1、建筑塑料排水管道系统噪声污染问题现状及分析刘新状 中国建筑材料检验认证中心1、前言随着经济的发展、生活水平的提高，人们对室内噪声污染也有了较高的要求，根据住宅设计规范 （GB500961999（2003 年版） ） ，住宅的卧室、起居室的允许噪声级（A 声级）昼间应小于或等于 50dBA，夜间应小于或等于40dBA。长时间处于噪声污染环境中会使人的听觉疲劳，并引起中枢神经系统兴奋和抑制平衡失调，从而出现一系列反应，如头痛、头晕、耳鸣、心悸、易疲劳、爱激动、注意力不集中和记忆力减退和睡眠障碍。建筑排水管道产生的噪音是住宅噪声污染的主要来源之一。传统的建筑排水管道以铸铁管为主，铸铁管的密度较大，排
2、水噪声比较低。但由于铸铁管外壁易生锈影响美观，并且铸铁管与硬聚氯乙烯（PVC-U）管相比，在相同安装长度情况下总造价高出约 56.7%，上个世纪 90 年代后期国家建设部、国家经贸委、国家质量技术监督局和国家建材局等部门出台了相关政策文件要求淘汰砂模铸造铸铁排水管用于室内排水管道，推广应用 PVC-U 管。PVC-U 管具有抗腐蚀性好、质轻、安装方便等特点，所以近 10 年来室内排水管道中 PVC-U 管的比例越来越大。但是根据数据显示，普通 PVC-U 排水管排水时所产生的噪声远大于40dBA，导致居民对建筑塑料排水管道系统噪声污染的投诉量逐年上升。那么建筑塑料排水管道系统的噪声污染问题的国
3、内外现状如何呢？下一步又怎样能解决这个问题呢？2 国外建筑排水管道系统的发展与现状排水噪声问题是全世界包括发达国家普遍存在的问题，为解决这一问题，各国都在研究开发降噪产品和排水噪声测试方法上付出过努力。韩国开发出偏心三通和螺旋管组合的排水降噪系统。这个系统是以降噪的排水管材和管件的名义投放到建筑市场，但是经过实际检测发现并没有达到理想的降噪效果。日本积水公司为提高立管的排水能力开发出了 AD 接头和螺旋管组合的排水管道系统，而欧美等国家过建筑排水管材仍然以铸铁管为主。2.1 韩国的偏心三通和螺旋管韩国在 20 世纪 90 年代开发研制了 PVC-U 螺旋排水系统是，由图 1-1 所示的偏心三通
4、和图 1-2 所示的内壁有 6 条间距 50mm 呈三角形突起的导流螺旋线的管道所组成。图 1-1 偏心三通 图 1-2 有螺旋线导流突起的 PVC-U 管这套系统中由排水横支管排出的污水经偏心三通从圆周切线方向进入立管，旋流下落，经立管中的螺旋线的引导，管内壁形成较稳定的水膜旋流，立管中心气流通畅，气压稳定。同时由于横支管水流由圆周切线方式流入立管，减少了撞击，认为可以降低排水塑料管噪声大的缺点。2.2 日本积水化学的 AD 接头和螺旋管日本积水化学工业株式会社研发的综合型特殊单立管 AD- JET 排水系统，在日本已经占据单立管排水系统市场的 80%，已成为单立管排水系统市场的主流。特殊单
5、立管系统管材采用 12 条肋的螺旋管，配合特殊管件（AD 细长接头和 AD 底部接头） 。特殊螺旋单立管系统的主要工作原理是通过螺旋管内的螺旋纹路和特殊的 AD 细长接头，在排水过程中在立管的中间形成空气柱伸顶通气，横支管排入立管时通过 AD 细长接头内的叶轮形成回旋水路，排水依靠螺旋产生的回旋力，边旋转边流到下层的 AD 细长接头，达到高性能排水。底部接头为蛋形，蛋形断面使排水顺利流过，能够形成足够的空气层来防止水跃的现象产生，因此整个系统在螺旋排水管及 AD 细长接头和 AD 底部接头的共同作用下完成高性能排水。2.3 苏维托接头 瑞士人开发出苏维托排水系统，它是采用一种气水混合器和分离器
6、配件来代替普通三通管件的单立管排水系统。图 1-3 所示为气水混合器，是由长约80cm 的连接配件装设在立管与每层楼横支管的连接处。横支管接入口有三个方向；混合器内部有三个特殊构造乙字弯、隔板和隔板上部约 1cm 高的孔隙。图 1-4 所示为气水分离器，通常装设在立管底部，它是由具有突块的扩大箱体及跑气管组成的一种配件。图 1-3 气水混合器配件 图 1-4 跑气器2.4 法国旋流排水系统旋流排水系统也称为“塞克斯蒂阿”系统，是法国建筑科学技术中心于1967 年提出的一项新技术，后来广泛应用于 10 层以上的居住建筑。这种系统是由各个排水横支管与排水立管连接起来的“旋流排水配件”和装设于立管底
7、部的“特殊排水弯头”所组成的。旋流连接配件的构造如图 1-5所示，它由底座及盖板组成，盖板上设有固定的导旋叶片，底座支管和立管接口处沿立管切线方向有导流板。横支管污水通过导流板沿立管断面的切线方向以旋流状态进入立管，立管污水每流过下一层旋流接头时，经导旋叶片导流，增加旋流，污水受离心力作用贴附管内壁流至立管底部，立管中心气流通畅，气压稳定。在立管底部的排水弯头如图 1-6 所示，是一个装有特殊叶片的 45弯头。该特殊叶片能迫使下落水流溅向弯头后方流下，这样就避免了出户管（横干管）中发生水跃而封闭立管中的气流，以致造成过大的正压。图 1-5 旋流接头 图 1-6 特殊排水弯头 2.5 噪声的检测
8、标准目前，国际上对柱状材料排水管道的噪声检测标准，发布的只有现行欧洲标准（The European Standard BS EN 14366） ，但是这个标准所建立的噪声检测室以及在检测室中检测排水管道噪声的方法不能在我国照搬照用，原因有以下三方面：一是该标准底部弯头距离楼板距离太近，不能满足我国建筑排水管道的布置和敷设要求，即不能满足现行建筑给水排水设计规范GB50015-2003 中的规定；二是水流对弯头的冲击反射的噪声会影响到噪声测试结果，使得实验室检测结果和实际应用下噪声的检测结果相差较太大，不能指导实际使用；三是该标准测试装置实验室建设费用较高。因此这个标准对我国的研究具有一定的参考
9、意义，提供了国际上的管道噪声检测背景。3 国内建筑排水管道系统发展与现状3.1 上海等五城市建筑排水管道系统的基本情况北京、上海、重庆、广州、哈尔滨，这 5 座城市分别位于我国的华北、华东、华南、东北、西南地区，这些城市属于发展速度较快、经济水平较高的城市。总共获得了 249 户的有效调查问卷,其中北京、上海、哈尔滨各 50 户，重庆 45 户，广州 54 户。3.1.1 住宅类型人口的增加，土地资源的有限，特别是随着我国城市化进程的加快，大量的人口涌向城市，城市住宅越来越多地向高层发展，高层排水系统存在的问题更彰显突出，这也给排水系统的设计、施工带来了更大的挑战。本次调查的住宅包括低层、多层
10、、高层的板式和塔式建筑，其中以多层和高层居多，见表 1-1。其中有入住时间超过 30 年的老房子，也有近 5 年建成的新楼房。表 1-1 建筑楼层调查统计汇总表楼层数城市 1-6 层(%) 7-9 层 (%) 10 层(%) 未填写(%)北京 30 0 70上海 58 14 28重庆 0 7 93广州 9 48 35 8哈尔滨 8 32 60注：表中数值是占相应城市调查户数的百分数。3.1.2 排水系统的管材自 2000 年推广应用 PVC-U 塑料管以来，PVC-U 塑料排水管以其质轻、价廉、方便施工、耐腐蚀等优势得到迅速发展。通过本次调查发现，住宅排水系统的管材总体上 PVC-U 管的应用
11、多于铸铁管，见表 1-2。表 1-2 排水管材调查统计城市 铸铁管(%) PVC-U 管(%) 其他管材(%) 未填写(%)北京 48 48 4上海 58 36 6重庆 9 80 11广州 26 59 15哈尔滨 32 66 2注：表中数值是占相应城市调查户数的百分数。3.2 北京地区建筑排水管道系统的基本情况据不完全统计，到目前为止，北京市（城八区+昌平、通州）1999 年之后建设完成的居民小区有 1000 余个。本次调查涉及北京市行政区划内的八个区：朝阳、海淀、老城区（西城、东城、宣武、崇文） 、丰台、石景山。另外随着经济迅速发展，通州、昌平目前也基本与北京城八区融为一体，本次调研也将这两
12、个区域纳入到调查范围。本次调查将按区域选取 75 个小区进行调研，各区县按照人口数量、密度以及经济发展因素作为参考依据划定小区调查数量，具体样本分布见表 1-3。每个区域的小区选取将参照以下标准： 多层（六层及以下）住宅 50%； 中高层（7-17 层为中高层，18 层及以上的为高层）住宅小区 50%。按照每栋楼选取低（一、二层不去） 、中、高层用户的标准进行抽样，每个小区调查样本数量为 3 个，即低层（三层）住户 1 个、中层住户 1 个、高层住户 1 个。表 1-3 调查住宅小区样本分配区域 小区数量 板楼小区数量 塔楼小区数量 样本数量朝阳 8 5 3 24海淀 8 5 3 24西城 3
13、 2 1 9东城 3 2 1 9宣武 3 2 1 9丰台 8 5 3 24崇文 3 2 1 9通州 8 5 3 24昌平 8 5 3 24石景山 8 5 3 24亦庄 5 3 2 16大兴 5 3 2 16房山 5 3 2 16合计 75 47 28 2283.2.1 1999 年-2008 年铸铁排水管道与塑料排水管道所占市场份额46.7% 40.0%25.0% 11.1% 6.7% 3.3% 2.5% 1.2% 0.8% 0.2%53.3% 60.0%75.0% 88.9%93.3% 96.7% 97.5% 98.8%99.2% 99.8%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%1
14、00.0%120.0%1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年铸 铁 管 道 塑 料 管 道图 1-4 北京市 1999-2008 年管道市场分布比例由图 1-4 中的数据可知，传统的刚性连接铸铁排水管道在多层住宅建筑中已逐渐被淘汰。1999 年-2002 年铸铁管道仍然占据一定的市场比例，但这是由于其中大部分建筑在 1999 年之前设计完毕并开始施工的，可以看出，自 2004年以后，新建住宅建筑基本上都完全采用塑料管道。而在中高层住宅建筑中，柔性连接的新型铸铁排水管占一定的份额，因为塑料管道在抗震抗压方面的性能有些
15、不足。2008 年，新建的高层住宅小区中使用新型柔性连接铸铁管道的比例为 0.2%，而当年塑料排水管道的使用比例为 99.8%。根据受调查住宅小区铸铁排水管道与塑料排水管道在 1999 年-2008 年之间的分布比例，以及在该时间段北京地区商品住宅竣工总面积，从表 1-5 的数据中可以估算出 1999 年-2008 年中北京地区住宅建筑铸铁管道排水管道与塑料排水管道的实际市场份额。表 1-5 1999 年-2008 年之间室内排水管道中的市场份额年份使用铸铁排水管道的住宅面积（万 m2）铸铁排水管道使用量（万 m）使用塑料排水管道的住宅面积（万 m2）塑料排水管道使用量（万 m）1999 年
16、458.0 366.4 522.7 784.02000 年 443.1 354.5 664.6 996.92001 年 348.5 278.8 1045.4 1568.12002 年 213.8 171.0 1712.4 2568.62003 年 139.4 111.5 1941.4 2912.12004 年 87.5 70.0 2562.9 3844.42005 年 75.6 60.5 2948.5 4422.82006 年 26.3 21.0 2167 3250.52007 年 14.8 11.8 1839.2 2758.82008 年 2.8 2.2 1396.5 2094.8注：住宅建
17、筑排水管道市场份额计算公式为住宅面积乘以每平米住宅建筑所用管道长度，其中每平米住宅建筑消耗的铸铁排水管道长度在 0.8m，每平米住宅建筑消耗的塑料排水管道长度在 1.5m（包括空调管、排水管、雨落水管） 。3.2.2 不同材质的管材所占比例1.7%98.3%PE PVC-U 74.4%4.7% 2.3%18.6%实 壁 芯 层 发 泡 中 空 壁 实 壁 螺 旋图 1-6 塑料管道中 PE、PVC-U 市场分布塑料管道的市场分布如图 1-6 所示。在塑料排水管道中，PVC-U 管材占据着绝大部分的市场，比例高达 98.3%，PE 管材所占比例不到 2%。对 PVC-U 管材的进一步分析表明，实
18、壁管所占的比例最大，达到 74%，其次为实壁螺旋管，所占比例为 19%，芯层发泡管与中空壁管所占的比例比较低，分别为 5%与 2%。3.2.3 管道的噪声问题从图 1-7 可知，住宅建筑排水管道系统的噪音已经成为一个普遍困扰居民生活的问题。64%的民众表示目前他们居住的建筑内存在着噪音问题，表示未感觉到噪音问题的比例仅为 36%。64%36%0%20%40%60%80%存 在 噪 音 没 有 噪 音图 1-7 住宅建筑排水系统内存在噪音的比例（比例 100%）在认为住宅建筑存在噪音问题的受访居民中，他们表示大部分的噪音来自上层建筑的排水噪音，比例达到 76%，其中尤其上层建筑的抽水马桶的排水噪
19、音影响最大，选择比例达到 59%；表示噪音来自本层建筑排水的比例仅为 24%。排水管道系统的噪音问题已经严重影响到居民的日常生活。14%的受访居民表示管道的噪音对于他们的生活影响非常严重，总体来看，29%（比较严重、非常严重、极为严重三者比例相加）的居民认为管道的噪音问题对于生活有较为严重的影响。4 建筑塑料排水管道系统噪声污染问题分析建筑塑料排水管道系统的噪声主要来自横支管排出污水对立管的冲击和污水在管中流动的噪声，同时通过管壁和水流也传递了便器的冲水声。虽然大部分住户在进行室内装修时都将排水管隐蔽暗装，但用于暗装的材料主要是石膏板和铝合金板等，板材壁薄起不到很好的隔声作用，见图 1-8。0
20、102030405060708090百分比(%)北 京 上 海 重 庆 广 州 哈 尔 滨城 市 名 称明 装暗 装注：图中数值是占对应城市反映排水管“噪声大”户数的百分数。图 1-8 五城市住宅排水管“噪声大”用户管道安装形式统计5 建议5.1 对新开发的低噪声塑料排水管道系统的降噪性能进行实测根据建设部行业标准建筑排水管道噪声测试方法 （CJ/T 312-2009） ，中国建筑材料检验认证中心建设了排水管道噪声检测室，并已对有关企业生产的塑料排水管道的噪声进行测定。它为降噪管道的产品研发和低噪声排水管道系统的开发工作奠定了科学基础，为建筑市场监督管理和企业生产制造降噪管道产品提供评价依据，并通过完善的认证体系，为新型低噪声塑料排水管道系统的应用提供了真伪鉴别的前提，有助于新产品的推广与应用。5.2 对老建筑的塑料排水管道系统进行降噪改造的可行性研究自上世纪八十年代以来，特别是九十年代末期，塑料排水管道在多层建筑中已得到普遍的使用。由于当时住房条件的限制，对排水管道噪声要求尚不严格。随着经济的发展和生活条件的改善，居民对排水管道的噪声提出了异义。对这些建筑中的塑料排水管道系统噪声扰民问题如何解决？排水管道系统如何改造？应在进一步开展调查研究的基础上，提出可行的解决方案。
