秦明星
广东省工业设备安装有限公司 广东 广州510000
摘要：目前高层建筑排水立管消能及消音的解决方案各种各样，本文以实际案例出发，接合水力学分析，探讨各种情况下的消能和消音的解决方法。
关键词：排水立管；消音；消能；震动。
前言
随着当今社会的发展，为节约越来越宝贵的土地资源，高层建筑已越来越普及，针对不断涌现的高层建筑，相应的高层建筑的排水问题也不断的出现，由于高层建筑的建筑高度一般都很高，而如今的高层建筑的排水绝大多数都还是采用重力排水，由于落差较大，水在重力的作用下，水在管道内的流动状态变化比较复杂，由此产生的震动及噪音较大，如何减少震动和噪音，提高居住的舒服性和管道的耐久性，是我们必须要面对的问题。通过观察，发现目前很多高层的项目排水设计及施工都采用了消能装置（常见的为简易消能装置，4个45°弯头加一个立管检查口），一般6-10层设置一个，名义上讲可以降低水流的速度，减少对管道的冲击，延迟管道的使用寿命。但经过查看规范，规范也没有提到立管需要安装消能装置的要求，众说纷纭，没有一个统一的标准。通过我这几年的实际施工经验，我谈谈我自己对这个消能管的看法。为了便于说明问题，通过两个项目进行比较。
1高层建筑消能管装置和消能管使用情况分析
1.2 A项目消能管装置使用效果分析
（1）消能装置布置分析
现有A项目，楼层为30层，建筑高度99米，室内排水采用内螺旋UPVC管，天面雨水管采用upvc给水管，管道的走向有以下三种情况（详见附图）：一种为几组排水立管道在三层天花汇合为横管，立管位置每6层设置一组消能管，横管后再转为立管（三层天花高度为12米），从其它的立管井接至首层排出；一种为室内排水立管在18层转向（18层高度为57米），立管位置每6层设置一组消能管，在18层拐向进入另一个管井，从首层排至室外，一组为天面雨水管，安装在室外外墙上，从天面至地面，立管在中间无任何转向。
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底部采用铸铁管代替 第三组
（2）使用效果分析
在使用后的一年时间里，第一组三层的立管转横管位置，管道有漏水现象，通过现场检查，发现漏水的位置有破损情况，管道破损位置疑似硬物击穿所致（为不规则小孔），几次漏水都是因为小孔产生。排水的时候，三层管道转向位置及安装消能装置部位，管道震动及噪音都很大，其他位置噪音相对较小；
第二组的管道安装在封闭的管井内，每6层设置一组消能管，在使用后的一年时间内，管道仍有漏水现象发生，管道漏水部位为消能管位置，经过检查，发现漏水原因还是管道上存在不规则小孔（硬物击穿所致），经小用户反应，在有消能管的位置，排水时管道噪音很大，相反在其他楼层则没有噪音或者噪音很小；
第三组管道，即天面雨水管道，安装在室外外墙，没有安装消能管，在一层底部采用铸铁管来代替upvc给水管，平时排水时，有噪音，但管道使用效果良好，使用一年多时间，管道无破损漏水现象。
1.2 B项目消能管使用分析
项目B，楼层共45层，建筑高度140米，室内排水管采用铸铁管，不锈钢卡箍连接，天面雨水管采用镀锌钢管，沟槽卡箍连接，室内排水管及雨水管立管中间楼层都有拐弯，无消能装置。该项目管道投入使用一段时间后，管道无漏水想象，经用户寻访，排水管道无噪声，使用情况良好。
1.3 使用效果情况对比
通过两个项目的实际使用效果情况对比，我们发现，从消音的角度来说，A项目的内螺旋塑料排水管，在装有消能装置的位置噪音较大，在未装消能装置的位置，相反噪音较小。普通Upvc塑料排水立管，未安装消能装置，噪音较大。B项目的铸铁排水管和镀锌钢管，未安装消能装置，使用过程中，噪音很小。我们可以看出，影响管道排水噪音应该和是否安装消能装置没有直接关系。相反，安装消能装置，改变了水流方向和水流状态，使得震动加大，噪音增加。由此看来，影响管道排水噪音的主要因素为管道材质，普通的塑料管虽然具有价格便宜，重量轻，不生锈等优点，但隔音效果太差，排水时产生的震动等噪音也很大。铸铁管和镀锌钢管，价格比较昂贵，安装也较困难，但由于其材质比较坚硬，质量大，水流对其产生的震动较小，抗硬物击打能力强，噪音低。如果对噪音控制比较严格的高层小区，建议采用内螺纹塑料排水管或铸铁管。对于天面雨水管而言，排水不是常态，如果安装在外墙上，建议采用重量较轻的upvc排水管。
从消能的角度来看，A项目第一组管道和第二组管道都安装了消能装置，第三组管道上未安装消能装置，但第一组管道和第二组管道上都出现了小孔，管道产生了破坏，产生漏水现象，从管道的损坏情况看，应该为硬物击穿管道产生小孔，如果管道由于水流冲击及震动产生的破坏，一般为裂纹或断裂。从实际结果来看，第一组和第二组的消能装置并没有起到相应的效果，管道依然破损，相反第三组管道，由于底部采用来铸铁管来代替UPVC管，管道没有损坏，排水效果良好。仅仅在底部采用铸铁管代替upvc管，就起到了防止管道被损坏的现象发生。B项目由于采用的铸铁管和镀锌钢管，未采用消能装置，但管道的耐久性也很好。
2高层建筑排水的消音及消能对策分析
2.1排水立管内水流的流动状态
下面从水力学的角度谈谈排水立管内水流的流动状态。众所周知，排水立管中水流的流态大致分为以下几种：
（1）流量较小时，水流沿着管壁周边做螺旋运动，随着水量的增加，螺旋运动被破坏，并且当水量足够覆盖住管壁时，完全停止了螺旋流。水流附着管壁而作水片下落的附壁流；
（2）当流量继续增加时，由于管道的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的下隔膜运动。水膜运动开始后便以加速度下降，下降到一定的距离后，当水流所受管壁摩擦力与其重力平衡时，便做匀速运动，水膜厚度不再变化。
（3）当水量更大时，即水流充满立管断面的1/3以上时，水膜的形成更加频繁，水流将变为较稳定的水塞运动，在水膜流终限流速状态下计算出的流量为临界流量。
有资料表明，对应于流量9L/s其流速4m/s时的终限长度值约为3m，即水流从支管出口流入立管后，大约经过一层楼的高度，便保持水膜层厚度和流速不变，此流速为终极流速，此后水流将一直以此速度向下流动。但目前实际上项目都为6-10层设置一组消能管，起不到减速消能的目的，因此高层建筑排水立管上不需要设置消能装置，这样既避免了水膜流在消能装置处发生水流紊乱，产生振动和噪声，又可节约管井面积。对于采用upvc材质的管道，在排水立管底部转弯处宜采用排水铸铁管来代替upvc管，这样可以防止被高处跌落的硬物击穿。
2.2排水的消音及消能措施
因此从项目实际使用经验以及水力学的分析来看，消能装置根本起不到消能及消音的作用，在相关的规范内也没有相关的要求。为此，就高层建筑排水的消音及消能如何解决，可以从以下几个方面来进行具体的分析：
（1）室内排水立管，如果管道中间无拐弯，从上至下全为立管，建议采用内螺旋塑料排水管，在立管末端用铸铁排水管代替塑料排水管，成本较低，也很好的解决了噪音和管道耐久性的问题。
（2）室内排水立管，如果立管中间走向有拐向，建议全部采用铸铁管，既能避免硬物损伤管道，又能很好的消音。
（3）关于消能及消音，归根结底还是在于管道材质的选择上，从目前市面上的材料来看，内螺旋upvc塑料排水管价格便宜，重量轻，由于其内部独有的结构，能够很好的起到消音的作用，但它的抗硬物打击能力不足，建议只用在纯立管段，立管末端或立管转向位置，可以配合铸铁管使用，即经济又能满足消音和耐久性要求。
（4）对于预算充足的项目，对管道耐久性和噪音要求比较高的高档小区，建议排水管全部采用铸铁管。
3 结束语
总之，应该根据实际情况，从经济性，可靠性和舒适性等方面，综合考虑，采用不同的解决方案，这才是我们所追求的目标。
参考文献：
（1）GB 50242-2002 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范
（2）室内排水立管水流状态分析-《建筑技术通讯》（给水排水）1984年05期