 段小梅《我国城市可持续发展中的水质二次污染问题》[J].城市问题，2002.2:48－52
[3]张小波《城市供水设计中存在的问题及解决措施》博士论文.2003.12:第3章.