中學(xué)給排水設(shè)計(jì)若干問題的探討

羅榮嶸

0 引言

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市人口增速較快，為解決學(xué)生學(xué)位問題，近幾年各地政府大力興建各級(jí)學(xué)校。學(xué)校的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、安全性與建筑的實(shí)際使用功能息息相關(guān)，因而在設(shè)計(jì)過程中需要不斷優(yōu)化中學(xué)校園建筑給排水設(shè)計(jì)，如何合理地設(shè)計(jì)學(xué)校給排水系統(tǒng)變得尤為重要。消防設(shè)計(jì)水量的準(zhǔn)確、設(shè)備和管道布置的合理性，是設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)，可以使學(xué)生處于安全綠色環(huán)境內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)。但現(xiàn)階段中學(xué)校園建筑給排水設(shè)計(jì)中仍存在一定問題，需要采用高效可行的措施對(duì)這些問題加以優(yōu)化與完善，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 工程概況

本工程規(guī)劃總用地面積為67 097.7m，總建筑面積為80 000m，地上總建筑面積為66 000m，地下室建筑面積：14 000m。地上部分為6 棟單體建筑：其中1 號(hào)樓為行政綜合樓，地上6 層，消防建筑高度23.8m，主要功能為：報(bào)告廳、衛(wèi)生保健室、設(shè)備房、電子閱覽室、行政辦公室、教學(xué)辦公室等。2 號(hào)樓為實(shí)驗(yàn)樓，地上6 層，消防建筑高度23.8m，主要功能為：生物探究室、化學(xué)探究室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物實(shí)驗(yàn)室、物理探究室、物理實(shí)驗(yàn)室、儀器室、準(zhǔn)備室等。3、4 號(hào)樓為教學(xué)樓，地上6 層，消防建筑高度23.50m，主要功能為：架空活動(dòng)、合班教室、普通教室、年段辦公室等。5 號(hào)樓為體育館，地上2 層，消防建筑高度20.10m，主要功能為：游泳池、室內(nèi)體育館、體育器材室、設(shè)備房等。6 號(hào)樓（6A、6B）為學(xué)生宿舍樓，地上10 層，消防建筑高度37.80m，主要功能為：一層為廚房、食堂，2～10 層為宿舍和自習(xí)室。地下室為車庫和設(shè)備用房。

2 學(xué)校宿舍樓的冷熱給水管系統(tǒng)及管道布置

隨著人們生活水平的提高，近幾年新建的學(xué)生宿舍多數(shù)為獨(dú)立衛(wèi)生間。宿舍樓最常見的布置方式是居住區(qū)靠近走道，衛(wèi)生間布置在陽臺(tái)，宿舍的床位為上下鋪或者上床下桌的布置方式。如今家長(zhǎng)和學(xué)校也更關(guān)注學(xué)生在宿舍生活的安全性和舒適性。設(shè)計(jì)前期階段也聽取建設(shè)單位的意見，給水管道應(yīng)盡量避免出現(xiàn)在宿舍居住區(qū)內(nèi)，減少安全隱患。

本項(xiàng)目熱水采用空氣源熱泵為熱源的集中供熱熱水系統(tǒng)，屋面設(shè)置熱水箱、空氣源熱泵和加壓泵，冷水和熱水分區(qū)一致。屋面放置空氣源熱泵和熱水加壓泵的位置需避開宿舍居住區(qū)，布置在公共走道的上方。對(duì)于宿舍的給水管道布置做了兩個(gè)方案，比較給水系統(tǒng)分區(qū)和管道布置合理性與安全性。

方案一：2～6 層為加壓一區(qū)，采用下行上給的供水方式；7～10 層為加壓二區(qū)，采用上行下給的供水方式，熱水分區(qū)與冷水一致。為了讓給水管道不穿或少穿宿舍區(qū)，加壓一區(qū)的給水橫管在首層（餐廳）與供2～6 層各立管連接，熱水回水管在六層連接匯集；加壓二區(qū)的給水橫管在屋面與供7～10 層各立管連接，熱水回水管在七層連接匯集。方案一熱水系統(tǒng)示意圖如圖1 所示：

圖1 熱水系統(tǒng)示意圖

方案二：2～10 層為加壓供水，采用上行下給的供水方式，熱水分區(qū)與冷水一致。為了讓給水管道不穿宿舍區(qū)，冷熱水主管在屋面與各立管連接，熱水回水管在首層連接匯集。方案二熱水系統(tǒng)示意圖如圖2 所示。

圖2 方案二熱水系統(tǒng)示意圖

方案一分區(qū)較方案二更為合理，系統(tǒng)比較節(jié)能，2～6 層的宿舍熱水可以利用屋頂熱水箱的靜水壓力供水。但是加壓一區(qū)和加壓二區(qū)的熱水回水管會(huì)分別敷設(shè)在六層和七層，無法避免橫穿宿舍居住區(qū)。熱水管暴露在宿舍中，考慮到熱水管的漏水檢修和學(xué)生在不知情的情況下，會(huì)碰觸熱水管，存在較大的安全隱患。建設(shè)單位也有要求，需盡量避免熱水管道橫穿宿舍的情況。設(shè)計(jì)過程中也有考慮讓建筑專業(yè)配合在宿舍的墻角做局部吊頂，來隱藏橫穿宿舍的熱水管，此方案會(huì)增加不少造價(jià)，故被否決。

方案二給水系統(tǒng)為一個(gè)加壓區(qū)，相比于方案一較不節(jié)能，2～10 層的熱水均經(jīng)過屋頂?shù)臒崴訅罕眉訅汗┧?～6 層的熱水給水支管上再設(shè)置支管減壓閥，讓閥后壓力滿足設(shè)計(jì)要求。方案二的優(yōu)點(diǎn)是可以在不花大代價(jià)的前提下，避免所有的冷熱水管道橫穿宿舍居住區(qū)，大大提高了宿舍的安全性，消除安全隱患。冷熱水分區(qū)滿足規(guī)范要求，同時(shí)系統(tǒng)為一個(gè)分區(qū)，也節(jié)省了一部分管材，節(jié)省造價(jià)。

最后多方綜合比較，設(shè)計(jì)選擇了方案二的布管方式與給水分區(qū)形式。在設(shè)計(jì)中不僅需要考慮系統(tǒng)的合理性、經(jīng)濟(jì)性，更應(yīng)注重后期實(shí)際使用人群的安全性。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)想辦法規(guī)避存在安全隱患的地方，在學(xué)校設(shè)計(jì)中，安全第一始終放首位，在滿足安全的情況下，再考慮優(yōu)化系統(tǒng)，讓系統(tǒng)更節(jié)能、更經(jīng)濟(jì)。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室給水系統(tǒng)減壓設(shè)計(jì)

中學(xué)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是老師開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)，提高科學(xué)素質(zhì)的重要場(chǎng)所?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的試劑有酸和堿，有較強(qiáng)的腐蝕性。為了避免化學(xué)實(shí)驗(yàn)室由于水嘴出水壓力較高，造成實(shí)驗(yàn)室用水時(shí)發(fā)生濺水現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室的水嘴需要一個(gè)較為穩(wěn)定的壓力，利于學(xué)生的使用安全。根據(jù)《中學(xué)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中10.2.5 條“當(dāng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室給水水嘴的工作壓力大于0.02MPa，急救沖洗水嘴的工作壓力大于0.01MPa 時(shí)，應(yīng)采取減壓措施”設(shè)計(jì)常見的減壓措施有設(shè)置減壓閥和穩(wěn)壓水箱。

3.1 減壓閥

減壓閥的工作原理是通過改變節(jié)流面積，將其穩(wěn)定至設(shè)定的出口壓力，并能保證在進(jìn)水壓力不斷變化的情況下，保持出口壓力值在一定范圍內(nèi)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室水嘴要求的壓力值要求相對(duì)穩(wěn)定，若采用減壓閥宜選用可調(diào)式減壓閥。根據(jù)《建筑給水減壓閥應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)程》中4.3.1 條規(guī)定可調(diào)式減壓閥閥后壓力最高值和最低值（MPa），如表1 所示：

表1 減壓閥壓力等級(jí)

由此可見，可調(diào)式減壓閥的最小閥后壓力均為0.05MPa，達(dá)不到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的要求。

還有減壓閥的進(jìn)口壓力不應(yīng)小于出口壓力加0.2MPa。建筑專業(yè)通常將化學(xué)實(shí)驗(yàn)室布置在教學(xué)樓的首層，一般情況下化學(xué)實(shí)驗(yàn)給水為市政壓力直接供給。若采用減壓閥加壓需考慮減壓閥前的水壓是否能達(dá)到要求。

3.2 穩(wěn)壓水箱

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室水嘴和急救沖洗水嘴的壓力要求不同，可以設(shè)置兩個(gè)大小和高度不同的穩(wěn)壓水箱，分別向?qū)嶒?yàn)室水嘴和急救沖洗水嘴供水。以某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室為例：實(shí)驗(yàn)室中布置了14 個(gè)雙聯(lián)水嘴和一個(gè)急救沖洗水嘴，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室層高4.5m。

實(shí)驗(yàn)室水嘴穩(wěn)壓水箱底的安裝高度h，水嘴（下部）安裝高度為1.0m。

根據(jù)計(jì)算公式（1）：

式中：q—計(jì)算管段的給水設(shè)計(jì)秒流量（L/s）;

q—同類型的一個(gè)衛(wèi)生器具給水額定流量（L/s）;

n—同類型衛(wèi)生器具數(shù)；

b—同類型衛(wèi)生器具的同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)。

求得q=0.15×14×30%=2.1L/s，管材采用PPR 給水管，水箱到第一個(gè)水嘴的距離為（h+4）m，水箱出水管管徑為DN40，i=0.073。

（h+4）×0.073-1.0 ≤2，求得h ≤3.5m

實(shí)驗(yàn)室水嘴穩(wěn)壓水箱底的安裝高度為3.5m，急救沖洗水嘴穩(wěn)壓水箱底的安裝高度用同樣的方法計(jì)算，水箱底安裝高度為2m。

穩(wěn)壓水箱可以通過設(shè)置水箱的高度來調(diào)節(jié)末端用水點(diǎn)位的出水壓力，與減壓閥相比，可以滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)室水嘴出水壓力的要求。設(shè)計(jì)中，不能一味地追求簡(jiǎn)便，采用減壓閥減壓。需要了解各種產(chǎn)品的性能，使用要求，在特定的情況下能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。合理選擇各種設(shè)備和新技術(shù)，來提升設(shè)計(jì)的成果。

4 消防用水量的確定及問題分析

4.1 消防用水量的確定

本項(xiàng)目一起火災(zāi)最大消防用水量發(fā)生在宿舍樓中，消防用水量如表2 所示：

表2 室內(nèi)外噴淋系統(tǒng)參數(shù)

本工程室內(nèi)外消防用水量為648m。

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)由地下室消防泵房?jī)?nèi)室內(nèi)消火栓給水泵（一用一備）供水，水泵流量30L/s，揚(yáng)程為88m。系統(tǒng)不分區(qū)。噴淋系統(tǒng)由設(shè)在地下室消防泵房?jī)?nèi)噴淋給水泵（一用一備）供水，水泵流量為40L/s，揚(yáng)程為90m。系統(tǒng)不分區(qū)。宿舍樓屋頂設(shè)36m消防水箱，設(shè)置增壓穩(wěn)壓設(shè)備。

4.2 學(xué)校宿舍樓室內(nèi)消防用水量確定的分析

本項(xiàng)目一起火災(zāi)最大消防用水量發(fā)生在宿舍樓中。宿舍樓建筑高度為37.8m，宿舍樓建筑定性為關(guān)鍵。由于設(shè)計(jì)人員的疏忽，經(jīng)常將建筑高度大于24m，小于等于50m 的學(xué)校宿舍定性為二類高層公共建筑。室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為20L/s，高位消防水箱有效容積為18m，與準(zhǔn)確的消防用水量相差較大。設(shè)計(jì)中容易將該類型建筑按照普通宿舍樓去定性消防。根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5.1.1 中大于24m 的“重要公共建筑”為一類高層公共建筑?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》2.1.3 條條文解釋中對(duì)重要公共建筑做了說明，其中包括“規(guī)模較大的中學(xué)校園教學(xué)樓、宿舍樓”。由此可見，學(xué)校建筑中大于24m 小于等于50m 的宿舍樓建筑定性為一類高層公共建筑，其室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為30L/s，高位消防水箱有效容積為36m。

建筑定性的正確與否，直接關(guān)乎著消防用水量的取值，也關(guān)乎著整個(gè)項(xiàng)目的消防安全。消防無小事，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，需與建筑專業(yè)緊密配合，確保建筑的定性無問題，最后才能保證消防用水量的準(zhǔn)確取值，保證建筑的消防安全。

5 宿舍噴淋平面布置及問題分析

本項(xiàng)目宿舍陽臺(tái)為封閉陽臺(tái)，陽臺(tái)的噴淋支管按常規(guī)做法也會(huì)橫穿宿舍居住區(qū)。為了避免噴淋支管橫穿或減少橫穿宿舍居住區(qū)的情況。在噴淋布置的前期工作中，提出了兩個(gè)方案進(jìn)行比較。宿舍的陽臺(tái)區(qū)域，被走道、疏散樓梯和電梯廳分割成5 個(gè)成片的區(qū)域。

方案一：為了避免噴淋支管完全不出現(xiàn)在宿舍中，設(shè)計(jì)考慮在每個(gè)區(qū)域的陽臺(tái)單獨(dú)設(shè)置噴淋立管和水流指示器，讓陽臺(tái)區(qū)域的噴淋獨(dú)立成一系統(tǒng)，不與公共區(qū)域的噴淋合用。

方案二：讓噴淋支管減少橫穿宿舍，在每個(gè)陽臺(tái)成片的區(qū)域中，選擇一間宿舍敷設(shè)噴淋支管，連接該范圍陽臺(tái)的噴淋。將噴淋支管對(duì)宿舍的影響降為最低。

方案一可以讓宿舍居住區(qū)完全不出現(xiàn)噴淋支管，宿舍的管線布置效果最好。但是兩個(gè)塔樓每層增加了10 個(gè)水流指示器和10 根噴淋立管和末端試水閥，對(duì)造價(jià)影響較大，且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也大大增加了后期物業(yè)維護(hù)噴淋系統(tǒng)的工作量。方案二影響一小部分的宿舍，噴淋管道穿梁貼板頂敷設(shè)。穿宿舍的噴淋支管管徑控制在DN50，噴淋支管貼著墻角布置，讓管道對(duì)宿舍的空間影響最小。

綜合比較兩個(gè)方案，最后選擇方案二。方案二在不增加造價(jià)的情況下，讓管線對(duì)宿舍的影響降為最低，每層有五間宿舍墻角出現(xiàn)噴淋支管。校方也同意該方案，和通常每間宿舍都布置的方案比較會(huì)合理很多。陽臺(tái)噴淋布置的時(shí)候還有需要注意的地方，宿舍衛(wèi)生間布置在陽臺(tái)，衛(wèi)生間的隔墻讓建筑專業(yè)不用砌到頂，這樣可以減少每個(gè)陽臺(tái)的噴頭個(gè)數(shù)，同時(shí)減小噴淋支管的管徑。

6 結(jié)語

通過該項(xiàng)目的給排水設(shè)計(jì)，筆者總結(jié)提出了若干學(xué)校給排水設(shè)計(jì)中的注意要點(diǎn)和應(yīng)對(duì)措施。給排水管道布置要合理、美觀，設(shè)計(jì)中盡可能想辦法消除各種安全隱患?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的給水在設(shè)計(jì)過程中不能一味地用減壓閥去減壓，實(shí)際可調(diào)式減壓閥的閥后壓力滿足不了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的水嘴出水壓力要求?？梢圆捎迷O(shè)置穩(wěn)壓水箱來解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中給水壓力過大的問題。學(xué)校建筑中若出現(xiàn)高層，特別是學(xué)校宿舍樓需注意它的建筑定性，這往往是設(shè)計(jì)過程中容易有疏漏的地方。消防系統(tǒng)為給排水設(shè)計(jì)的重中之重，消防時(shí)的各個(gè)系統(tǒng)，最終均要通過水為介質(zhì)達(dá)到滅火的要求。可見一個(gè)項(xiàng)目消防用水量取值準(zhǔn)確性是非常重要的，設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員還是要引起重視。消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要結(jié)合不同建筑的不同功能特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)，在保證供水系統(tǒng)可靠的前提下，使整個(gè)供水系統(tǒng)合理、簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)。

最后設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與合理性，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與成果。設(shè)計(jì)人員應(yīng)制訂行之有效的策略，強(qiáng)化中學(xué)校園建筑給排水設(shè)計(jì)工作，提高建筑質(zhì)量，將其建筑價(jià)值充分發(fā)揮出來，為中學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)與生活環(huán)境。