本人在美国作了十多年的建筑给水排水工程师。工作中对美国的建筑给水排水有一些了解和体会。编写本书的目的是促进中美之间在建筑给水排水工程方面的交流。
与所有其它的工程一样,建筑给水排水工程也经历着实践——经验——理论——再实践这样一个循环过程。
从公元前3500年印度河畔宫殿的室内到公元前2500年埃及金字塔内的铜管排水,从公元前2400年到2150年希腊巴比伦王朝在第格里斯河与幼发拉底河之间井井 有条的带窨井的砖砌排水渠和运河网,一直到现代的可以结合一切最先进技术和工艺的建筑给水排水系统,印证着整个人类文明的发展史。 继承前人的经验和理论来发展新时代里新技术新工艺条件下的理论,并将它运用到新的实践中,是我们全体建筑给水排水工程师的毕生事业。
诚然,对从事日常工程设计工作的工程师们来说,规范中的条款以及它提供的图表、数据是大家必须遵从的金科玉律。大家都为按时完成设计图纸和文件奔忙。 而且我们还要关心规范背后的理论和实践基础,从而加深理解它的来龙去脉。与此同时,我们都认为,规范也是人制定的,其条文只是根据多数人的, 甚至只是少数有权威人士的意见制定的。对许多问题仍然存在着不同的意见。其理论有待继续发展和完善,其条文应该继续受到实践的检验。 这也就是为什么几乎所有的规范过几年就要被修订一次的主要原因之一。
编写本书的重点之一首先是介绍美国建筑给水排水工程设计和中国的一些不同之处,但是也照顾到系统性和全面性,以便不同的读者各取所需。 本着理论联系实际的原则,在介绍的过程中我也尽量注重有关的理论。由于建筑给水排水工程涉及的面很广,限于本人的知识、经验和时间,不可能全面地一一介绍。 因此,本书只着重介绍室内给水排水的主要部分。
为了交流,首先必须掌握本专业的名词术语。赋予本书工具书的功能,是我的另一个想法和追求。这也是上文说到的照顾到系统性和全面性的原因之一。 与其它领域比较,建筑给水排水英文名词的翻译还存在不够准确的地方,甚至无处可查的状况。因此,我将本书中的一些名词术语用英文列出, 在正文中尽量注明关键词的英文名称,以方便读者阅读有关的英文参考资料,促进国际交流,权当抛砖引玉。由于条件的限制, 对有些关键词的翻译和解释可能有不准确之处,也可能与中国的统一翻译名词有别,敬请读者谅解和指正。
在美国,建筑给水排水称Plumbing或者 Plumbing Engineering。我们要是去查一本英汉词典,它的解释是铅管工程,或者是其它一些莫名其妙的词汇。 据称Plumb 这个词是从古法文Plomb和拉丁文Plumbum来的,都指“铅”。Plumb作为形容词是“垂直”的意思。即在绳子末端栓一个金属块(铅)测定方向。 中文有“铅垂”这个词。其实,Plumbing或者 Plumbing Engineering的解释应该是室内给水排水工程(把卫生器具连接起来成为一个系统)。现在指建筑给水排水工程。 在有的词典中的注解是:管道工程。这已经是进一步延伸到其他领域了。例如,计算机科学中也将组织流程图称为Plumbing。
无论从基础理论、设计计算、材料设备、施工技术到规范管理,美国建筑给水排水与中国的都有不同之处。这其中也包括经济发展水平和管理方法不同引起的差别。 如:美国多用铜管;除清洁工间和机器间等处外,管道一律暗装;地漏、存水弯与通气管的设置要求很严格,等等。随着经济和技术的全球化发展进程, 国家和地区之间的相互交流和取长补短,这些差别正在迅速缩小。
还有值得一提的是各部门之间的责任和权利。先有责任而后有权利。规范机构要集思广益,及时修订不合理的规定;规范执行机构应一切以人为本, 而不是发号施令;设计人员要严格执行规范和各种规定;开发商不应单纯以图利为目的,等等。例如生活给水,它是防止疾病流行的关键部位之一。 自来水公司的责任是安全和合理供水,全程监控全系统的水质、流量和水压及其变化,以及应用户的要求,提供供水点附近的流量试验数据。 它的权利则是决定是否有能力和批准新用户接入管网和如何接入。设计者必须采用自来水公司认可的设备,后者要审查详图和设计数据。
在美国,如果城市给水系统至建筑物的支管管径不小于6吋,水泵大多可以直接从管网中抽水。但是,这必须有最新的水流试验(Flow Test)数据为依据。 在最不利情况下,即用水高峰和消防同时发生的时刻,系统中也要保持一定的正压(一般容许极限为140 kPa),或者不低于由当地市政当局规定的数值,而不是“无负压”。 水流试验可以模拟出建筑物内水泵直接从管网中抽水时的影响程度和范围,并据此作出评估。低处的“正压”在高处可能保证不了最低限度的正压要求或甚至变成了负压。 本书第五章第五节的水源压力计算部分特别对此作了介绍。
编写本书本着实用的目的。随着计算机,尤其是桌面技术应用的普及,查图表曲线和手工计算的方法已显得繁琐、费时和粗略,需要并且已经有可能使用简单、 省时和精确的计算机自动计算方法来改进。这里所说的简单不是指软件本身,而是对用户,即设计计算者本身而言的。 为了与读者共同学习如何在建筑给水排水工程设计中应用计算机技术,本书专门用一章的篇幅介绍如何在设计计算中应用微软Excel电子表格和它的宏和VBA语言来提高设计速度和设计质量, 同时积累设计经验和成果。
本书中尽量将原始资料中使用的美制转化成SI制。只有少数地方使用中国读者已经非常熟悉的美制单位,例如管径以英寸来表示。需要时, 读者还可以使用附录中的单位转换系数进行单位换算。
本书虽属于汇编性质,但是仍然尽量追求理论的应用。如利用亨利定律来解释无隔膜的“气室”(Air Chamber)作为水锤消除器的不可行性; 推导和求解达西-韦斯巴赫公式系数以求解通气管中的空气阻力损失,从而求取它的最大容许长度等。另一方面,书中涉及的理论、公式、图表、设备、安装技术等等, 有的是前人实践和研究的结果,有的是规范、说明书中的基本原则,有的引用生产厂家的样本。所有这些,尽量在正文中注明和在书末参考资料中列明出处。
作为一个在中国做过工程师的海外中国人,使我有机会将中美两国之间在建筑给水排水领域内的一些理论基础、设计技术和计算方法进行比较。为了不干扰主题, 特将它列在附录中的第五部分。唯因时间仓促,未能较全面展开,稍有遗憾。
对于建筑给水排水工程的现状,窃以为似乎有些经验有余而理论不足,而且试验研究工作相对薄弱。例如,业界多注重于产品的开发,而国家未十分重视系统的研究。 前者虽有动力,但是对产品性能的客观评价有可能被打折扣。后者滞后,设计规范赖以制定的基础就会薄弱。纵观主要的专业杂志,作者的面孔多为熟悉。 从另一个角度说明了这个问题。
在本书的出版过程中,承蒙北京市建筑设计研究院萧正辉先生的大力推荐。他的再三鼓励坚定了我将此稿付梓的决心。他不仅为本书写序,而且还亲自审校。 总后建筑设计院夏葆真女士对本书也作了全面的审校。他们提出的许多宝贵意见,使本书能更好地适合读者的需要。对于他们的辛勤劳动和至诚奉献,我在此谨致衷心的敬意与谢意。 对本书中介绍的不当和不足之处,谨请读者批评指正。来信请通过电子邮件寄达。电邮号码: luaj@yahoo.com
卢安坚
2006 年10月于美国马里兰州