高层建筑单立管与双立管的对比范文

《给水排水杂志》2014年第六期

1试验方法

1．1试验装置与仪器

本试验采用定流量排水装置，包括1台电动调节阀和1台电磁流量计。除排水层外，每层的排水横支管上均安装美国GEDruckPTX610（±10kPa，PTX）双向式压力传感器，设置在距立管中心500mm的排水横支管上部，压力传感器通过导线与控制机柜相连，将数据采集并输送至服务器以检测压力波动。

1．2试验步骤（1）如图2所示，以15层作为排水层安装调节阀与流量计，在1～14层安装压力传感器，以压力波动超过±400Pa作为破封的判定标准。在15层排水，检测其下各层的压力值，每层的最大排水流量为2．5L／s，如最大压力波动不能达到±400Pa则依次向下增加排水层，直到压力波动达到破封的判定标准，此时的流量可确定为系统15层的通水能力。（2）以14层作为排水层安装调节阀与流量计，拆除15层排水立管与专用通气管，并保证伸顶通气条件不变。在14层排水，检测其下各层的压力值，并确定14层的通水能力。（3）逐层降低排水系统总高度，直至第5层排水，并检测各排水层的通水能力。

2试验结果

2．1双立管系统的通水能力本试验在15层排水，通过压力传感器检测不同流量下系统的压力波动情况如图3所示。由图3可知系统最大正压波动、最大负压波动均随流量的增加而增大。从正负压力曲线可以看在排水流量达到3．5L／s时，正压、负压波动均未达到±400Pa，在流量为4L／s时，正负压力波动均超过破封的判定标准。因此流量在3．5～4．0L／s之间提高流量精度，如图3分别在3．7L／s与3．8L／s时检测各层压力波动情况。当流量在3．8L／s时，最小负压值为－404Pa，刚好达到破封的判定标准。因此，普通PVC－U双立管排水系统在15层以定流量排水方式排水时，通水能力可确定为3．8L／s，此时的最大正压值为＋420Pa。根据试验数据，单立管系统在2L／s时的正压、负压值分别为＋260Pa与－427Pa，而双立管系统在2L／s时的正压、负压值分别为＋185Pa与－293Pa。由此可知双立管排水系统在缓解正压、负压波动方面均有明显效果，且在负压方面效果更加突出。笔者在考查普通PVC－U单立管排水系统的通水能力时，得出单立管系统在15层的通水能力为1．8L／s，对比单立管系统与双立管系统的通水能力可以发现，当系统较高时双立管系统的通水能力为单立管系统的2．1倍，在排水安全方面更加可靠。

2．2双立管系统同等流量不同楼层的压力分布情况在15层排水，同等流量时各楼层的最大正压值分布情况如图4所示。当流量大于2．5L／s时，需要增加排水层，故压力测试楼层由13层开始。通过不同流量下的压力分布曲线可以看出，排水流量越大，系统各层的最大压力值越大。并且在系统9层及以下，流量随压力的变化规律更加明显。对同一排水流量，双立管排水系统各层最大压力值随楼层降低而增大，而单立管系统在排水层以下4层最大压力值变化不大，因此，双立管系统最大压力值随测压楼层的变化规律更为明显。这与双立管系统的排水流量较大有关，当流量增大时，在排水立管顶部的水流就已经夹带气体以较大的速度流动，因此能够在立管高层部分引起较大的气压波动，使得系统的最大压力值随测试楼层的变化规律更明显。

2．3双立管与单立管的通水能力对比普通PVC－U双立管排水系统与单立管排水系统采用定流量排水方式在部分楼层的通水能力见表1，相应的通水能力分布见图5．如表1所示，普通PVC－U双立管排水系统以定流量方式排水时，系统各层的通水能力比较稳定，其变化稳定在3．8～4．1L／s，当排水总高度在系统7层和5层时，双立管系统的通水能力分别增加了0．1L／s和0．2L／s。对比单立管与双立管两种系统在各层的通水能力，二者通水能力的变化幅度都比较小，整体趋势为系统高度越低通水能力越大。双立管系统在各层的通水能力接近单立管系统的2倍。此外，当排水系统总高度大于10层时，双立管排水系统的正、负压力波动均比较大，其通水能力由正压值、负压值共同决定，当排水系统总高度≤10层时，双立管排水系统的负压波动明显大于正压波动，负压首先破封，其通水能力由负压值单独决定。而对于单立管排水系统，无论系统高度为几层，负压波动首先达到－400Pa，正压值相对较小，其通水能力均由负压值决定。

2．4系统高度对压力的影响以15层通水能力即3．8L／s作为恒定流量排水，逐层降低排水系统总高度，研究系统高度对压力的影响如图6所示，相应的最大压力波动比值见表2（Pn为5～15层最大压力，n＝5～15）。根据图6可知，普通PVC－U双立管排水系统以定流量方式排水时，系统正压、负压波动均随着高度降低而减小，其中负压波动幅度较小，从15层的－404Pa变为5层的－337Pa；而正压值减小速度大于负压值，由系统15层的＋420Pa减小到5层的＋225Pa，衰减系数为0．536。对比单立管排水系统以15层通水能力，在各层排水时的压力波动可知，当流量恒定时，单立管系统高度对正压值、负压值变化的影响均比较小。单立管系统在5层排水时，系统最大正压波动对15层排水的衰减系数为0．739，最大负压波动对15层排水的衰减系数为0．787。因此，双立管系统的最大正压波动受排水高度的影响大于单立管系统；最大负压波动受排水高度的影响与单立管系统区别不大。

3结论

（1）单立管排水系统与双立管排水系统采用流量排水方式时，流量大小与压力波动之间的关系都呈现明显的规律性，增设专用通气管可使排水系统的通水能力总体增至原来的2倍。（2）当排水系统较高时，双立管排水系统的通水能力由正压值、负压值共同决定；排水系统总高度较低时，双立管系统的通水能力由负压值决定。而对比单立管系统，无论系统高低，负压波动首先达到－400Pa，正压值相对较小，因此通水能力由负压值决定。（3）当排水流量恒定时，随着高度降低，双立管系统的正压值减小幅度明显大于单立管系统。

作者：臧振武杨艳玲李星张哲单位：北京工业大学建筑工程学院国家住宅与居住环境工程技术研究中心