北方寒冷地区建筑屋面排水设计及防冻研究

关键词：寒冷；屋面排水；设计；防冻 

　　屋面排水有着多种类型，在应用的过程中，需要考虑到建筑所处地区的气候环境，北方地区气候寒冷，到了冬季经常会出现建筑屋面排水管道冻裂的情况，这影响了居民的正常生活，为了杜绝此类问题的发生，相关设计人员需要做好建筑屋面排水系统的防冻设计工作。下面笔者对严寒地区屋面排水的主要方式以及设计中存在的问题进行简单介绍，以供参考。 

　　1 北方寒冷地区建筑屋面排水的主要方式 

　　1.1 无组织排水 

　　无组织排水是指自由落水的排水方式，在屋檐上设置管道，使雨水可以顺着管道直接排出，这种排水方式适合应用在底层建筑上，但是对于临街或者高层建筑并不适用。 

　　1.2 有组织排水 

　　有组织排水是指利用天沟以及雨水管在房屋顶部到地面设置排水装置，其可以分为内排水、外排水，内排水主要是在屋内进行排水，具有维修简单的优点，但是造价比较高。外排水是在室外设置雨水管，其不会影响建筑室内的美观性，而且应用的范围也比较广。 

　　1.3 综合排水 

　　综合排水在公共建筑中应用比较多，其可以结合建筑的功能对排水装置进行改良，具有安装灵活的优点，在标高不同的建筑中有着广泛的应用。 

　　2 北方寒冷地区屋面排水设计存在的问题 

　　2.1 挑檐沟集中落水斗外排水：一般檐沟宽在300～400mm左右，高度250～400mm左右，前面封口，有效排水高度为140～250mm，水斗内铺设镀锌铁皮，在冻融期内每天上午（北京时间），约十一点钟左右屋面上的冰雪开始融化，下午约四、五点钟屋面冰雪开始冻结，而首先冻结的是排水口（铁皮导热系数大），而屋面融化的水仍在向排水口汇集，冻结后封闭水斗。 

　　2.2 女儿墙外落水管排水：管径一般为DN80～DN100，由于落水管为铁质和PVC材质，导热系数大，有效空间窄小，经过几天的冻融循环落水口完全封闭，影响排水。PVC雨水管由于屋面温度和大气温度的差别，在冻融循环期，会出现南侧女儿墙根雨水口冻结，北侧雨水落水管冻结的现象，导致排水系统失去作用，屋面保温及防水构造遭到破坏。 

　　2.3 屋面较小坡度对排水不利。目前工程中，仍有部分设计屋面的坡度为2%，坡度太小流速慢，不能及时排走屋面雨水。严寒地区平屋面设计中除要计算足够的雨水排水口，落水管截面以外，排水坡度设计以2.5%以上为宜。 

　　3 北方寒冷地区屋面排水设计的优化方法 

　　3.1 对于10米以下的小型工业与民用建筑，采用平屋面挑檐自由落水。这是最经济也最有效的严寒地区屋面雨雪冰水排除方式，但建筑造型单调，檐口处理基本没有变化。适用范围有限。 

　　3.2 对于低层或多层坡屋顶住宅及小型公共建筑，采用坡屋顶成品檐沟排水系统。由于坡屋顶水流速度较快，成品檐沟相对宽浅，PVC落水系统能及时将雨水或冰水混合物排走，因此应用中未有反馈出现冻融循环期间堵塞雨水口的案例。造价稍高，但檐口造型有多样选择。 

　　3.3 对于低层或多层坡屋顶住宅及小型公共建筑，采用现浇混凝土宽浅檐沟排水系统。道理和前者类似，经济性稍好。以黑龙江省哈尔滨市某小区为例，坡屋面设宽浅挑檐沟，截面宽度700宽，檐沟排水坡度2%，水落口附近排水坡度10%，再加上物管部门在容易出现雨水排水系统冻胀堵塞的时间段内加强巡视，解决了困扰当地多年的冬春季屋面雨雪排除问题。 

　　3.4 对于高层建筑或者工业厂房建筑，多采用的是有组织排水系统，在室内布置排水装置，而且需要做好室内的保温工作，设计人员应保证保暖系统的正常运行，这样才能避免排水管道的正常使用受到影响。在冬季气温都在零下，所以管道内需要充气，将管道外的积雪融化，这样才能正常排水。对于女儿墙的装饰造型，可以充分发挥设计者想象，体现出民族风情，这也可以达到美化城市、美化生活的效果。楼上无冰凌，地上无冰块，居民自由出入，人身安全得到了保证。采用PVC管材，不另设管。抗风害免费用。采用集中内排水，有女儿墙围护，不受大风的危害，减少屋面维修和维修费用。日常运营维护费用较高，但综合排水系统适用于屋面复杂，分块较多的情况，便于根据具体情况，因地制宜地设计完善雨水排除系统。 

　　4 北方严寒地区建筑给排水设计的重要内容 

　　北方地区冬季气候寒冷，在对排水系统进行设计时，需要做好防冻工作，设计人员应对室内雨水系统、污水系统以及室内生活给水系统、消防系统进行优化处理。 

　　4.1 室内雨水系统及污水系统 

　　建筑房屋在使用的过程中，会产生大量的生活污水，只有做好排水工作，才能保证业主的正常生活。建筑给排水设计人员一定要做好排水管道的优化设计，保证雨水系统与污水系统可以独立运行。在景观阳台上可以设置地漏，还要做好阳台的防冻工作，在室内做好保温工作。 

　　4.2 室内生活给水系统及消防系统 

　　室内生活给水系统以及消防系统主要是靠建筑外墙的管道井发挥功效，由于室外的温度比较低，所以设计人员可以考虑管道井与采暖管道井合用，在屋顶消火栓的设置可以考虑安装在采暖口或者水箱附近。室内采暖还需要做好管道系统的保温工作，消防用的喷淋可以设置在管道井内，这一设置不适应布置在楼梯间不保暖的位置，会引起管道冻裂，从而影响消防功能的正常发挥。建筑地下室中，如果采暖效果不好，则可以设置干式灭火系统，以免管道内的水冻住，这种系统可以不充气，但是需要提供足够的电量，物业单位需要按照值班人员定期检查系统是否正常。如果地下室采暖功能正常，则可以布置湿式系统，主要是采用喷水的方式进行灭火。在一些厂房建筑内，由于采暖不佳，所以在设置消防系统时采用的是自动喷水系统，管道内平时不充水，只有使用时才进行喷水，这可以防止管道出现冻裂现象。 

　　北方地区冬季气温较低，在进行建筑屋面排水设计时，应考虑到气候对排水系统的影响，做好排水管道的防冻工作。北方冬季积雪比较厚，为了保证排水系统正常运行，需要做好铲雪工作，而到了春季，积雪会慢慢融化，排水量比较大，容易造成屋内渗水的情况，为了解决这一问题，设计人员在优化屋面排水设计方案时，应充分的考虑到外界自然因素对排水系统性能的影响，还要安排物业人员定期对积雪进行铲除，这样才能保证建筑的功能正常发挥，才能保证业主居住的舒适性。 

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