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1、高层排水系统的噪音控制随着经济的快速发展和科学水平的不断提高，高层建筑的高度和层数也在不断地增加。进入21世纪，高层建筑向着层数更多、设备更完善、功能更齐全、技术更先进的方向发展。高层建筑已成为现代化大都市的一种标志。高层建筑有别于低层建筑，具有层数多、高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点，因此，对建筑给水排水工程的设计施工材料及管理方面都提出了新的技术要求。必须采取新的技术措施，才能确保给水排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。建筑噪音有时候令人难以忍受，在高层建筑带给人们更加优越环境的同时，建筑噪音却常常破坏房间的宁静，给人们带来很大的困扰，因此降低建筑的噪音一直都是设计
2、师着力解决的问题。民用建筑隔声设计规范规定：夜间卧室噪声不得超过 30dB，最高不得超过 40dB。而有的房间实际的噪音超过 40dB，引起人烦躁、使人体感觉不舒适。建筑噪音产生的原因是给排水管网造成的，一 、 国内外排水的现状排水管道中的水流过程较为复杂，其产生噪声因素涉及到许多方面：(1)排水横管中的噪声。主要是卫生器具排水至横管引起水体与横管壁的冲击噪声，排水横管水跃作用和横管中压力波动引起水封冒气泡产生的噪声。这种噪声是排水管道最常见的。(2)排水立管中的噪声。立管中水流下落过程形成旋转水膜层及气塞流，这两种状态急剧变化，使立管中空气压力快速波动发出噪声，同时水流与排水管壁撞击也引发振
3、动噪声。排水流量和流速越大，管壁越薄，噪声越大。(3)卫生器具产生的噪声。卫生器具排水时出现涡流并产生抽气声，,特别是坐便器排水时因虹吸现象而发出噪声。若卫生器具内存有水，在开始排水和排水过程中，所产生的噪声都不大；而在卫生器具内的水快排尽时，由于排水的水流卷带着空气一起排放，这时产生的噪声是由气塞流引起的1。为了减少由于坐便器和水箱进水而产生的噪声，必须改进坐便器的结构，选用消声型坐便器，选择合适的冲洗水箱安装高度，降低冲水压力。(4)另外,污水流经管道时会产生摩擦噪声，经过管件时会产生冲击噪声，这些噪声的大小与排水量和管壁有关，排水量越大，噪声越大，并因共鸣而加强2。目前，在工程领域，卫生
4、间排水有隔层排水和同层排水两种方式。1隔层排水隔层排水是目前常用的传统排水方，一般是将卫生间排水横支管设计在楼板下，卫生器具排水管穿越楼板接至排水横支管，如图1所示。图1 隔层排水示意图传统排水方式在设计和施工方面相对简单便利, 但是也存在很多弊端。主要表现在：(1)除了因主排水立管管系穿越楼板，需要在楼板上预留主排水立管洞口外，各卫生器也都需要在楼板上预留洞口，大大影响了卫生间内布局的灵活性。 (2)排水支管部分位于本楼层内，部分位于楼下用户的房间顶部，排水管路中的噪音会对楼下用户的生活起居产生影响和干扰；而且悬吊在楼下用户卫生间顶部的排水支管一旦发生污水渗漏，会影响楼下用户的卫生条件，甚至
5、可以传播疾病；卫生间的装修和日常维修工作也很容易给楼下用户带来麻烦。因此，使用隔层排水方，用户居住产权的完整性无法得到确认。(3)卫生间的楼板被管道穿越，破坏了楼板防水的整体性，带来了卫生间漏水的隐患。(4)卫生器具多为落地，容易产生卫生死角。2同层排水同层排水是指同楼层的排水支管和排水横管均不穿越楼板，在同楼层内连接到主排水立管。同层排水和传统排水方式比较，具有以下优点：(1)因为只有主排水立管穿越楼板，所以在土建施工中只要在楼板上预留主排水立管洞口即可。卫生器具可灵活布局，不受建筑限制。 (2)排水支管位于本楼层内，很好地避免了排水管路中的噪音现象，不会影响楼下用户的生活起居，也不会因为卫
6、生间的装修和日常维修工作而给楼下用户带来不便，用户居住产权的完整性可以得到确认。(3)卫生器具多为壁挂式，使卫生间便于打扫，更加卫生清洁。 (4)排水支管安装可以在卫生间装修期间进行，不会破坏建筑墙体结构，能够保障建筑的使用安全，提高装修质量。同时，可以减少建筑施工的环节步骤，缩短施工时间，提高工作效率。综上所述，卫生间隔层排水和同层排水两种方式各有优缺点，经过比较，同层排水更加符合“健康舒适,以人为本”的现代设计理念。并且，住宅设计规范(GB50096-1999)6.16.16条规定：住宅的污水横管宜设在本层套内。建筑给水排水设计规范(GB50015-2003)4.3.8规定：住宅卫生间的卫
7、生器具排水管不宜穿越楼板进入他户。健康住宅建设技术要点(2004年版)2.7.4条规定：排水支管应以本户为界。以上条文中都表达了同一个概念，即住宅卫生间排水设计要采用同层排水。而我们从上述分析比较中可发现同层排水系统由于只有排水立管穿越楼层，因此可在一定程度上降低排水噪声，其与传统排水系统的比较见图2。隔层排水的排水横管和支管安装于楼板以下，通常用吊顶的方式以达到美观的效果，但根本隔离不了噪音，而且由于吊顶材料密度小，厚度薄，有时候反而起到共振膜的作用，将噪音放大。同层排水系统将排水横管和支管布置在楼板上，有较好的隔音效果，不容易传导到下层，从而排水噪音大大减小。在国外，同层墙内排水已广泛采用
8、，特别是欧洲。在我国，该技术还未得到推广,其中的两个重要原因是产品的可选择性小和价格较高。但有理由相信，随着同层排水的推广，相关产品的开发和生产会很快跟上。同层排水是现代住宅建筑卫生间排水设计的趋势。图2 同层排水系统与传统排水系统比较目前，针对同层排水技术遇到的困难已有一些较好的解决方法，如，降板结构的处理、同层排水专用卫生器具和排水配件的普及等。针对传统排水UPVC管易漏水的问题，可采取在同层排水的下沉空间内设置地沟、检修盖板的做法3或者将排水横管置于专用检查井内和排水横管置于专用设备层内排水方式的做法4。但这些做法只是使维修成为可能，处理起来仍显麻烦。在同层排水的推广应用中，人们最不能接
9、受的还是管道漏水的问题，不管在降板沉槽内、垫层中，还是假墙中，一旦管道漏水，维修处理麻烦，且易造成卫生间污染、细菌滋生等问题。因此，要充分发挥同层排水的优势，在现代建筑中营造舒适、卫生、节能的环境，同层排水系统管材的选用是首要问题。二 、 HDPE 排水管在同层排水中的应用2.1同层排水国内交付的商品房多为毛坯房，住户在卫生间的装修施工中，由于造价及卫生洁具选择习惯等各种因素，使得同层排水不具备优势。但在全装修及精装修的高档住宅、公寓、别墅及星级宾馆中应用非常广泛，也有利于开发商提升建筑品质和品牌竞争力。2.2同层排水管材的选择同层排水系统从原理上来说对管材没有特殊要求，可采用常规的UPVC
10、排水管。但是，由于普通 UPVC 管材质轻、壁薄，在使用中产生较大噪声，给使用者造成极大的影响。而根据实测，普通 UPVC 排水管排水时所产生的噪声远大于 40 dB。鉴于同层排水系统在使用过程中可能出现的问题及处理对策实施的困难性，同层排水系统应选用水力条件好、防渗漏的优良管材。目前多采用HDPE 高密度聚乙烯排水管。高密度聚乙烯(HDPE)重壁管材是具有国际先进水平的新型绿色环保建材产品，是国家建设部以塑代钢、以塑代水泥的重点推广产品，对节约能源、减少污染、保护环境具有重要意义。大口径高密度聚乙烯双重壁管材是采用低压高密度(HDPE)聚乙烯为原料，由于采用特殊的生产工艺和结构设计大大增大管
11、道的法向强度和环向刚度。即使对于管径较大的管材，也能很好的承担覆士压力和交通荷载。这种管道具有连接可靠、耐腐蚀、韧性、弹性好、使用寿命长、施工方便等一系列优点。2.3 HDPE 管的性能特点和应用范围HDPE 管具有优异的化学稳定性，优良的耐候性，并具有良好的综合机械性能，其主要特点有：(1)抗压能力强。HDPE管外壁呈环形波纹状结构，大大增强了管材的环行刚度，从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力。(2)摩阻系数小。通过能力强。HDPE 管的内壁摩阻系数为 0.009，而钢筋混凝土管的内壁摩阻系数为 0.013。因此，HDP管比同口径的其他管材可通过更大的流量。换言之，同流量情况下，可采用口径较小
12、的HDPE管。(3)施工便捷。由于HDPE管重量轻，搬运和连接都很方便，因而施工速度快。在工期紧和施工条件差的情况下，其优势更加明显。(4)化学稳定性佳，使用寿命长。HDPE分子没有极性，所以化学稳定性好，一般使用环境的土壤、电力、酸碱等因素不会使管道损坏。在埋地情况下，HDPE 管使用年限可达 50年以上。(5)适当的挠曲度。HDPE管属柔性管材，可抵御一定程度的地基不均匀沉降，管道接口严密，无渗漏。主要应用于：市政给排水：是代替铸铁管、水泥管的理想管材；大型水利工程：输水、排污、引水排毒管道；煤炭工业：输煤工程、各类通风系统；化学工业；化学容器，特别是腐蚀性液体的贮存、输送；无承载力地带专
13、用管线：沙漠、沼泽、湖区用流体输送；周围腐蚀环境下的管道铺设；衬管、穿管工程的应用。2.4 HDPE 管的分类2.4.1 HDPE 双壁波纹管双壁波纹管是由HDPE同时挤出的波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形中空结构的管材。具有优异的环刚度和良好的强度与韧性，重量轻、耐冲击性强、不易破损等特点，且运输安装方便。管道主要采用橡胶圈承插连接(也可采用热缩带连接)。由于双壁波纹管的特殊的波纹管壁结构设计，使得该管在同样直径和达到同样环刚度的条件下，用料(HDPE)最省。但受到生产工艺限制，目前国内能生产的最大口径也只有DN1200，
14、使得其推广受到-定的限制。3.2 HDPE 中空缠绕结构壁管它是一种以 HDPE 为原料生产矩形管坯, 经缠绕焊接成型的一种管材。由于其独特的成型工艺，可生产口径达3000mm 的大口径管材，这是其他生产工艺难以完成甚至于无法完成的。此种管材与双壁波纹管在性能上基本一致，管道连接主要采用热熔带连接方式，连接成本较双壁波纹管略高；另外，该管的一个主要缺点是在同样直径和达到同样环刚度下，一般要比直接挤出的双壁波纹管耗费更多的原材料，因此，其生产成本较高。下表为各种管道的对比。各种管道的对比杭州市某品牌楼盘中的精装修户型，其排水系统采用了同层排水系统（墙体隐蔽支架，结构不降板），卫生间毛坯墙安装墙体
15、隐蔽支架，预留挂式坐便器、洗脸盆排水管道接口，预埋薄型地漏，排水系统采用 HDPE 高密度聚乙烯排水管，采用电熔连接。2.4.2 HDPE 排水管的安装在上述项目中，排水立管及横干管按设计尺寸下料，集中装配预制，现场安装，采用对焊连接，排水横支管采用户内现场焊接板手动对焊连接。对焊连接属刚性连接，不可拆装，抗压力，适用于现场或车间内各种环境温度下进行预制安装，其接口施工类似PP-R 给水管热熔连接，但不需要其他部件（图3）。图 3 H D P E管对焊连接对焊占据断面空间小，焊接边缘不影响管道的使用，只需选择正确的焊接板焊接温度和力度，即可完成管道的连接。对焊面允许厚度见表 1 ，焊接操作压力
16、参见表 2 。预制管线分段现场拼装，户内横支管末端局部收口部位管道连接采用带指示装置的电熔管箍连接。管箍中部有电阻丝，电熔焊机通电加热时收缩产生电熔焊所需压力，并使压力均匀分部在焊接面上。电熔丝焊接完成即被包覆上 P E（聚乙烯）材料，不被腐蚀破坏。同时电熔管箍还能通过取下止动圈实现对管道的改装或修补工作（H D P E 管电熔管箍如图4所示）。3 HDPE 排水管在同层排水系统中应用分析（与 U P V C 管相比较）3 . 1 技术效益（表 3 ）图 4 H D P E 管电熔管箍3.2经济效益3.2.1管材价格我国排水管材习惯采用铸铁管或UPVC 排水管，尤其是 UPVC 排水管安装技术
17、成熟，使用面广，选择范围大且价格低廉。H D P E （高密度聚乙烯）排水管价格高于 U P V C 排水管。3.2.2安装费用浙江省 H D P E 排水管安装定额见表4 ，U P V C 排水管安装定额见表 5 。2007 浙S11建筑同层排水系统安装图说明第 2 4 条：“住宅卫生间本图按 U P V C 排水管材绘制为主，如排水管采用 H D P E 管材时，安装参照 U P V C管做法。”由于 H D P E 排水管生产厂家较少，选择范围较小，缺乏市场竞争，同时专业施工队较少，施工熟练程度较低，因此反映在预算定额上较 U P V C 排水管定额水平低，在单位工程安装费用上 H D
18、P E 排水管高于 U P V C 排水管。采用同层排水技术，避免了户内排水支管穿越楼板，可以减少管道穿越楼板等结构时需要设置的刚性防水套管以及机械开孔和施工后期修补等费用。例如，杭州市某 1 5 层住宅，底层和二层为商业用房，共两个单元，一梯三户，建筑面积5 932.87m2。室内排水管道采用UPVC 塑料排水管，零件粘接，每户安装座便器、台式洗脸盆及厨房洗涤盆各一套，该工程排水管道工程直接费及安装工程造价为605494元；若该工程排水系统采用HDPE 高密度聚乙烯排水管，电熔连接，管线靠墙隐蔽布置长度增加约3%，卫生洁具登高管长度减少约 0.5%，相应卫生洁具穿楼板刚性防水套管取消，则该工
19、程排水管道工程直接费及安装工程造价650 623元。两种管材的单方造价比较如表6 所示。HDPE 高密度聚乙烯排水比 UPVC 塑料排水管工程单方造价虽增加了7.6 元/m2，但从经济效益角度看有较大市场推广潜力。3.3 环保效益内壁光滑的UPVC管最大缺点是排水时产生的噪声比传统铸铁管大，,这是由于水流中夹带空气的同时，又从水中分离出空气气泡产生的，而UPVC管的隔音效果比铸铁管差。螺旋管的降低噪声作用，靠的是内壁上凸起的螺旋形导流线，起到了改善水利条件的作用,因而降低了流水噪声。UPVC塑料管的成分是无增塑聚氯乙烯树脂，再加上各种添加剂,如轻质碳酸钙、太白粉等。各种添加剂的价格相差悬殊，其
20、中最便宜的是轻质碳酸钙，每吨约为1 000元;最贵的是太白粉，国产的每吨约为1万元，进口的每吨约为23万元。由于激烈的市场竞争，为降低成本，如过量地使用便宜轻质碳酸钙，则管的各种理化指标会下降，使用寿命会缩短，如管道壁厚减薄，则管道的隔声效果会更差。中芯发泡管材虽然有隔声作用，但没有实际用于螺旋管，因为中芯发泡管道的抗曲挠指标达不到国家标准的要求，所以螺旋管的管材结构与普通UPVC管的没有什么区别。UPVC管道的大量使用,长期下去可能会带来环保问题，应该引起我们的重视。几十年后因老化而淘汰下来的管道,既不能再次加工利用，又不能焚烧供热。UPVC管的化学成分中含有氯元素，如果与生活垃圾一起焚烧，
21、会产生腐蚀性、有毒物质，对环境产生严重的危害。相比之下,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)则是绿色环保型管材，因为它们的分子结构中不含卤族元素，可将生产中的废料或淘汰下来的管道粉碎成颗粒，再次制成品质较低的产品,也可连同生活垃圾一起焚烧转变为热能。据有关文献介绍，在德国每年利用废塑料供应的能量相当于50万t燃油。十几年前西方国家曾流行UPVC管,但近年来都很少在建筑中采用。3.4 综合效益同层排水系统楼板没有卫生器具排水预留口，卫生器具不必上下对齐，用户可以自由布置卫生器具，满足用户个性化要求，较传统隔层排水有较大的优势，能更好地满足开发商提高楼盘品质和竞争力的要求以及解决后期物业
22、管理维修等问题。H D P E 较 U P V C 排水管韧性好，安装灵活。同层排水要求管道隐蔽安装，为确保不发生渗漏，要求管材能抵抗外力破坏，有较强密封性，并能保证长期使用。当大量套型卫生间一致采用同层排水时，采用 H D P E 排水管更适宜集中预制，现场安装。4 结论HDPE 排水管价格虽较 UPVC 排水管贵，但性能优良、施工简便、安全、使用寿命长，可以保证同层排水系统的优势和安全使用。表4 室内塑料排水管（电熔连接）(HDPE) 计量单位：10m表 5 室内塑料排水管（零件粘接）（UPVC） 计量单位：10m表6 两种管材的单方造价比较三 、结论和建议综上所述，为了降低排水噪声，针对
23、前述管材噪声产生的原因，同层排水系统应选用水力条件好、防渗漏的优良管材。目前多采用HDPE 高密度聚乙烯排水管。其次对排水系统结构的优化设计。建筑排水系统可根据通气方式分为伸顶通气排水系统、双立管排水系统、环形通气排水系统和器具通气排水系统四种。其中对于高层住宅可优先采用双立管排水系统，即设置专用通气立管。双立管系统能有效增加立管的排水能力，平衡立管内的正负气压，减少气塞现象，从而降低噪声。同层排水系统由于只有排水立管穿越楼层，因此可在一定程度上降低排水噪声。同时,应合理布置建筑平面和排水设备。发出噪声的房间,如浴室、卫生间等,不应与起居室、卧室和工作室相邻。产生噪声的设备不应固定在起居室、卧
24、室和工作室的附近，并尽可能将发生噪声的房间相邻布置，各种设备共用一个设备墙。排水立管不应布置在起居室、卧室和工作室的邻墙上，最好布置在管道井中。在同一住宅中，宜采用带空气隔音措施的门，起居室、卧室、工作室与产生噪声的房间之间的隔墙应采用密度大、隔音性能好的墙体。最后是对排水器具的降噪处理。抽水马桶、浴盆等卫生器具固定在地面时，在设备底面铺设弹性橡胶绝缘层，可获得较好的隔音效果；浴盆、洗涤盆等与墙壁接触的设备，应考虑在接触面间设橡胶绝缘层或橡胶异型件；设备的排水管宜使用柔性接口或柔性接头，以避免噪声沿管道传播。综上所述，排水噪声控制主要应该从噪声源和噪声的传播途径入手，选择合适的材料以降低噪声，在建筑设计时要充分考虑噪声对居民的危害，使噪声远离人们的生活。参考文献：1 吕平. 建筑室内给排水系统噪声的控制 J. 科技情报开发与经济，2004.2李树新，吴永强，魏涛.建筑给排水管道噪声的分析与控制J.给水排水，2007.3王丽,温薇,任伯职.住宅卫生间同层排水设计新尝试.给水排水,2005(9):80-81.4王宗平,叶艳平,李东升.同层排水专用卫生间检查井排水方式探讨.给水排水,2006