内螺旋管是一种建筑生活排水的特殊管材, 内螺旋管系统是建筑排水系统的重要组成部分, 在建筑排水领域发挥着重要作用。1997年首次制订了《建筑排水用硬聚氯乙烯螺旋管管道工程设计、施工及验收规程》 (CECS 94:1997) , 于2002年第一次修订为《建筑排水用硬聚氯乙烯内螺旋管管道工程技术规程》 (CECS 94:2002) ^[1]并应用至今。随着内螺旋管、内螺旋管系统和排水技术的发展, 对相应的工程建设标准也提出了新的要求。依据中国工程建设标准化协会建标协字[2016]084号“关于印发《2016年第二批工程建设协会标准制订、修订计划》的通知”文件, 于2017年3月24日正式启动了《建筑排水内螺旋管道工程技术规程》 (以下简称“规程”) 的第二次修订工作。

　　 本次“规程”修订工作有3个主要设想及思路:一是将2002年以来我国内螺旋管及内螺旋管系统的技术发展充分反映在“规程”中;二是将近年来我国建筑排水技术的发展充分反映在“规程”中, 包括全国建筑排水管道系统技术中心近些年来所进行的科研和测试成果;三是确认和完善内螺旋管排水系统的立管排水能力值。

　　 内螺旋管是管内壁加工有一条至数条凸出三角形螺旋肋的管材, 可使水流在管道内壁形成旋流, 将水流和气流分流, 互不干扰;同时内螺旋结构也改变了管道的内壁粗糙度, 从而提升排水立管排水能力。自2003年我国从日本引进AD型特殊单立管排水系统 (包括PVC-U加强型内螺旋管、钢塑复合加强型内螺旋管、加强型旋流器) 之后, 引起了内螺旋管系统的一系列重大变化, 使排水系统的排水能力进一步提高, 排水系统工况得以改善。

　　 《建筑排水用硬聚氯乙烯内螺旋管管道工程技术规程》 (CECS 94:2002) 自实施至今已有15年之久, 在此期间, 内螺旋管及内螺旋管系统主要有以下发展及变化:

　　 (1) 内螺旋管的品种从普通型内螺旋管发展为加强型内螺旋管, 普通型内螺旋管的主要特征是长螺距及6条螺旋肋, 加强型内螺旋管的主要特征是短螺距及12条螺旋肋。

　　 (2) 内螺旋管材质从单一PVC-U发展为PVC-U、PP、HDPE材质、钢塑复合和铸铁等多种材质。

　　 (3) 螺旋肋的技术参数从单因素控制 (仅规定螺旋肋高度) 发展为4因素控制 (同时规定螺旋方向、螺距、螺旋肋数量和螺旋肋高度) 。

　　 (4) 内螺旋管的螺旋肋数量从普通型内螺旋管的6条及加强型内螺旋管的12条, 演变研发出有中国特色的单螺旋和16螺旋。

　　 (5) 与内螺旋管配套的管件, 除旋转进水型管件外还新增了加强型旋流器等特殊管件。

　　 (6) 包括但不仅限于内螺旋管, 塑料管材 (PP、HDPE) 的热熔对接连接有多种改进措施, 如:热熔承插连接、橡胶密封圈承插连接、电熔连接、倒角热熔对接连接、端面式连接、沟槽卡箍连接和滑扣式连接等;铸铁管连接除压盖法兰连接、卡箍连接、承插式连接外, 增加了滑扣式连接方式。

　　 (7) 立管排水流量测试地点从国外移到了国内, 测试方法从国外测试方法改变为中国测试方法, 协会标准《住宅生活排水系统立管排水能力测试标准》 (CECS 336:2013) ^[2]中已统一将生活排水系统立管排水能力测试方法规定为定流量测试方法, 测试方法中的管道系统内压力判定标准从±450Pa已统一为±400Pa。

　　 (8) 内螺旋管从无产品标准到有产品标准:如《建筑排水钢塑复合短螺距内螺旋管材》 (CJ/T488:2016) ^[3]已被正式批准实施;内螺旋管配套管件加强型旋流器从无产品标准到有产品标准, 如《建筑排水用塑料导流叶片型旋流器》 (QB/T XXX-201X) 即将召开送审稿专家审查会。

　　 (9) 内螺旋管系统组成从仅有伸顶通气管的特殊单立管排水系统, 增加了有专用通气立管的特殊双立管排水系统;系统适用场所从只适用于居住类建筑 (含宾馆客房、医院病房、养老院住房等) 扩大应用到公共建筑领域;DN100的内螺旋管排水系统单立管排水能力从2002年的6L/s (判定标准按±450Pa设定) 提高至10L/s (判定标准按±400Pa设定) 。

　　 “规程”修订的主要设想和思路之一即将上述最新发展和变化充分体现在“规程”中。

　　 近年来, 我国多个排水试验塔陆续建成并投入运行, 发挥着积极作用, 对国内多种排水系统的立管排水能力进行测试, 取得了重要成果。中国建筑学会建筑给水排水研究分会“全国建筑排水管道系统技术中心” (落户山西高平泫氏实业集团有限公司, 以下简称“技术中心”) 和“全国建筑排水技术研发中心” (落户上海吉博力亚太总部, 以下简称“研发中心”) , 进行了不少既具有实际意义又具有一定理论高度的科研项目和测试工作, 成效显著。技术中心和研发中心已完成的科研测试项目主要有:

　　 (1) 排水立管底部采用何种弯头效果好。

　　 (2) 采用多大半径曲率的异径弯头效果最好。

　　 (3) 排水立管顶部采用何种通气帽效果好。

　　 (4) 排水立管与排水横支管的连接、排水横管与排水横管的连接应采用何种三通管件。

　　 (5) 通气立管底部连接点的优选方案。

　　 (6) H管件如何防返流现象, 防止排水返流至通气立管。

　　 (7) 排水立管如何防止漏斗形水塞现象。

　　 (8) H管件的不同设置位置影响立管排水能力, 说明结合通气管连接与H管件连接有差异。

　　 (9) 排水立管偏置设置应采取何种技术措施。

　　 一些成果此前在部分工程标准中已有表述, 如加强型内螺旋管和钢塑复合加强型内螺旋管在《AD型特殊单立管排水系统技术规程》 (CECS 232:2007, 2011版) ^[4]、《漩流降噪特殊单立管排水系统技术规程》 (CECS 287:2011) ^[5]、《特殊单立管排水系统设计规范》 (CECS 79:2011) ^[6]和《建筑排水聚丙烯静音管道工程技术规程》 (CECS 404:2015) ^[7]中已有规定。尚未在工程标准中规定的内螺旋管只有单螺旋内螺旋管、16螺旋肋的内螺旋管和技术中心、研发中心的科研测试成果等。因此, 修订工作的第二个主要设想是将单螺旋内螺旋管、16螺旋肋的内螺旋管和上述科研测试成果全面体现在“规程”中。

　　 此外, 基于排水立管的排水能力与管内壁粗糙度有关, “规程”拟增加在排水铸铁管内壁喷涂绉纹漆的规定, 以进一步增加铸铁管内壁粗糙度, 提高排水铸铁管立管排水能力。当然, 这个设想是否可行, 是否确实能够增加排水能力, 尚有待验证, 同时亦需要考察绉纹漆的使用寿命因素。

　　 排水立管最大排水能力是建筑生活排水系统的关键技术和核心问题所在。

　　 GB 50015《建筑给水排水设计规范》 (以下简称“建水规”) ^[8]的最新修订未能对内螺旋管排水系统的立管排水能力值作出规定, 也未能规定特殊单立管排水系统的立管排水能力。本次“规程”修订将对内螺旋管排水系统的立管排水能力值予以确认和完善, 并对特殊单立管排水系统和特殊双立管排水系统的立管排水能力作出相应规定。

　　 2003版及此前版本的“建水规”中所规定的均为立管最大排水能力, 2009版“建水规”改为立管最大设计排水能力, 原因是规范规定的生活排水设计秒流量计算结果偏小。2009版“建水规”采取的措施是不修改设计秒流量计算公式, 而是对流量实测数据打折扣, 此即立管最大设计排水能力的由来。2009版“建水规”对不同系统打不同折扣, 如AD系统是0.8, 苏维托系统是0.6, 但此法并不足取, 因为对于设计秒流量, 应从设计秒流量计算公式来解决, 若改动测试结果, 会导致同一个排水系统在不同国家排水流量存在差异。

　　 在《集合管型特殊单立管排水系统技术规程》 (CECS 327:2012) ^[9]中, 赵世明总工提出的解决办法是乘以一个统一的系数0.625。对此, 我们的设想是可分几步走:对最新修订版“建水规”中的设计秒流量计算公式乘以1.6系数 (1.6=1/0.625) ;对卫生器具进行排水流量概率测试, 在美国概率测试、日本概率测试和苏联概率测试中选用美国测试方法;配套进行卫生器具排水流量测试、生活排水系统实际秒流量测试, 解决这个十几年来未能解决的问题。

　　 目前我国生活排水管道设计秒流量计算方法存在以下问题:

　　 (1) 给水设计秒流量计算采用概率法, 排水则采用平方根法, 违反了同一律。

　　 (2) 计算结果偏小。

　　 (3) 给水设计秒流量是最高日最大时最大5min平均秒流量, 保证率98.75%, 排水设计秒流量到底应是何种流量?保证率应该是多大?

　　 在此需特别一提的是, 宁波市建筑设计研究院副总工陈和苗在研究生活给水管道设计秒流量概率计算方法的基础上, 研究了生活排水管道设计秒流量概率法计算方法。陈和苗近十年来曾撰写多篇论文公开发表^[10~12], 其计算方法的主要特点是:无需进行概率测定;可使生活排水管道设计秒流量计算方法与生活给水管道设计秒流量计算方法一致。

　　 1988版“建水规”曾试图解决我国生活给水管道设计秒流量的问题, 但由于种种原因一直未能如愿。“规程”修订的设想是拟尝试引入陈和苗总结的生活排水管道设计秒流量概率计算法, 先期在协会标准中试应用, 在试用中总结经验再作出相应调整。针对这个设想, “规程”归口单位中国工程建设标准化协会管道结构专业委员会的与会领导及中国建筑学会建筑给水排水研究分会领导的意见均一致, 即建议先向相关部门申请组织业内专家对该计算方法进行专家论证, 通过成果鉴定之后纳入“规程”条文。我们希望通过这一实践, 推进概率法计算方法得以让更多专家和业内专业技术人员认可, 从而尝试为我国实施概率法计算设计秒流量寻找新思路和新出路。

　　 “规程”中的排水立管最大排水能力拟强调以下几个问题:定流量测试方法;铸铁管、塑料管排水能力不同;不同建筑高度的立管排水能力不同;排水立管排水能力因管径、系统、通气等条件不同而不同。下面简要说明上述问题, 以便大家了解修订的思路。

　　 定流量法又称常流量法或长流水法, 是日本、欧洲和中国都在采用的排水立管排水流量测试方法。该测试法是由供水装置向排水系统持续放水, 放水流量持续不变时, 考查流量对排水系统气压波动及水封损失影响的一种测试方法。测试完成, 即得出测试结果, 其数据重现性好。相对而言, 瞬间流量法则存在器具流量值难定、测试值偏大、测试工作量大、重现性差等问题^[13]。

　　 2003版“建水规”中, 塑料管的立管排水能力大于铸铁管。赵世明总工根据终限理论公式推导出铸铁管的立管排水能力应大于塑料管。2009版“建水规”塑料管立管排水能力与铸铁管相同, 而实测结果显示并不相同。“规程”将依据实际测试结果来确定铸铁管和塑料管立管排水能力。

　　 不同建筑高度的排水立管排水能力不同, 这点国内已达成共识。现在面临的分歧问题是:大于15层乘以0.9系数还是每15层乘以0.9系数?是乘以0.9系数还是乘以0.9^X系数?建筑物建筑高度立管排水流量折减系数有没有底线?底线应该是多少?立管偏置要不要乘流量折减系数等?“规程”中究竟如何体现, 拟在下一阶段的修订工作中持续完善。

　　 由于管径不同、系统不同 (单立管、双立管) 、管材及管件组合不同、通气条件不同 (结合通气管、H管件) 而导致排水能力的不同, 国内对此并无分歧, “规程”亦将全面反映, 本文不作赘述。

　　 目前在“规程”初稿的条文中暂无水封比的条文。修订的设想是拟在“规程”条文中增加水封比的相关条文, 并作一些原则性规定。

　　 笔者个人最早接触水封比是源于日本积水化学工业株式会社的AD系统产品样本, 样本表明水封比不能小于1, 加大水封比可以减小水封深度, 小于1要加大水封深度。此后不同的水封比抗正负压试验, 证明了水封比在抗水封破坏中的作用。即如果防止水封被破坏, 水封深度、水封容量和水封比都很重要。但管式存水弯, 水封比都是1, 故业内关注点只得落在地漏, 随后一些企业研发出新型地漏。水封比的理论研究目前有以下不同对立观点:水封比有上限还是无上限?水封比只限用于地漏还是可适用于所有卫生器具?

　　 改造现有存水弯结构, 理论上可做到水封比∞∶1;这样的水封比可以将水封深度降到最小。同样, 在存水弯50mm水封深度不变的前提下, 管系内的正负压限值可以成倍增加, 此即意味着排水立管排水能力可以成倍增加。需解决的问题是污物的沉降可能会导致存水弯的堵塞, 解决办法是可将竖向流动改变为横向流动, 断面积增加而深度不增加。

　　 关于水封比, “规程”中是否确有必要规定?需要规定哪些内容?拟广泛听取各方意见后落实。

　　 “规程”第二次修订工作已正式启动, 尚属征求意见稿阶段, 按修订进度计划拟于2017年底前完成“规程”报批稿。修订的主要设想和思路是将全面体现内螺旋管、内螺旋管系统及排水技术的发展和变化, 同时反映单螺旋内螺旋管、16螺旋肋的内螺旋管、技术中心和研发中心的科研和测试成果, 确认和完善内螺旋管排水系统的立管排水能力值, 对特殊单立管排水系统和特殊双立管排水系统的立管排水能力作出相应规定, 并拟尝试引入生活排水管道设计秒流量概率计算方法, 待其取得相应的成果鉴定后先期在协会标准中试应用, 为我国实施概率法计算设计秒流量寻找一条新出路。