唐山市總工會職工文化活動中心給排水及消防設(shè)計實例分析

張 磊，邢玉權(quán)

(1.唐山學(xué)院 土木工程學(xué)院，河北 唐山 063000；2.寶航環(huán)境修復(fù)有限公司，北京 100012)

1 項目背景

唐山市總工會職工活動中心(見圖1)，總占地面積14 485.7 m2，由兩部分組成：總工會辦公樓(主樓，17層，建筑高度80.7 m)和下崗職工再就業(yè)基地(附樓，6層，建筑高度38.15 m)。主樓主要功能是辦公，附樓主要功能是家具城，建筑地下部分功能是展廳、汽車庫和設(shè)備機(jī)房。本建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計，既要滿足使用功能、安全性的要求，同時還要兼顧到節(jié)能、環(huán)保的要求。本文將對建筑給排水系統(tǒng)及消防系統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行介紹，并就設(shè)計中出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討。

圖1 唐山市總工會職工活動中心

2 給水系統(tǒng)

2.1 給水分區(qū)

近幾年，住建部全面推行建筑節(jié)能，要求建筑在使用期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源，其中節(jié)水、節(jié)能為資源節(jié)約的重要組成部分[1]。建筑給水系統(tǒng)在給排水設(shè)計中與節(jié)水、節(jié)能關(guān)系最為密切[2]。給水方式的選擇需要結(jié)合當(dāng)?shù)厥姓┧畻l件、建筑的使用功能特點、運行能耗等因素綜合考慮。因本建筑分為主樓和附樓兩部分，并且主樓和附樓層數(shù)、地上部分每層層高均不相同，因此采用分系統(tǒng)分區(qū)供水形式，即在辦公主樓和附樓的地下2層分別設(shè)置生活給水泵房，兩個系統(tǒng)相互獨立，互不影響。本文以辦公主樓給水系統(tǒng)設(shè)置為例進(jìn)行說明。辦公主樓給水系統(tǒng)分為低、中、高三個區(qū)。低區(qū)由市政自來水直接供水，中高區(qū)采用變頻供水(形式為生活儲水箱-變頻供水泵-建筑用水點)，變頻供水設(shè)施的生活儲水箱和供水泵均設(shè)置在地下2層的生活水泵房間內(nèi)，避免了供水設(shè)施產(chǎn)生的噪聲對地上辦公用房等功能區(qū)的影響。分區(qū)層數(shù)的劃分既要考慮充分利用市政供水壓力，同時又要兼顧不同用水點的最低最高水壓要求[3]。

主樓部分地下2層層高3.9 m，地下1層層高6.05 m；地上首層層高6 m，2層及以上層高4.2 m，分區(qū)供水層數(shù)范圍及供水壓力見表1。這樣既滿足了豎向分區(qū)最高配水點處衛(wèi)生器具服務(wù)水頭的要求，同時又能兼顧《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003(以下簡稱《建水規(guī)》)中3.3.5條關(guān)于豎向分區(qū)靜水壓力的規(guī)定。

表1 給水系統(tǒng)分區(qū)供水壓力

2.2 用水量的計量及計算

總工會建筑有兩根給水引入管，分別引入主樓和附樓地下2層生活水泵房?？照{(diào)系統(tǒng)冷卻塔裝置位于主樓附屬用房的4層屋頂上。根據(jù)唐山市自來水公司及《民用建筑節(jié)水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》BG50555-2010[4](以下簡稱《節(jié)水規(guī)》)的規(guī)定，在建筑的兩根總給水引入管、主樓和附樓的生活水箱補(bǔ)水管、主樓的中高區(qū)加壓供水管道、附樓的加壓供水管道、冷卻塔補(bǔ)水管道上分別設(shè)置遠(yuǎn)傳計量水表，將水表計量數(shù)據(jù)輸入到建筑的監(jiān)控中心，實現(xiàn)智能管理，能夠及時進(jìn)行漏水探查和監(jiān)控，達(dá)到節(jié)水的目的。

下面以辦公主樓為例對建筑用水量的計算進(jìn)行說明。主樓的使用功能分區(qū)包括：辦公室、休息室、圖書館、閱覽室、檔案管理中心、會議室、實踐培訓(xùn)室、廚房以及食堂，其中以辦公室為主。在進(jìn)行用水量的計算時，選擇《建水規(guī)》中給水定額的上限和下限值，計算出的最高日用水量差別很大，因此設(shè)計時考察了唐山市同類建筑的實際用水情況，再結(jié)合建筑本身的使用功能，將功能房間分成兩種類型分別考慮。一是辦公室、閱覽室等人員活動量相對較少的以“靜態(tài)”工作為主的房間；二是廚房、實踐培訓(xùn)室等以“動態(tài)”工作為主的房間?！办o態(tài)”工作為主的房間，用水定額的選擇按照《建水規(guī)》的低限取值，同時滿足《節(jié)水規(guī)》的要求。比如辦公室，《建水規(guī)》中規(guī)定用水定額為30～50 L/(人·班)，《節(jié)水規(guī)》中規(guī)定節(jié)水用水定額為25～40 L/(人·班)，結(jié)合人員活動量相對較少的情況，以用水定額35 L/(人·班)計算，同時滿足用水和節(jié)水的要求?！皠討B(tài)”工作為主的房間，因用水時間相對集中，短時間內(nèi)的用水量較大，因此按照《建水規(guī)》中規(guī)定的用水定額上限取值，比如食堂，用水定額選取25 L/(人·次)。生活儲水箱的體積按照最高日用水量的20%計算。

2.3 衛(wèi)生器具及給水設(shè)備的選擇

本建筑所采用的衛(wèi)生器具、水嘴等均符合《節(jié)水型生活用水器具》CJ164的規(guī)定，設(shè)計要求：①坐箱式大便器采用大、小便分檔的沖洗水箱，一次沖洗水量不大于6 L；②洗臉盆采用感應(yīng)式水嘴；③小便器、蹲式大便器采用延時自閉沖洗閥；④水嘴、淋浴噴頭內(nèi)部設(shè)置限流配件。

本建筑的加壓供水設(shè)備的變頻泵組采用兩用一備的方式，并配合氣壓水罐使用，應(yīng)對用水量不均勻時段的用水需求。主樓設(shè)備參數(shù)見表2，生活水泵房設(shè)備布置見圖2?？照{(diào)冷卻塔的補(bǔ)水系統(tǒng)單獨設(shè)置供水泵組，水泵亦采用變頻泵，保證冷卻水循環(huán)率不低于98%，且循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)置有旁流式水處理器。

表2 加壓供水設(shè)備參數(shù)

圖2 主樓生活水泵房設(shè)備布置詳圖

2.4 熱水系統(tǒng)

本建筑設(shè)有生活熱水系統(tǒng)，采用太陽能熱水系統(tǒng)，在主樓屋頂設(shè)置有太陽能儲水箱、集熱板以及機(jī)械循環(huán)水泵，系統(tǒng)采用立管和支管循環(huán)形式，保證用水點的熱水使用溫度不低于40 ℃和熱水出水時間不超過10 s。主樓內(nèi)設(shè)有集中淋浴室，淋浴室的配水管道布置成環(huán)形，且在環(huán)形供水管上不再接出其他的用水器具。淋浴器采用即時啟、閉的腳踏或感應(yīng)式手動控制裝置。

2.5 給水管材及附件

建筑給水系統(tǒng)的低區(qū)由市政供水，管材全部采用PPR冷水管，中高區(qū)加壓供水部分立管及橫干管采用鋼塑復(fù)合管，橫支管采用PPR冷水管。鋼塑復(fù)合管采用絲扣連接，PPR管采用熱熔連接。接廚房灶臺的管道采用不銹鋼給水管及管件。給水管道上閥門均采用閥芯為銅質(zhì)的截止閥。上述給水管材及附件承壓能力強(qiáng)，內(nèi)壁光滑，供水阻力小，可有效防止管網(wǎng)漏損以及管道對供水造成的二次污染[5]。地下不采暖樓層的給水管道均用橡塑保溫，以防夏季結(jié)露。

建筑內(nèi)的所有水箱和水池(包括生活給水箱、熱水儲水箱、消防水池等)均設(shè)置溢流水位報警和自動切斷供水的功能，防止進(jìn)水管道故障時水池和水箱長時間排水造成水資源的浪費[6]。

3 排水系統(tǒng)

3.1 地上污廢水排水系統(tǒng)

主樓及附樓的排水系統(tǒng)均采用雨污分流、廢污合流制。辦公主樓部分采用雙立管系統(tǒng)，設(shè)置專用通氣立管，附樓部分因建筑層數(shù)較少，采用單立管系統(tǒng)，設(shè)置伸頂通氣管。建筑內(nèi)公共衛(wèi)生間因設(shè)置衛(wèi)生器具較多，排水立管分散設(shè)置在衛(wèi)生間的端角隱蔽位置，且靠近排水量最大的大便器，以保證排水路線最短和排水順暢，并且，排水立管分散設(shè)置可以使排水橫支管不需設(shè)置環(huán)形通氣管道，減少對建筑內(nèi)裝修效果的影響[7]。圖3為衛(wèi)生間給排水管道布置示意圖。衛(wèi)生間與廚房的排水立管及排水出戶管道相互獨立，在建筑室外分別設(shè)置化糞池和隔油池。衛(wèi)生間排水經(jīng)過化糞池處理后、廚房排水經(jīng)過隔油池處理后均排入市政排水管道。

圖3 建筑內(nèi)衛(wèi)生間給排水詳圖

3.2 地下污廢水排水系統(tǒng)

本建筑的地下樓層設(shè)置有換熱站、生活水泵房、消防水泵房的設(shè)備間，在設(shè)備間內(nèi)均設(shè)有排水溝及集水坑，集水坑內(nèi)設(shè)有污水泵，采用壓力排水系統(tǒng)排除平時檢修水及事故排放水。地下廢水排水系統(tǒng)與地上污廢水排水系統(tǒng)相互獨立，采用單獨的出戶管道排出室外。附樓的地下1層使用功能為展廳，設(shè)有公共衛(wèi)生間，因衛(wèi)生間污水雜物較多且異味嚴(yán)重，采用一體化污水提升設(shè)備排除，設(shè)備采用全自動智能化運行并密封，水泵與污物隔離。

3.3 雨水排水系統(tǒng)

本建筑的外立面為玻璃幕墻，無法設(shè)置雨水排水溢流口和管道，所以主樓和附樓均采用雨水內(nèi)排水系統(tǒng)。主樓屋面面積較小，采用重力流雨水排水系統(tǒng)；附樓的建筑屋面面積較大，為了減少管道布置對建筑層高和室內(nèi)環(huán)境的影響，采用壓力流雨水排水系統(tǒng)。根據(jù)《建水規(guī)》4.9.9條要求，建筑屋面排水口及雨水排水管按照50年重現(xiàn)期的雨水量設(shè)計。

3.4 排水系統(tǒng)管材及附件

地上排水系統(tǒng)的立管，出戶管采用柔性機(jī)制排水鑄鐵管，采用配套管件連接；排水橫管采用普通U-PVC塑料管，采用粘接方式。雨水管采用鍍鋅鋼管，采用絲接方式。地下壓力污水排水管及出戶管等均采用柔性機(jī)制排水鑄鐵管，采用配套管件連接。排水立管的檢查口安裝在距地面1.0 m處，檢查口的方向方便檢修，暗裝立管在檢查口處設(shè)檢修門。排水出戶管道穿越地下室、地下構(gòu)筑物外墻，設(shè)置有防水套管。

4 消防系統(tǒng)

本建筑設(shè)置了消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)四種消防設(shè)施。主要消防系統(tǒng)設(shè)置場所及設(shè)計參數(shù)見表3。

表3 消防系統(tǒng)設(shè)計場所及設(shè)計參數(shù)

注：本建筑的設(shè)計時間為2012年，用水量標(biāo)準(zhǔn)選擇執(zhí)行《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB5045-95)

本建筑由唐山市自來水公司提供兩路市政供水，市政接口分別位于衛(wèi)國路和新華道上，市政供水管徑為200 mm，供水壓力為0.26 MPa，滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室外消防用水量要求。因此建筑消防水池僅儲存室內(nèi)消防用水量，設(shè)置于附樓地下2層，消防水池有效容積為560 m3，分為可獨立使用的兩格。

4.1 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

建筑的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的供水，由設(shè)在附樓地下2層的消防水泵房統(tǒng)一供給，消防水泵供給壓力為1.2 MPa。在整個建筑內(nèi)(地上和地下)管網(wǎng)水平及豎向成環(huán)布置。主樓1-7層、附樓、地下1層和2層的室內(nèi)消火栓管網(wǎng)，由消火栓水泵出水管經(jīng)減壓閥組減壓后供給，減壓閥組選用可調(diào)式比例減壓閥，閥后壓力0.7 MPa。建筑主樓8-17層由消防水泵出水管直接供給，供應(yīng)壓力仍為1.2 MPa。

主樓屋頂設(shè)有消防水箱間，消防水箱有效體積18 m3，消防水箱的出水分為兩路：一路管道經(jīng)過穩(wěn)壓設(shè)施增壓穩(wěn)壓后與主樓17層的消防橫干管相連接，另一路管道與位于主樓7層的消防橫干管相連接，實現(xiàn)消防系統(tǒng)的穩(wěn)壓。穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)備參數(shù)見表4。

表4 消防穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

4.2 自動噴水滅火系統(tǒng)

在整個建筑內(nèi)，除電氣設(shè)備用房外均設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，設(shè)置危險等級為中危II級，噴水強(qiáng)度為8 L/(min·m2)，作用面積160 m2。主樓的地下1層及整個建筑的地下2層為汽車庫，未設(shè)置任何的采暖設(shè)置，因此采用預(yù)作用自動噴水滅火系統(tǒng)；主樓地上部分、附樓地下1層及地上部分設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)，作為冬季供暖設(shè)置，因此采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。

建筑自噴系統(tǒng)的供水，由設(shè)在附樓地下2層的消防水泵房統(tǒng)一供給，供給壓力為1.3 MPa，報警閥組均設(shè)置在消防水泵房內(nèi)，并保證每個報警閥組控制的噴頭數(shù)不超過800個。為了防止自噴系統(tǒng)配水管道工作壓力大于1.2 MPa，配水支管工作壓力大于0.4 MPa，在地下2層至10層的自噴配水主管上均設(shè)有減壓孔板。

4.3 大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)

本建筑附樓的中庭高度大于12 m，不宜設(shè)置普通的自噴系統(tǒng)，因此采用大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)作為消防設(shè)施。主動噴水系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)型自動掃描射水高空水炮、電磁閥、ZSD紅外線探測組件、水流指示器、信號閘閥、末端試水裝置等組成，可以自動監(jiān)視保護(hù)范圍內(nèi)的一切火情，一旦發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)的紅外探測組件可以向消防控制中心發(fā)出火警信號，并報告發(fā)生火災(zāi)的準(zhǔn)確位置，自動開啟系統(tǒng)，噴水滅火。主動噴水滅火系統(tǒng)與普通自噴系統(tǒng)共用消防供水泵，管網(wǎng)平時壓力由主樓屋頂?shù)母呶幌浪浔ＷC。

4.4 氣體滅火系統(tǒng)

主樓地下1層的變配電室，不宜設(shè)置水滅火裝置，因此采用無管網(wǎng)的七氟丙烷預(yù)制氣體滅火系統(tǒng)。氣體滅火的設(shè)計濃度8%，設(shè)計噴放時間不大于10 s。一個防護(hù)區(qū)的面積不大于500 m2，且容積不大于1 600 m3，圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強(qiáng)不低于1 200 Pa，凈高的2/3以上設(shè)置泄壓口。

預(yù)制滅火系統(tǒng)設(shè)置自動控制和手動控制兩種啟動方式。當(dāng)工作人員進(jìn)入防護(hù)區(qū)時，能將滅火系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為手動控制方式；人員離開時，能恢復(fù)為自動控制方式。防護(hù)區(qū)內(nèi)外設(shè)置手動、自動控制狀態(tài)的顯示裝置。

5 結(jié)語

唐山市總工會職工文化活動中心為一類高層綜合樓，對給排水設(shè)計內(nèi)容和使用安全性要求較高，因建筑功能分區(qū)復(fù)雜，所以設(shè)計內(nèi)容也有不同于其他項目的特點。本文通過對給排水各系統(tǒng)、消防系統(tǒng)設(shè)計情況的介紹和分析，希望能為規(guī)模相似的一類高層公共建筑提供一些設(shè)計參考。

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