某市為民服務(wù)中心給排水設(shè)計(jì)探析

朱 澤 榮

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030013)

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建筑給排水新的技術(shù)、設(shè)備及材料不斷完善，人們對建筑給排水工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。而市服務(wù)中心屬于綜合性民用建筑，其給排水設(shè)計(jì)直接關(guān)系到公眾生活。在設(shè)計(jì)之初設(shè)計(jì)人員應(yīng)該本著適用性、經(jīng)濟(jì)性與安全性原則，尋求最佳的給排水設(shè)計(jì)方案，令施工圖紙貼合實(shí)際，達(dá)到功能要求。

1 工程概述

某市為民服務(wù)中心建筑面積為19 998.76 m2，其中地上建筑面積為17 179.04 m2，地下建筑面積為2 819.72 m2。地下1層為地下車庫及變配電室、消防水泵房等設(shè)備用房，層高為4.5 m；地上1層～4層為服務(wù)性用房，層高為4.5 m～6.0 m，其中一層中廳挑高空間為16.5 m。本工程建筑高度為22.3 m，室內(nèi)外高差為0.3 m。本工程為多層公共建筑，建筑體積大于5萬m3。

2 消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程按同時(shí)著火次數(shù)一次設(shè)計(jì)，由項(xiàng)目南側(cè)引入一根DN150市政給水管。依據(jù)GB 50974—2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(以下簡稱《消水規(guī)》)中要求用作兩路消防供水的市政給水管網(wǎng)至少有兩條輸水干管由市政給水管網(wǎng)輸水，本工程無法滿足兩路市政供水。室內(nèi)外消防用水均需要設(shè)置消防水池儲(chǔ)水，消防水泵房設(shè)在該樓地下東南側(cè)。

依據(jù)《消水規(guī)》，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為40 L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為15 L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2 h，一次火災(zāi)設(shè)計(jì)室內(nèi)外消火栓用水量為396 m3。

依據(jù)GB 50084—2017自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡稱《噴規(guī)》)，該樓除樓梯間、變配電室等部位、大于12 m的空間及不能用水撲救的場所外，其余部位均設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭保護(hù)。防火卷簾均采用耐火極限不小于3 h(以背火面溫升為判定條件)的復(fù)合式防火卷簾，因此在其兩側(cè)不設(shè)噴頭保護(hù)。

本工程采用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，地下車庫按中危險(xiǎn)Ⅱ級設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度8 L/(min·m2)，作用面積160 m2。其余部分按中危險(xiǎn)Ⅰ級設(shè)置，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度6 L/(min·m2)，作用面積160 m2。最不利噴頭工作壓力0.1 MPa。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量35 L/s?；馂?zāi)延續(xù)時(shí)間1 h，一次火災(zāi)設(shè)計(jì)自動(dòng)噴水系統(tǒng)用水量為126 m3。

依據(jù)CECS 263—2009大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程(以下簡稱《大噴規(guī)》)，對于凈空高度超過12 m的中廳及建筑南側(cè)的中空部位，可采用以下兩種設(shè)計(jì)方案：大空間智能滅火裝置和自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置。

兩種方案基本設(shè)計(jì)參數(shù)對比如表1，表2所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火裝置基本設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 標(biāo)準(zhǔn)型自動(dòng)掃描射水高空水炮裝置基本設(shè)計(jì)參數(shù)

1)若采用大空間智能滅火裝置，管段負(fù)荷的最大同時(shí)開啟噴頭數(shù)大于16個(gè)，管段設(shè)計(jì)流量為80 L/s，標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火噴頭標(biāo)準(zhǔn)工作壓力為0.25 MPa。依據(jù)《大噴規(guī)》，大空間智能滅火裝置采用1對1控制形式，即1個(gè)智能型探測組件控制1個(gè)噴頭，管段設(shè)計(jì)流量可采用45 L/s。 噴頭安裝在16 m處，噴頭的系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力需50 m，計(jì)算所得此處不屬于整個(gè)自噴系統(tǒng)最不利點(diǎn)處，水泵揚(yáng)程不受影響。

2)若采用自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火裝置，管段負(fù)荷的最大同時(shí)開啟噴頭數(shù)為8個(gè)，管段設(shè)計(jì)流量40 L/s，高空水炮標(biāo)準(zhǔn)工作壓力為0.6 MPa。高空水炮安裝在16 m處，系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力需80 m。因與自動(dòng)噴水系統(tǒng)管網(wǎng)合用消防水泵，此處變?yōu)檎麄€(gè)系統(tǒng)最不利點(diǎn)處，水泵揚(yáng)程會(huì)增加。另外，中廳為圓形不規(guī)則平面，并有拐角等玻璃幕墻，且設(shè)有自動(dòng)扶梯，若采用自動(dòng)掃描射水高空水炮，其噴射范圍內(nèi)存在死角。而該建筑又為人員密集場所，消防水炮工作壓力為0.6 MPa，滅火時(shí)會(huì)對人員造成一定的傷害。

通過以上兩種方案的比對，本工程中廳處采用大空間智能滅火裝置。同時(shí)大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)所采用加壓水泵、屋頂水箱、水泵結(jié)合器均和自動(dòng)噴水系統(tǒng)管網(wǎng)合用。這樣一來，不僅自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的用水量可大大減少，合用系統(tǒng)后還可以節(jié)省工程投資。

3 濕陷性場所消防給水泵房及消防水池設(shè)計(jì)

本工程消防水池有效儲(chǔ)水容積為558 m3。由于場地原因消防水池設(shè)置在該樓東側(cè)距離消防水泵房約20 m外的室外停車場地下。為滿足《消水規(guī)》5.1.12條“一組消防水泵，吸水管不應(yīng)少于兩條的要求”。在消防水泵房設(shè)凈尺寸為10 000 mm×1 700 mm的消防取水井，可以滿足每臺水泵單獨(dú)吸水。因建筑造型的需要，建筑外側(cè)4 m范圍內(nèi)設(shè)有柱子，使消防取水井不能貼臨消防水泵房設(shè)置。

依據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，本工程場地為Ⅰ級非自重濕陷性黃土。消防水泵房應(yīng)按乙類建筑確定防護(hù)距離。依據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范5.1.1條和5.2.4 條，要求在防護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的地下管道做檢漏管溝和檢漏井設(shè)計(jì)，且埋地管道和水池等與建筑物之間的防護(hù)距離不宜小于5 m，當(dāng)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取與建筑物相應(yīng)的防水措施。消防水池吸水管一般設(shè)置水池底部，埋設(shè)深度較深，無論采用檢漏管溝還是采用套管代替檢漏管溝，不僅土方開挖量大，施工難度大，檢漏井無法設(shè)置，而且后期檢修及維護(hù)均存在一定難度。筆者認(rèn)為在吸水井及消防水泵房之間可以做空腔代替檢漏管溝，可以有效解決施工難度大問題，同時(shí)也給管道檢修維護(hù)帶來了便利，見圖1。

4 雨水回收與利用設(shè)計(jì)

隨著城市化的快速發(fā)展，國家及山西省推出了《綠建建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》《海綿城市技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)措施》及《建筑與小區(qū)雨水控制及利用工程技術(shù)規(guī)范》等多項(xiàng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及政策。依據(jù)住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳、國家發(fā)展改革委辦公廳、國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局辦公室《關(guān)于在政府投資公益性建筑及大型公共建筑建設(shè)中全面推進(jìn)綠色建筑行動(dòng)的通知》(建辦科[2014]39號)文件的要求，本項(xiàng)目屬于大型公共建筑項(xiàng)目需要按綠色2星級建筑設(shè)計(jì)。

由于該市水資源匱乏，為水源型缺水且無城市再生水供應(yīng)的地區(qū)，而且該建筑屬于建筑面積小于5萬m2的公共建筑，故不適用建設(shè)回收污水的中水處理設(shè)施。

依據(jù)GB 50555—2010民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5.2.2條收集回用系統(tǒng)宜用于年降雨量大于400 mm的地區(qū)，并應(yīng)優(yōu)先采用屋面雨水收集回用方式。受夏季太平洋副熱帶高壓影響，多偏南和東南氣流，氣候炎熱，雨量較集中，該市境內(nèi)年平均降水量為428.8 mm。因此該項(xiàng)目采用雨水回收與利用系統(tǒng)，收集較為清潔的屋面雨水，將處理后的雨水用于綠化澆灑、道路沖洗。

雨水回收利用流程見圖2。

雨水回收與利用計(jì)算如下：

屋面雨水徑流系數(shù)Ψ=0.9，收集雨水屋面面積1 800 m2，雨水收集回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期1年～2年，1年重現(xiàn)期最大日降雨厚度為82 mm。

日雨水徑流量為：

W=10ψhF=10×0.9×82×1 800/10 000=132.84 m3。

棄流雨水量按2 mm初期徑流雨水棄流，則棄流雨水量為：

W=10δF=10×2×1 800/10 000=3.6 m3。

蓄水池的有效容積為：

V=132.84-3.6=129.24 m3。

雨水回用系統(tǒng)的主要影響因素應(yīng)包括：雨水蓄存設(shè)施的有效儲(chǔ)水容積、匯水面日徑流量和用戶的用水能力。由于用于雨水回用系統(tǒng)的用水量為27.6 m3/d，最大日用水量不足雨水徑流總量的40%，因此按雨水回用系統(tǒng)的日用水量的3倍取值，即蓄水池的有效容積取82.8 m3。在場地西側(cè)設(shè)103.68 m3模塊式雨水收集池，尺寸為9.6 m×6.0 m×1.8 m(H)。

采用雨水回收與利用設(shè)計(jì)，減少了外排雨水的總量，有效控制發(fā)展區(qū)內(nèi)雨水徑流量，節(jié)約了市政自來水的用水量。滿足了海綿城市建設(shè)、綠色建筑設(shè)計(jì)及節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。

5 結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，科技的進(jìn)步，節(jié)能觀念的增強(qiáng)，對建筑給排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求。除采用環(huán)保的材料外，還要求設(shè)計(jì)中增加節(jié)能的理念，減少能量的消耗，如設(shè)置消耗小的閥門、屋頂鋪設(shè)太陽能節(jié)能板等措施，以及建設(shè)海綿城市的要求。通過在實(shí)踐中努力創(chuàng)新，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使市民服務(wù)中心給排水設(shè)計(jì)達(dá)到了一個(gè)斬新的平臺，保證了各系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、高效、安全穩(wěn)定地投入運(yùn)行。