摘要：给排水工程直接关系到民用建筑的使用功能，传统的给排水系统设计存在诸多问题，本文探讨了建筑物给排水系统设计中生活给水、排水系统、消防给水系统等的改进及发展问题，认为给排水设计要从建筑物使用功能、结构等方面考虑，科学合理的设计给排水系统，并注重管材的选择。
关键词：民用建筑；给排水系统；消防给水；生活给水；排水系统
建筑物给排水系统极为重要，其直接影响着建筑物的使用功能，民用建筑给排水系统的设计不但要维持其正常的运行，也要符合建筑物的实际需求，确保其功能完善，实现使用效果的经济化、节能化及最佳化。所谓给排水系统主要是指满足人们在工作、生活、生产等用水需求、为市政和消防提供用水、以及排除其中产生的污废水。给排水系统是建筑物中必不可少的组成部分。给排水系统是较为复杂的系统性工程，优化设计给排水系统的目的是实现合理供水，降低资源浪费和维护成本[1]。当然，这需要合理科学地设计给排水方案，依据建筑物用水特点及实际需求，并通过比对各系统的优缺点确定给排水工程设计最佳方案，以确保其合理性和科学性。本文主要探讨民用建筑物的生活给水系统、排水系统、消防给水系统、管道材质选择等问题，以此为提高民用建筑给排水系统设计提供参考。
一、生活给水系统设计
1.传统生活给水系统设计
随着人们生活水平的提高，对生活用水的质量提出了更高的要求，用水量也持续增加，这无疑会使水资源更加紧张，民用建筑节约水耗显得更为重要。利用建筑物的给排水设计，通过技术手段及措施能够有效地降低水耗和提高生活用水质量。常见的生活给水系统主要有以下几种：
（1）市政水源+水池（水箱）+加压泵+高位水箱+用户；
（2）市政水源+水池（水箱）+加压泵+气压罐+用户；
（3）市政水源+水池+变频调速加压泵+用户；
（4）市政水源+无负压（叠压）供水设备+用户；
（5）市政水源+水池+全流量高效变频调速给水（带气压罐）设备+用户；
（6）市政水源+二次供水前置设备+全流量高效变频调速给水（带气压罐）设备+用户。
其中，1-3供水系统设计是最为常见的传统生活给水系统，这类给水系统多采用屋顶设置钢筋混凝土生活水池或地下室设置钢筋混凝土生活水池，通过水泵进行加压供水。这种生活水池供水方式的造价较低，但不管是屋顶水池的设置还是地下室水池的设置，都会给二次供水造成污染。首先是生活用水在钢筋混凝土水箱或水池中停留的时间过长，加之钢筋混凝土水箱或水池的表面过于粗糙，很容易滋生细菌、微生物及青苔等，若使用的是钢板水箱，也会因其易锈蚀性而导致水污染，致使水质下降。为避免此二次污染和确保生活用水水质，部分工程设计中在钢筋混凝土水池中加设了内衬，或以搪瓷钢板、不锈钢、玻璃钢等材质的水箱替代传统的钢板水箱（水池）及钢筋混凝土水箱（水池），虽然这在一定程度上能够避免所用材料自身带来的污染，也会采用加氯或其他消毒方法进行消毒，但仍是无法从根本上避免微生物、细菌及青苔的滋生，只是其污染的程度有所下降而已。再说，这也会增加生活水池建设及维护的成本。
2.改进后的生活给水系统设计
市政水源+无负压供水（叠压供水）设备+用户给水系统及市政水源+二次供水前置设备+全流量高效变频调速给水（带气压罐）设备+用户给水系统是当前的新专利技术，是优化和发展后的生活给水系统，其在建筑给排水工程中已经得到应用，并在现阶段取得了很好的节能效果。
在传统变频调速给水设备中，水泵的选用依据当时扬程需要和设计的秒流量，若系统用水量减少，水泵的转速则降低，频率降至某临界值时水泵就不会在高效段工作。因水泵全天按照设计秒流量运行的状态出现的概率比较低，所以，大部分时间水泵都处在低效段工作，无法实现运行的高效节能[2]。而给水系统中应用全流量高效变频调速给水设备，能够将设计秒流量划分为不同的流量段，且计算出各流量段的扬程，以此配置水泵，再进行变频调速控制，则能够有效地提高给水水泵的高效运转，从而达到节能高效的目的。
在无负压变频给水系统中，水泵运行的启动依据的是压力传感器，以此来调节罐贮水量调节能力的大小，但非常依赖市政供水系统，若建筑物的用水安全较高，或消防给水系统等都不适合此给水模式[3]。从节能角度看，高位水箱供水的加压泵一直处在高效段工作，供水耗电量最少。同高位水箱相比，气压供水无需高位水箱，但需要提高其供水压力，从节能方面看，高位水箱供水更加节能，但其不足是存在二次污染，二次污染会影响给水系统的正常工作，导致用水困难，且清洗供水系统和排放受污染的水也会浪费水。然而，叠压供水和变频调速供水因取消全部或部分供水调节储水设备，使其能够减少和防止二次污染，给水系统也更加简洁。当然，无负压供水系统，或市政水源+水池+全流量高效变频调速给水（带气压罐）设备+用户给水系统，以及市政水源+二次供水前置设备+全流量高效变频调速给水（带气压罐）设备+用户给水系统是对传统给水系统的优化和改进，其能够在一定程度上弥补传统给水系统的不足，实现高效节能、安全可靠的目标，但是具体选择哪一种给水系统，也要结合建筑物特点、当地用水管理部门的具体要求及建设单位的投资预算等情况进行综合分析后确定。
3.管道材料选择
安全和健康是人们最为重视的问题，生活用水的水质、水管的安全性已成为人们的关注焦点。水质安全已成为评估给水系统的关键指标之一，这就对给水管道的材质选择提出了更高的要求，不但需要其满足建筑内用水水压、水量的要求，还应考虑管道材质的优缺点，使其在满足规定使用温度、使用压力的情况下具有足够的机械强度，且要具有较强的耐腐蚀性，使用寿命长等需求，而且还需要满足人们用水水质要求。当前我国建筑物给排水管材的投资比例占建筑物总投资的3%左右，尽管此投资比例不高，倘若选材失当，后期维护更换成本可能是其投资的几十倍。所以，在生活用水系统设计中，在确保供水可靠性及安全性的同时，也要控制管材的成本，或是在工程成本相同的前提下，选择能提高供水可靠性的系统。
在传统的室内给水管道设计中，分户表前所用的材料多为普通钢管或镀锌钢管。普通钢管、镀锌钢管强度高，连接方式可以是螺纹连接、法兰连接、卡箍连接，但缺点也很明显，普通钢管很容易腐蚀，镀锌钢管虽然有镀锌层保护，但部分厂家生产工艺质量控制不到位造成镀锌层厚度不均匀或为了降低成本造成镀锌层厚度不满足要求，时间一长，管道也会出现腐蚀问题。改进后分户表前材料选用不锈钢管道或者钢塑复合管、铝塑复合管。不锈钢管外观漂亮，适用于冷热水管，但安装需要专业的施工人员和专业卡压工具进行卡压连接，因此安装费用较高。
钢塑复合管、铝塑复合由于管内衬有一层塑料，因此能够避免管内腐蚀问题，但管道外壁仍为钢管，安装时也应注意防腐。
分户表后使用传统UPVC给水管或者镀锌钢管。镀锌钢管优缺点前文已阐述。UPVC给水管具有重量轻，安装所需人工少且成本低的特征，但其连接方式通常为胶粘接口，而粘接剂质量无法保证，且粘接剂中可能会含有利于微生物生长的物质，给生活用水质量、饮用水味道等都有一定的影响。改进后的给水系统中，分户表后采用PPR塑料管、铜管和不锈钢管，其中PPR管为聚丙烯塑料管，无毒无害，耐热，抗冻，不生锈、不渗漏、不结垢，卫生性能非常好，安装也非常简单，使用寿命可达50年，且价格低廉，常温下耐化学物品的腐蚀性能非常强，是给水管道分户水表后所选理想的管材。但其不足是热熔技术及施工技术的要求较高，专业性较强。不锈钢管不易老化，不易生锈，使用寿命较长，也不易积垢和形变，安装便捷，但价格要高于塑料管材。铜管适用于热水管和冷水管，具有耐腐蚀性和消菌的优点，是给水管道中的佳品，但会老化漏水，且价格较高。
室外给水管道通常埋地敷设，管道不但内部要承受水压，外部还要承受地面荷载，外壁还要受土壤及地下水的腐蚀，若使用普通的镀锌钢管和钢管，极易被腐蚀，这不但会影响水质，也会影响给水系统运行的安全性和可靠性，如果必须使用钢管或镀锌钢管，则应对其内外进行防腐处理，如涂塑、衬塑、防腐涂料等。改进后室外给水管道通常选用球磨铸铁管道或者PE给水管。球墨铸铁管机械性能好，内衬水泥砂浆或聚氨酯涂层后耐腐蚀性较强，通常采用T型橡胶圈承插连接，密封性能好。PE管比金属管具有更好的耐腐蚀性，在埋地敷设时不需要防腐，采用热熔或电容连接，施工方便。小管径PE管在性能价格比上优于钢管和球墨铸铁管。
二、排水系统设计
1.室内排水系统
传统设计室内卫生间采用隔层排水方式。即排水支管下穿楼板的排水方式，占用下层卫生间空间，卫生器具和排水管道不在同一楼层。隔层排水优点是吊顶内能同时设置排水管或其他管道设备，可更好地对卫生间实际的使用净高进行控制，且卫生间内不回填，无降板，无需增加额外成本。缺点是上层住户的排水管道吊于下层卫生间的顶板下，上层使用时排水噪音影响下层，不方便检修，若发生渗漏或管道堵塞，直接破坏下层住户的装潢，且影响其正常生活，甚至引起纠纷。改进后，室内卫生间结构采用降板，即排水支管布置于板上的同层排水方式或者采用不降板的同层排水方式，排水噪音小，管道检修及渗漏不影响下层用户，尤其是采用微降板系统，卫生间楼板的下降高度小，土建成本低，回填量小，能够避免多通道地漏反臭干涸。但其缺点是价格高。
雨水系统：采用天沟+排水立管相结合的雨水外排形式。此排水形式无需设雨水斗，安全可靠，但其缺点是天沟坡度较长，山墙外的排水立管也存在结构负荷增加，屋面晴天堆积的灰尘较多，易导致雨天排水不畅，且易冻裂。改进后采用采用87型平篦雨水斗或者虹吸雨水系统则具有突出的优势，虹吸雨水系统的排水速度大，能够快速排放天面雨水，且系统内为负压状态，压力流位于悬吊管内，无需坡度，管道布置非常灵活，空间专用较少，其缺点是设计复杂。87型平篦雨水斗不易被杂物堵塞，不易出现管道冒水漏水、屋面溢水等问题，且造价低，使用寿命长等优点。
2.室外排水系统
在室外排水系统中，传统设计采用的是雨污合流，即污水废水没有经过化粪池处理直接和雨水系统合流，排入河流中，给生态环境带来极大的影响。现有很多城市进行“正本清源”工程，雨污分流治理。改进后使用污水、废水和雨水分流排放模式，餐饮废水经过隔油池处理进入废水系统，生活污水和废水流经化粪池处理后再流入市政污水系统，流经污水处理厂再次处理后排放到河流中。雨水应城市海绵城市的要求，进行回收利用，用来道路绿化浇灌和车库冲洗等，不但能够节约水资源，还利于生态环境污染的防治。
3.管道材料选择
传统排水管道室内多采用砂模铸造铸铁排水管和普通PVC排水管，砂模铸造铸铁排水管的机械性能相对较差，强度低，易形变，易腐蚀，噪音大，抗震效果相对较差；PVC排水管则具有使用寿命短，易燃，易腐蚀，强度低，抗震性能差等不足，改进后使用机制柔性铸铁排水管或UPVC螺旋消音塑料排水管，机制柔性铸铁排水管具有不易燃、耐腐蚀、强度高、寿命长、不变形、噪声低及抗震性能好的特征，且维护安装都非常方便，外形也较为美观，被广泛应用于民用和公共建筑物中。UPVC螺旋消音料塑排水管在强度、耐腐蚀性、使用寿命及抗噪音等方面都强于普通PVC管材，但同机制柔性铸铁排水管相比，其强度要相对弱些。
传统室外排水管道采用钢筋混凝土管道，钢筋混凝土管生产制作相对简单，抗渗性能好，但自重较大，运输不便，且施工安装需要进行沟槽开挖，土建工作量大。现阶段室外排水管道通常采用HDPE双壁波纹管，该管道具有较高的环刚度、良好的强度和韧性、重量轻、耐冲击性强、性价比高，通常采用橡胶圈承插连接。
三、消防给水系统设计
1.消防系统
在消防给水系统设计中，传统的设计方法是消防用水和生活用水合用给水系统，如果是分设水池而合用管道，消防管道内的水贮存时间较长，很容易被污染，若再进入生活给水管道则难保生活用水的安全，消防水泵需要经常试行，若阀门关闭不严，则污染水也会进入生活水管道；若消防水泵同生活给水管道相连，因消防阀门切换等问题，会影响消防操作，在火灾时易误操作。同时，一旦发生火灾，会影响建筑物的生活用水。如果二者合用共同的水池，虽然火灾操作和消防泵的试运转都不成问题，但有可能无法保证消防用水的充足性。
改进后的消防给水系统则是生活给水系统与消防水池的分开设置，依据市政供水条件进行区别对待，生活给水系统则可以在底层设置不锈钢大容量水箱，出水消毒后再通过变频供水设备进行分区供水，而消防给水系统则设置独立的消防储水池，利用专用消防泵进行加压供水，这样既能保证生活给水的质量，也能确保消防用水充足。
同时，传统的消防给水系统中设置有自动喷水灭火系统和消火栓，消防设施相对简单，也不符合规范要求标准。改进后的民用建筑物消防给水系统中，设置了消火栓给水系统和火灾自动报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等联动控制系统，且能够按照建筑物的结构形式选取不同的自动灭火系统，如泡沫-喷淋灭火系统、气体灭火系统和自动喷水灭火系统，设置雨幕等消防设施，进一步提升了建筑物的消防安全系数。
2.管道材料选择
消防系统给水管道通常采用热镀锌钢管，容易腐蚀导致漏水渗水，后期维护成本高。随着科技发展，材料的更新，消防管道逐步选用不锈钢管道 ，不锈钢管道强度高,抗震性好,抗外击力强，耐腐蚀。但是成本高，可是后期维护成本低。市场上也出现了适合消防系统使用的新型不锈钢管道，其成本低于生活给水管道的316L不锈钢。
参考文献：
[1]崔建芳.给排水建筑给排水节能节水技术及应用研究标准[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):7-8.
[2]赵雪.旧建筑物改造工程给排水设计探讨[J].山东工业技术,2019(07):91.
[3]高松.高层建筑给排水优化设计探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2017(17):63.