博物館建筑給水排水設(shè)計(jì)探析

任巍

摘 要：給水排水設(shè)計(jì)是博物館建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。其設(shè)計(jì)不僅要達(dá)到節(jié)水節(jié)能、實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的目的，更為重要的是在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)手段，提升博物館建筑整體防水安全性能，有效避免藏品遇水受損的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：博物館建筑;給水;排水;防水

水是人們生活中必不可少的物質(zhì)資源，其在各類建筑中的重要性也不言而喻。無(wú)論是給水系統(tǒng)還是排水系統(tǒng)，均是建筑中不可或缺的重要組成部分。近些年，隨著我國(guó)綠色建筑設(shè)計(jì)理念的不斷推行，節(jié)水與水資源的高效利用是衡量綠色建筑評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。如果建筑給水排水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，不但會(huì)影響建筑的正常使用以及建筑內(nèi)人員的日常生活或工作，而且還會(huì)導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，甚至?xí)斐蔁o(wú)法彌補(bǔ)的損失。尤其是作為藏品保存重要場(chǎng)所的博物館建筑，相比于一般建筑具有更為嚴(yán)格的給水排水設(shè)計(jì)要求。因?yàn)樗畷?huì)給博物館藏品帶來(lái)極大的危害，不管是有機(jī)質(zhì)地藏品還是無(wú)機(jī)質(zhì)地藏品，遇水均可能導(dǎo)致不同程度的損害。因此，博物館建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要遵循綠色環(huán)保的理念，實(shí)現(xiàn)水資源高效利用，在滿足建筑實(shí)際使用功能需求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)通過(guò)科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)手段，結(jié)合防水構(gòu)造措施，有效避免藏品遇水受損的風(fēng)險(xiǎn)，則是博物館建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，具有極其重要的研究?jī)r(jià)值。

1 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

博物館建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要滿足生活用水、消防用水、綠化用水的基本要求，還應(yīng)根據(jù)博物館各區(qū)域的實(shí)際功能需求，滿足工藝用水的要求，并按照不同的使用功能對(duì)水質(zhì)、水量、水溫、水壓等進(jìn)行科學(xué)合理確定。博物館建筑供水水源主要由市政供應(yīng)，給水系統(tǒng)包括生活給水系統(tǒng)、飲水系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)等。

生活給水系統(tǒng)主要為博物館觀眾和工作人員提供衛(wèi)生清潔等用水，其用水定額應(yīng)按照國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2019年發(fā)布的《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）規(guī)定（表1）①，并結(jié)合博物館實(shí)際使用需求以及淡旺季觀眾數(shù)量的變化情況等因素進(jìn)行合理測(cè)算。為實(shí)現(xiàn)有效供水、節(jié)約能源、提高水資源使用效率的目的，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際市政供水壓力情況，可采用變頻調(diào)速泵組進(jìn)行加壓供水，但要提供穩(wěn)定的供電保障，確保其持續(xù)、安全運(yùn)行。并且對(duì)水質(zhì)也要進(jìn)行二次供水消毒處理，以保證供水質(zhì)量。此外，衛(wèi)生器具也應(yīng)選用節(jié)水、衛(wèi)生等性能良好的器具，如衛(wèi)生間的洗手盆可采用具有自動(dòng)感應(yīng)或延時(shí)自閉功能的水嘴，小便器可采用具有自動(dòng)感應(yīng)或延時(shí)自閉功能的沖洗閥，坐便器的沖洗水箱可設(shè)置大、小便自動(dòng)分檔節(jié)水裝置，蹲便器可采用自動(dòng)感應(yīng)式或延時(shí)自閉式?jīng)_洗閥，以達(dá)到限流節(jié)水、降低水資源浪費(fèi)、衛(wèi)生舒適的目的。

飲水系統(tǒng)主要為觀眾和博物館工作人員提供飲用水?？稍诓┪镳^公眾區(qū)域內(nèi)合理設(shè)置觀眾飲水裝置，采用獨(dú)立的管道直飲水系統(tǒng)，并通過(guò)終端凈水處理設(shè)備對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化處理，為觀眾提供便利的直飲水服務(wù)，更好地滿足觀眾的飲水需求。博物館辦公區(qū)域可采用電開水器供應(yīng)熱水，水質(zhì)亦需經(jīng)過(guò)凈化處理。此外，在餐廳、茶室等為觀眾提供餐飲服務(wù)的場(chǎng)所內(nèi)也應(yīng)設(shè)置熱水供應(yīng)裝置。博物館生活熱水系統(tǒng)的熱源主要由市政熱力供給，結(jié)合博物館實(shí)際使用需求，宜采用集中供應(yīng)熱水的方式，并設(shè)置熱水循環(huán)系統(tǒng)，為博物館提供生活熱水供應(yīng)。中水系統(tǒng)主要供綠化灌溉、室內(nèi)沖廁等使用，其水源可來(lái)源于市政中水管道，也可利用中水回收處理系統(tǒng)對(duì)雨水及生活廢水收集后，再進(jìn)行相應(yīng)處理作為中水使用，以達(dá)到水資源循環(huán)利用的目的。凈水系統(tǒng)主要為滿足博物館文物修復(fù)的實(shí)際使用需求，如在書畫修復(fù)時(shí)為了避免水中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)其產(chǎn)生破壞，需要使用純凈水。消防供水系統(tǒng)的水源由市政給水管道提供，并在建筑內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置消防水池。消防供水系統(tǒng)主要為室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、大空間智能主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等提供消防用水。室外消火栓系統(tǒng)可由市政給水管道直接供水，其余消防系統(tǒng)可由消防水池供水。消防水池的有效容積應(yīng)根據(jù)博物館建筑內(nèi)不同功能區(qū)域的各類消防系統(tǒng)在火災(zāi)中同時(shí)使用的情況下進(jìn)行綜合分析、合理測(cè)算，確保其滿足實(shí)際使用需求，以便及時(shí)有效地為消防系統(tǒng)提供用水資源。

給水泵在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，而且還會(huì)通過(guò)給水管道在建筑內(nèi)傳播，并形成固體傳聲。因此，應(yīng)采取合理有效的措施來(lái)降低振動(dòng)和噪聲對(duì)博物館建筑室內(nèi)環(huán)境造成的不利影響。如在博物館建筑功能布局上應(yīng)將給水泵房設(shè)置于建筑地下層，與其他功能用房相對(duì)獨(dú)立布置，并采取相應(yīng)的隔聲、吸聲措施;水泵機(jī)組應(yīng)盡量選用低噪聲機(jī)組，而且機(jī)組還應(yīng)采取基礎(chǔ)減振措施，吸水管和出水管也要設(shè)置柔性減振裝置;泵房?jī)?nèi)的給水管道要采用隔振支架，管道在穿過(guò)墻體、樓板時(shí)應(yīng)采取隔聲、吸聲措施，以防止剛性連接造成建筑內(nèi)固體傳聲的現(xiàn)象。

2 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

博物館建筑的排水原則與其他建筑相同，均按照生活排水與雨水分流的原則，排水系統(tǒng)主要包括生活排水系統(tǒng)、雨水排水系統(tǒng)以及消防排水系統(tǒng)。

生活排水系統(tǒng)采用污水與廢水合流排放的原則，生活污水、廢水經(jīng)過(guò)處理后可排放至市政污水管道。但博物館建筑內(nèi)餐廳的廚房排水中含有較多的油垢，應(yīng)設(shè)置油水分離裝置進(jìn)行處理后方可排放。文物修復(fù)室、書畫裝裱室、文保實(shí)驗(yàn)室等用房因?yàn)槭褂霉δ艿奶厥庑?，排水中含有化學(xué)腐蝕性成分，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，還會(huì)危及人體健康。因此，這些功能用房的排水應(yīng)單獨(dú)排放，并采取有效的技術(shù)措施進(jìn)行處理，使排水符合國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，排水管道也應(yīng)選用耐腐蝕性能良好的管道。有些博物館將藏品庫(kù)房以及部分展廳設(shè)置在地下層或半地下層，如果未采取有效的排水措施，則會(huì)存在藏品遇水受損的風(fēng)險(xiǎn)。因此，要結(jié)合地下或半地下藏品庫(kù)房、展廳的實(shí)際位置，在鄰近部位設(shè)置性能穩(wěn)定的地坪排水裝置，保證其排水效能，而且排水管也要單獨(dú)排向室外，并防止出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象，以避免水漬對(duì)藏品的損害。另外，為了更好地滿足衛(wèi)生要求，可根據(jù)博物館建筑自身特點(diǎn)，在衛(wèi)生間排水系統(tǒng)中宜設(shè)置伸頂通氣裝置。

博物館建筑雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是屋面雨水排水設(shè)計(jì)，在《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）中明確了各類建筑屋面雨水排水管道工程的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期數(shù)值（表2）①。因博物館建筑是保存藏品的重要場(chǎng)所，屬于重要公共建筑，其屋面雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不應(yīng)小于10年，總排水能力也不應(yīng)小于50年重現(xiàn)期的雨水量。

博物館屋面雨水排水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是選用適宜的排水系統(tǒng)以及排水方式，以確保屋面雨水能夠迅速有效地排放至室外雨水管道。屋面雨水排水系統(tǒng)以及排水方式應(yīng)根據(jù)博物館建筑屋面的結(jié)構(gòu)形式、建筑內(nèi)各功能用房布局、博物館所處地區(qū)的氣候條件等因素進(jìn)行綜合分析后合理確定。目前，在各類建筑中運(yùn)用比較廣泛的屋面雨水排水系統(tǒng)主要為重力流雨水排水系統(tǒng)和虹吸式雨水排水系統(tǒng)。其中，重力流雨水排水系統(tǒng)是一種較為傳統(tǒng)的屋面雨水排水方式，主要由重力流雨水斗、立管、排水管等部件構(gòu)成。其基本工作原理為：屋面雨水通過(guò)雨水斗收集后經(jīng)過(guò)立管并利用重力作用進(jìn)行自流排放。這種排水系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：空氣會(huì)占據(jù)立管的部分空間，使立管不能呈滿流狀態(tài)，導(dǎo)致立管內(nèi)部的有效使用斷面減少，當(dāng)遇到強(qiáng)度較大的降雨時(shí)，如果實(shí)際雨水流量超過(guò)系統(tǒng)所能承受的排水流量范圍，則會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的壓力波動(dòng)，從而導(dǎo)致立管遭到破壞，存在一定的安全隱患。而且重力流雨水排水系統(tǒng)需要設(shè)置排水管道較多，還要在雨水天溝設(shè)置較大的排水坡度，會(huì)對(duì)建筑構(gòu)造和室內(nèi)空間利用造成不利影響。虹吸式雨水排水系統(tǒng)主要由虹吸雨水斗、立管、排水管等部件組成。其基本工作原理為：當(dāng)降雨量較小時(shí)，這種排水系統(tǒng)的排水方式與重力流雨水排水系統(tǒng)一致。但當(dāng)降雨量較大且屋面雨水超過(guò)雨水斗高度時(shí)，雨水斗會(huì)自動(dòng)將空氣隔離，使立管中保持滿流狀態(tài)并形成負(fù)壓，從而產(chǎn)生虹吸作用，確保屋面雨水在管道內(nèi)負(fù)壓抽吸的狀態(tài)下迅速排放。虹吸式雨水排水系統(tǒng)排水量大，排水效能優(yōu)于重力流雨水排水系統(tǒng)，可以滿足較強(qiáng)降雨量的排放需求。而且雨水天溝不需設(shè)置排水坡度，雨水斗、管道設(shè)置數(shù)量相對(duì)較少，布置更為靈活，可有效降低對(duì)建筑空間的影響，比較適合一些屋面面積大且屋面構(gòu)造較為復(fù)雜的博物館建筑。而對(duì)于展廳、藏品庫(kù)房等部位的屋面雨水排水方式應(yīng)采用外排水系統(tǒng)，其屋面雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的數(shù)值也要相應(yīng)提高，來(lái)有效提升屋面防水性能，降低藏品遇水受損的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為減少屋面雨水積水，避免出現(xiàn)屋面漏水等現(xiàn)象，可結(jié)合博物館建筑屋面雨水排水系統(tǒng)、排水方式以及屋面構(gòu)造形式等實(shí)際情況，合理設(shè)置雨水溢流口、溢流管等溢流設(shè)施，保障屋面雨水排水的安全性。

為及時(shí)、有效排放消防廢水，可在消防電梯井基坑的底部或鄰近部位合理設(shè)置消防排水集水池，其有效容積通常不小于2立方米。此外，還應(yīng)選用排水性能良好、便于日常維護(hù)管理的消防排水泵，如潛水排水泵，以便更好地提升排水效能。

3 防水設(shè)計(jì)

水會(huì)對(duì)博物館藏品帶來(lái)極大危害，尤其是展廳、藏品庫(kù)房等藏品保存場(chǎng)所的墻面、頂棚、地面如果出現(xiàn)積水、滲水的現(xiàn)象，將導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境的相對(duì)濕度失去穩(wěn)定性，而且還易產(chǎn)生霉菌，甚至蟲害，對(duì)藏品的安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。特別是新建、改建和擴(kuò)建的博物館應(yīng)在建筑功能布局、建筑內(nèi)給水排水管道設(shè)置、消防系統(tǒng)的選用等方面對(duì)防水問(wèn)題給予重點(diǎn)考慮，并采取科學(xué)合理的措施，來(lái)有效提升博物館建筑整體防水性能，避免對(duì)藏品保存環(huán)境造成不利影響。

3.1 合理布局建筑功能

在博物館建筑功能布局上應(yīng)結(jié)合建筑所處地區(qū)的地下水位實(shí)際情況，合理布局藏品庫(kù)房位置，特別是處于地下水位較高地區(qū)的博物館建筑，不宜將藏品庫(kù)房設(shè)置于地下層，以減少漏水、返潮現(xiàn)象的發(fā)生;衛(wèi)生間、飲水間、用水機(jī)房等可能存在滲水、漏水、積水等隱患的用房不應(yīng)設(shè)置在展廳、藏品庫(kù)房等藏品保存場(chǎng)所的上層或同層鄰近位置;用水消防的功能用房也盡量不設(shè)置于展廳、藏品庫(kù)房上層或同層鄰近位置，但往往在實(shí)際建筑功能布局中很難避免，所以還應(yīng)合理設(shè)置有效的防水構(gòu)造以及排除積水的措施，來(lái)防止藏品因遇水導(dǎo)致受損現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 合理設(shè)置給水排水管道

建筑內(nèi)的給水管道、排水管道也要合理設(shè)置。給水管道與排水管道的間距應(yīng)適宜，平行埋設(shè)不應(yīng)小于0.5米，交叉埋設(shè)要保持在0.15米以上，并且給水管道還要設(shè)置于排水管道之上;同時(shí)，給水、排水管道不應(yīng)穿過(guò)計(jì)算機(jī)房、通信機(jī)房、變配電機(jī)房、電梯機(jī)房、圖書資料庫(kù)等遇水易造成損壞或發(fā)生安全事故的用房，更不要敷設(shè)于展廳、藏品庫(kù)房?jī)?nèi)，避免影響藏品的安全;給水、排水管道以及消防給水管道的接口處應(yīng)采取有效的連接方式，保證其牢固、嚴(yán)密、不滲漏，而且給水管道還應(yīng)設(shè)置防結(jié)露絕熱層，排水管道也應(yīng)根據(jù)建筑特性及使用要求，采取合理有效的防結(jié)露措施。

3.3 合理選用消防系統(tǒng)

應(yīng)在結(jié)合藏品的材質(zhì)類別、各類功能用房的特點(diǎn)及位置等因素進(jìn)行綜合考量的基礎(chǔ)上，合理選用消防系統(tǒng)。如收藏紙質(zhì)、絲織品等遇水即造成損害的藏品的庫(kù)房以及計(jì)算機(jī)房、通信機(jī)房、變配電機(jī)房、圖書資料庫(kù)等用房應(yīng)采用氣體滅火系統(tǒng);而展廳、藏品庫(kù)房如果采用預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)等以水為滅火劑的滅火系統(tǒng)時(shí)，對(duì)水敏感的藏品則應(yīng)設(shè)置密封且具有防水特點(diǎn)的展具、藏具進(jìn)行防護(hù)，以提升藏品的防水安全性能。

3.4 采取科學(xué)有效的防水措施

在博物館建筑設(shè)計(jì)中可采用適當(dāng)提高展廳、藏品庫(kù)房地面標(biāo)高的方法，可在一定程度上起到降低積水隱患的作用。當(dāng)展廳、藏品庫(kù)房設(shè)置在無(wú)地下層的建筑首層時(shí)，其地面應(yīng)采取防水、防潮、防結(jié)露等措施;而當(dāng)展廳、藏品庫(kù)房設(shè)置于建筑半地下層、地下層時(shí)，室內(nèi)的墻面、地面也要采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以避免水患、潮濕、結(jié)露等對(duì)藏品保存環(huán)境造成的不利影響，并且地下層應(yīng)按照一級(jí)防水的要求進(jìn)行防水設(shè)計(jì)。樓面也應(yīng)在滿足實(shí)際使用功能的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置防水層，樓面防水層可選用在0.6兆帕以上的水壓下不滲水，且具有較好的抗?jié)B、防水性能的防水混凝土作為防水材料。此外，博物館建筑屋面應(yīng)確保不出現(xiàn)滲漏、積水的現(xiàn)象，其防水等級(jí)應(yīng)為Ⅰ級(jí)，需根據(jù)建筑造型、屋面實(shí)際使用功能及排水系統(tǒng)的選擇、外部環(huán)境條件等因素，合理確定防水使用年限、設(shè)防要求、防水構(gòu)造層次等，并選用耐老化、耐腐蝕、耐候性強(qiáng)的防水材料，結(jié)合科學(xué)縝密的施工工藝措施，構(gòu)建有效的屋面整體防水體系。

4 結(jié)語(yǔ)

博物館建筑作為藏品保存的重要場(chǎng)所，具有比一般公共建筑更為嚴(yán)格的給水排水設(shè)計(jì)要求。其設(shè)計(jì)不僅要達(dá)到節(jié)水節(jié)能、實(shí)現(xiàn)水資源高效利用的目的，更為重要的是在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上，采取科學(xué)合理的防護(hù)措施，提升博物館建筑整體防水安全性能，有效避免藏品遇水受損的風(fēng)險(xiǎn)，以確保其保存環(huán)境的穩(wěn)定性。