高層建筑單立管與雙立管的對(duì)比范文

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《給水排水雜志》2014年第六期

1試驗(yàn)方法

1．1試驗(yàn)裝置與儀器

本試驗(yàn)采用定流量排水裝置，包括1臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和1臺(tái)電磁流量計(jì)。除排水層外，每層的排水橫支管上均安裝美國(guó)GEDruckPTX610（±10kPa，PTX）雙向式壓力傳感器，設(shè)置在距立管中心500mm的排水橫支管上部，壓力傳感器通過(guò)導(dǎo)線與控制機(jī)柜相連，將數(shù)據(jù)采集并輸送至服務(wù)器以檢測(cè)壓力波動(dòng)。

1．2試驗(yàn)步驟（1）如圖2所示，以15層作為排水層安裝調(diào)節(jié)閥與流量計(jì)，在1～14層安裝壓力傳感器，以壓力波動(dòng)超過(guò)±400Pa作為破封的判定標(biāo)準(zhǔn)。在15層排水，檢測(cè)其下各層的壓力值，每層的最大排水流量為2．5L／s，如最大壓力波動(dòng)不能達(dá)到±400Pa則依次向下增加排水層，直到壓力波動(dòng)達(dá)到破封的判定標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)的流量可確定為系統(tǒng)15層的通水能力。（2）以14層作為排水層安裝調(diào)節(jié)閥與流量計(jì)，拆除15層排水立管與專用通氣管，并保證伸頂通氣條件不變。在14層排水，檢測(cè)其下各層的壓力值，并確定14層的通水能力。（3）逐層降低排水系統(tǒng)總高度，直至第5層排水，并檢測(cè)各排水層的通水能力。

2試驗(yàn)結(jié)果

2．1雙立管系統(tǒng)的通水能力本試驗(yàn)在15層排水，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)不同流量下系統(tǒng)的壓力波動(dòng)情況如圖3所示。由圖3可知系統(tǒng)最大正壓波動(dòng)、最大負(fù)壓波動(dòng)均隨流量的增加而增大。從正負(fù)壓力曲線可以看在排水流量達(dá)到3．5L／s時(shí)，正壓、負(fù)壓波動(dòng)均未達(dá)到±400Pa，在流量為4L／s時(shí)，正負(fù)壓力波動(dòng)均超過(guò)破封的判定標(biāo)準(zhǔn)。因此流量在3．5～4．0L／s之間提高流量精度，如圖3分別在3．7L／s與3．8L／s時(shí)檢測(cè)各層壓力波動(dòng)情況。當(dāng)流量在3．8L／s時(shí)，最小負(fù)壓值為－404Pa，剛好達(dá)到破封的判定標(biāo)準(zhǔn)。因此，普通PVC－U雙立管排水系統(tǒng)在15層以定流量排水方式排水時(shí)，通水能力可確定為3．8L／s，此時(shí)的最大正壓值為＋420Pa。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，單立管系統(tǒng)在2L／s時(shí)的正壓、負(fù)壓值分別為＋260Pa與－427Pa，而雙立管系統(tǒng)在2L／s時(shí)的正壓、負(fù)壓值分別為＋185Pa與－293Pa。由此可知雙立管排水系統(tǒng)在緩解正壓、負(fù)壓波動(dòng)方面均有明顯效果，且在負(fù)壓方面效果更加突出。筆者在考查普通PVC－U單立管排水系統(tǒng)的通水能力時(shí)，得出單立管系統(tǒng)在15層的通水能力為1．8L／s，對(duì)比單立管系統(tǒng)與雙立管系統(tǒng)的通水能力可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)較高時(shí)雙立管系統(tǒng)的通水能力為單立管系統(tǒng)的2．1倍，在排水安全方面更加可靠。

2．2雙立管系統(tǒng)同等流量不同樓層的壓力分布情況在15層排水，同等流量時(shí)各樓層的最大正壓值分布情況如圖4所示。當(dāng)流量大于2．5L／s時(shí)，需要增加排水層，故壓力測(cè)試樓層由13層開(kāi)始。通過(guò)不同流量下的壓力分布曲線可以看出，排水流量越大，系統(tǒng)各層的最大壓力值越大。并且在系統(tǒng)9層及以下，流量隨壓力的變化規(guī)律更加明顯。對(duì)同一排水流量，雙立管排水系統(tǒng)各層最大壓力值隨樓層降低而增大，而單立管系統(tǒng)在排水層以下4層最大壓力值變化不大，因此，雙立管系統(tǒng)最大壓力值隨測(cè)壓樓層的變化規(guī)律更為明顯。這與雙立管系統(tǒng)的排水流量較大有關(guān)，當(dāng)流量增大時(shí)，在排水立管頂部的水流就已經(jīng)夾帶氣體以較大的速度流動(dòng)，因此能夠在立管高層部分引起較大的氣壓波動(dòng)，使得系統(tǒng)的最大壓力值隨測(cè)試樓層的變化規(guī)律更明顯。

2．3雙立管與單立管的通水能力對(duì)比普通PVC－U雙立管排水系統(tǒng)與單立管排水系統(tǒng)采用定流量排水方式在部分樓層的通水能力見(jiàn)表1，相應(yīng)的通水能力分布見(jiàn)圖5．如表1所示，普通PVC－U雙立管排水系統(tǒng)以定流量方式排水時(shí)，系統(tǒng)各層的通水能力比較穩(wěn)定，其變化穩(wěn)定在3．8～4．1L／s，當(dāng)排水總高度在系統(tǒng)7層和5層時(shí)，雙立管系統(tǒng)的通水能力分別增加了0．1L／s和0．2L／s。對(duì)比單立管與雙立管兩種系統(tǒng)在各層的通水能力，二者通水能力的變化幅度都比較小，整體趨勢(shì)為系統(tǒng)高度越低通水能力越大。雙立管系統(tǒng)在各層的通水能力接近單立管系統(tǒng)的2倍。此外，當(dāng)排水系統(tǒng)總高度大于10層時(shí)，雙立管排水系統(tǒng)的正、負(fù)壓力波動(dòng)均比較大，其通水能力由正壓值、負(fù)壓值共同決定，當(dāng)排水系統(tǒng)總高度≤10層時(shí)，雙立管排水系統(tǒng)的負(fù)壓波動(dòng)明顯大于正壓波動(dòng)，負(fù)壓首先破封，其通水能力由負(fù)壓值單獨(dú)決定。而對(duì)于單立管排水系統(tǒng)，無(wú)論系統(tǒng)高度為幾層，負(fù)壓波動(dòng)首先達(dá)到－400Pa，正壓值相對(duì)較小，其通水能力均由負(fù)壓值決定。

2．4系統(tǒng)高度對(duì)壓力的影響以15層通水能力即3．8L／s作為恒定流量排水，逐層降低排水系統(tǒng)總高度，研究系統(tǒng)高度對(duì)壓力的影響如圖6所示，相應(yīng)的最大壓力波動(dòng)比值見(jiàn)表2（Pn為5～15層最大壓力，n＝5～15）。根據(jù)圖6可知，普通PVC－U雙立管排水系統(tǒng)以定流量方式排水時(shí)，系統(tǒng)正壓、負(fù)壓波動(dòng)均隨著高度降低而減小，其中負(fù)壓波動(dòng)幅度較小，從15層的－404Pa變?yōu)?層的－337Pa；而正壓值減小速度大于負(fù)壓值，由系統(tǒng)15層的＋420Pa減小到5層的＋225Pa，衰減系數(shù)為0．536。對(duì)比單立管排水系統(tǒng)以15層通水能力，在各層排水時(shí)的壓力波動(dòng)可知，當(dāng)流量恒定時(shí)，單立管系統(tǒng)高度對(duì)正壓值、負(fù)壓值變化的影響均比較小。單立管系統(tǒng)在5層排水時(shí)，系統(tǒng)最大正壓波動(dòng)對(duì)15層排水的衰減系數(shù)為0．739，最大負(fù)壓波動(dòng)對(duì)15層排水的衰減系數(shù)為0．787。因此，雙立管系統(tǒng)的最大正壓波動(dòng)受排水高度的影響大于單立管系統(tǒng)；最大負(fù)壓波動(dòng)受排水高度的影響與單立管系統(tǒng)區(qū)別不大。

3結(jié)論

（1）單立管排水系統(tǒng)與雙立管排水系統(tǒng)采用流量排水方式時(shí)，流量大小與壓力波動(dòng)之間的關(guān)系都呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性，增設(shè)專用通氣管可使排水系統(tǒng)的通水能力總體增至原來(lái)的2倍。（2）當(dāng)排水系統(tǒng)較高時(shí)，雙立管排水系統(tǒng)的通水能力由正壓值、負(fù)壓值共同決定；排水系統(tǒng)總高度較低時(shí)，雙立管系統(tǒng)的通水能力由負(fù)壓值決定。而對(duì)比單立管系統(tǒng)，無(wú)論系統(tǒng)高低，負(fù)壓波動(dòng)首先達(dá)到－400Pa，正壓值相對(duì)較小，因此通水能力由負(fù)壓值決定。（3）當(dāng)排水流量恒定時(shí)，隨著高度降低，雙立管系統(tǒng)的正壓值減小幅度明顯大于單立管系統(tǒng)。

作者：臧振武楊艷玲李星張哲單位：北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院國(guó)家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心