現(xiàn)在的高層建筑的排水立管上，往往都可以看到建筑上安裝了相應(yīng)的消能裝置。目前， 普遍認(rèn)為在高層建筑安裝排水消能裝置能夠有效地減少水流的能力，由此來減少對于排水立 管的沖擊能力。但是，在實(shí)際的使用過程中，安裝了消能裝置高層建筑排水設(shè)置實(shí)際效果沒 有那么理想，反而由此還產(chǎn)生了一些新的問題，比如立管堵塞問題。

本文通過對高層建筑立水管上安裝消能的可能性分析以及安裝過程中容易出現(xiàn)的兩個 方面對高層建筑排水消能問題進(jìn)行初步的探討。

高層建筑排水立管上安裝消能的可行性分析， 下面以具體工程為例，對廣東省 某商業(yè) 大廈的工程為例，做出以下分析：

某商業(yè)大廈工程采用污廢水分流制，設(shè)計(jì)中對于排水設(shè)施選用 d110 排水管，設(shè)置 d110通氣管，其最大排水能力為 9.8L/S，最不利立管計(jì)算排水設(shè)計(jì)流量為 7.08—8.1L/S，已經(jīng)達(dá) 到了設(shè)計(jì)規(guī)范要求。但是，工程在投入使用后，排水立管發(fā)生堵塞，施工責(zé)任方到場進(jìn)行相 應(yīng)設(shè)備的檢查，最后確定堵點(diǎn)為消能裝置處。經(jīng)與多方相關(guān)人員協(xié)商，最后，施工方把污水 立管上的消能裝取消，改為直線管段，同時排出橫管改為柔性鑄鐵管，來防止對底層管道的 破壞。經(jīng)過此番修改后，大廈管道沒有發(fā)生過堵塞現(xiàn)象，關(guān)于消能裝置的設(shè)置，在實(shí)際的施 工過程中，高層建筑往往在立管上設(shè)置其消能裝置，但在相關(guān)的施工規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒 有要求要設(shè)置消能裝置，那么在立管上到底要不要設(shè)置消能裝置呢？

我們先從排水立管中水流的狀態(tài)來分析。水在立管中的流動，大致會經(jīng)歷三個階段：

第一個階段：當(dāng)立管中水流量較小時，水流就會附著立管的管壁呈螺旋狀地流動，由于 水流是螺旋狀流動，那么立管內(nèi)部就會有空間允許空氣的流動，由此立管內(nèi)部氣壓與外部大 氣壓保持一種平衡的狀態(tài)。

第二個階段：隨著水流量的不斷增大，立管內(nèi)壁的吸附力逐漸大于水流的張力，這就迫 使水流改變原有的螺旋狀的運(yùn)動方式，開始呈片狀下落，這也就形成了水膜流。其具有二個 主要特征： 第一，在一定條件下可以形成短時間的隔膜流，但是，立管中的空氣可以沖破 隔膜流，使水流恢復(fù)原有的片狀下落狀態(tài)。第二，水膜下降過程中的速度變化會直接影響水 膜的厚度。在條件允許的情況下，重力與摩擦力保持平衡，此時水膜下降的速度就成為了極 限流速。

第三個階段：在充水率超過立管的三分之一時，就會形成水塞。水塞不容易被空氣破壞， 進(jìn)而引起立管內(nèi)部氣壓的不穩(wěn)定，形成有沖擊力的氣流。由此產(chǎn)生對室內(nèi)衛(wèi)生器具水封產(chǎn)生回壓及抽吸現(xiàn)象，不利排水工況。

此外，針對排水立管中水膜流運(yùn)動的動力來對可行性進(jìn)行探討。

據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，立管內(nèi)的水流并非作自由落體運(yùn)動，而是在下降之初具有加速度，e 與 v 成正比。水流下降一段距離后，當(dāng)水流受到的管壁摩擦阻力 P 與重力 W 等平衡時， 便做勻速運(yùn)動，不再變化。這種一直降落到立管底部保持不變的下落速度―極限流速。自水 流人口到開始形成極限流速的距離，稱為極限流速距。

根據(jù)牛頓第二定律，建立排水立管中水膜流動運(yùn)動的微分方程式，按極限流速和極限長 度的定義，并引入有關(guān)參數(shù)，經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算得出如一「結(jié)論：污水由立管經(jīng)過 3.0m 降落后， 流速 v 和 e 不變，流態(tài)穩(wěn)定。表明橫支管的排水在立管內(nèi)引起了壓力變化，不會對相鄰層橫 支管的水封產(chǎn)生影響。

因此，可以得出，并不是樓層越高，水流到達(dá)立管底部的流速就越大，當(dāng)水流降落一段 距離后，流速將保持不變，也就是說，只要水流降落的距離大于 3.0m，水流將作勻速運(yùn)動， 所以高層建筑在立管上設(shè)置消能裝置是意義不大的，也許有人會說，如果排水中存在雜質(zhì)怎 么辦，雜質(zhì)是否也是勻速運(yùn)動呢？

確實(shí)我們需要考慮這一點(diǎn)，如果水中存在較大的雜質(zhì)，那么雜質(zhì)就真有可能以很高的速 度降落，如果排水管道采用的是 PVC 塑料管，那么立管底部被水中的雜質(zhì)砸破的可能性也 很高，其實(shí)，這個問題的處理辦法也很簡單，將立管底部用鑄鐵管代替 PVC 管，那么管道 就不那么容易被擊破了，也省去了設(shè)置消能裝置的不便。設(shè)置消能裝置確實(shí)能夠減少水中雜 質(zhì)的能量，但是消能裝置的設(shè)置，一是占用大量的空間位置，二者容易造成水流速度不夠大， 容易造成堵塞，對水流的消能作用有限，因此綜合考慮，高層建筑建議不采用消能裝置，而 僅僅利用立管末端采用抗沖擊力強(qiáng)的剛性罐道就可解決問題。

安裝消能裝置的必要性分析

關(guān)于在高層建筑上排水立管的消能裝置的具體方法，在現(xiàn)階段的相關(guān)規(guī)范中并沒有體現(xiàn)。 僅僅是在《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管道安裝》第 28 頁中提到排水立管簡易消能 裝置的安裝做法。但是，目前現(xiàn)階段的施工過程中，排水立管的消能裝置并不是必需的。

是否在建筑中安裝消能裝置，往往是由建筑的設(shè)計(jì)師決定的。但是，在建筑完工后的使 用過程中發(fā)現(xiàn)，消能裝置并沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在通常情況下，每六個樓層安裝一個排 水消能裝置。主要目的是降低水流噪音和降低立管內(nèi)部水流對排水管底部橫管的沖力。但是， 如果立管內(nèi)部的水流量較小，水流難以形成沖擊力。那么，污水在流經(jīng)排水消能裝置的時候， 就很容易在連續(xù)彎道堵塞。此外，安裝排水消能裝置會占用一定的建筑空間，住戶為了追求 美觀就會對消能裝置進(jìn)行一定的包裝，一旦出現(xiàn)堵塞的情況維修起來非常困難。進(jìn)而，影響 到了住戶的使用。

在不安裝排水消能裝置的前提下，采用單葉片內(nèi)螺旋的排水管道一樣可以避免上述問題 的發(fā)生。排水立管中的水流受到內(nèi)部單葉片螺旋管道的影響，會沿著螺旋內(nèi)壁順勢流淌，這 樣就不會產(chǎn)生水流膜，也就避免了水流噪音的產(chǎn)生。水流是順勢而下，避免了產(chǎn)生巨大沖擊 力造成立管地步橫管的損傷。

綜上所述，在高層建筑中采用了單葉片內(nèi)螺旋排水管材，可以有效的消除排水噪音，只 要按規(guī)范要求正確安裝管道，就可以保護(hù)立管下部的橫管，因?yàn)闆]有必要安裝消能裝置。