工業(yè)建筑給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計要點分析

作者簡介：

黃韶康（1992- ），男，漢族，廣西南寧人，本科，工程師，研究方向：建筑給水排水、建筑消防、海綿城市。

摘要：

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，我國工業(yè)建筑領(lǐng)域也迎來新的機遇和挑戰(zhàn)。給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計作為工業(yè)建筑的重要環(huán)節(jié)，對工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與安全生產(chǎn)具有重要價值。本文從具體的工業(yè)建筑給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計實例出發(fā)，深入分析工業(yè)建筑給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計的原則和重要性，并探討工業(yè)建筑給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計要點，以期為相關(guān)企業(yè)開展工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：工業(yè)建筑；給排水；消防系統(tǒng)；設(shè)計要點

引言

安全生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展已成為工業(yè)企業(yè)的重要理念。給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計作為重要的組成部分，許多企業(yè)提高了對其的重視程度。在實際設(shè)計過程中，受到人員、制度、理念等因素的影響，存在設(shè)計流量誤差較大、智能化管理不合理、人員隊伍綜合素養(yǎng)不高等問題。排水系統(tǒng)堵塞或者泄漏問題屢見不鮮，極大程度上降低了工業(yè)企業(yè)的消防能力。針對出現(xiàn)的問題，結(jié)合發(fā)展需求，制定合理的設(shè)計優(yōu)化方案已成為企業(yè)的重要工作。

一、某工業(yè)廠區(qū)給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計案例概述

某工業(yè)廠區(qū)總建筑面積為100000m2，具體包括生產(chǎn)車間、倉庫、辦公樓、生活區(qū)等功能區(qū)，以滿足廠區(qū)生產(chǎn)、生活用水需求，保障水質(zhì)安全的基本目標(biāo)，開展給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計。在進(jìn)行給水設(shè)計時，以市政供水為給水水源，供水量均為10000m3/d，供水壓力為0.3MPa，設(shè)置容積為500m3的儲水池，滿足用水高峰時段整個廠區(qū)的用水需求；主要采用環(huán)狀給水管網(wǎng)，管材選用DN100-DN300的球墨鑄鐵管，確保用水的可靠性；設(shè)置2臺流量為100m3/h的水泵以及沉淀池、過濾器、消毒設(shè)備等凈水設(shè)備。在排水設(shè)計時，選用UPVC管排水管材，生產(chǎn)車間和倉庫、辦公樓和生活區(qū)排水管徑分別設(shè)計為DN150-DN200、DN100-DN150，以更好滿足排水需求；采用樹狀排水管網(wǎng)，單向坡度為0.002-0.005。

在消防系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計消防水池，容積為1200m3；采用環(huán)狀消防給水管網(wǎng)，設(shè)置2臺流量為40L/s的消防水泵及氣壓罐等增壓設(shè)備；引入濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，噴頭選用流量系數(shù)K為80的灑水噴頭，噴頭間距為3.6m，噴水強度為6L/min·m2，選擇感煙探測和感溫探測相結(jié)合的火災(zāi)探測設(shè)計，劃分4個報警區(qū)域，探測器距離地面約2m［1］。

二、工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計要點

（一）給水系統(tǒng)設(shè)計

1.選擇給水水源

選擇給水水源屬于工業(yè)建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其合理性將直接影響到整個系統(tǒng)的運行效果與水質(zhì)。常見的給水水源主要有市政供水、自備井、地下水、雨水回收等，具有不同的應(yīng)用優(yōu)勢和特點，詳見表1。

需要注意的是，在選擇給水水源時，設(shè)計人員需考慮多個因素。首先，綜合評估水源的可靠性，確保水源能持續(xù)穩(wěn)定供水，滿足工業(yè)廠區(qū)的用水需求。其次，給水水源的清澈度、化學(xué)成分、細(xì)菌含量等水質(zhì)問題也是設(shè)計人員需要重視的要素，是保障供水安全的關(guān)鍵。最后，給水水源的成本包括取水成本、處理成本等，以達(dá)到節(jié)約成本的目的［2］。

2.布置給水管網(wǎng)

給水管網(wǎng)是工業(yè)建筑給水系統(tǒng)設(shè)計的核心環(huán)節(jié)，其布置方式將直接影響到整個系統(tǒng)的運行效果。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員需遵循“安全可靠、經(jīng)濟合理、便于維護(hù)”的原則，對其布置方式進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。設(shè)計人員須以工業(yè)建筑功能區(qū)布局和用水點分布為基礎(chǔ)參考，合理規(guī)劃管網(wǎng)走向，明確管徑大小。上述案例中使用的是環(huán)狀給水管網(wǎng)，廠區(qū)管網(wǎng)呈環(huán)狀，包含多個主干管和多個分支環(huán)，詳見圖1。常用的給水系統(tǒng)布置還有樹狀管網(wǎng)和分區(qū)供水方式，其中樹狀管網(wǎng)從給水水源出發(fā)，通過管道分支到各個用水點，形狀類似于樹木枝干，適用于規(guī)模較小或者用水點密集的工業(yè)建筑。在高層或者占地面積較大的工業(yè)建筑中，常采用分區(qū)供水方式，以保障水壓均衡和穩(wěn)定性［3］。

管徑大小設(shè)計需參考水流速設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，工業(yè)建筑生活或者生產(chǎn)給水管道中的水流速度需≤2.0m/s，干管流速控制在1.2-2.0m/s，消火栓滅火系統(tǒng)的水流速度不宜＞2.5m/s，自動噴水滅火系統(tǒng)的水流速度不宜＞5.0m/s。與此同時，還需依據(jù)工程需求和標(biāo)準(zhǔn)，選擇DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等合適的管徑規(guī)格。單位時間內(nèi)管道水流量計算公式為：

Q=n×A×V

其中，n為管道中噴嘴數(shù)量，A代表單個噴嘴的截面積，V是水流速度。設(shè)計人員需依據(jù)工程建筑實際用水需求和具體計算結(jié)果明確管徑大?。?］。

3.選擇給水設(shè)備

依據(jù)供水壓力選擇合適的給水設(shè)備至關(guān)重要。需要充分考慮流量、揚程、效率等因素，對具體設(shè)計進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。常用給水設(shè)備有水泵、水箱、水池、凈水設(shè)備等，同時采取必要的安全措施，如溢流管、放空管等，為設(shè)備的安全運行提供保障。

（二）排水系統(tǒng)設(shè)計

1.選擇系統(tǒng)類型

工業(yè)建筑排水系統(tǒng)具體可分為重力流排水系統(tǒng)和壓力流排水系統(tǒng)兩類，具有不同的應(yīng)用條件和優(yōu)勢。重力流排水具體指以重力作用為基礎(chǔ)，將工業(yè)廢水、污水排放至室外的方法，適用于排水量較小、排水落差較大的工業(yè)建筑，而壓力流排水主要借助壓力設(shè)備產(chǎn)生一定的壓力，實現(xiàn)排水目標(biāo)，適用于排水量較大、排水落差較小的工業(yè)建筑［5］。在上述工業(yè)廠區(qū)排水系統(tǒng)設(shè)計中，主要采用了重力流樹狀排水系統(tǒng)，未采用額外的動力設(shè)備；依據(jù)排水要求，主管道設(shè)定單向坡度為0.003，即每米下降3㎝，分支管道控制在0.002-0.005之間，依據(jù)實際排水需求進(jìn)行針對性設(shè)置和靈活調(diào)整，能有效滿足整個廠區(qū)的排水需求。

2.布置排水系統(tǒng)

在布置排水系統(tǒng)時，需充分考慮管網(wǎng)分布、管道連接方式、基礎(chǔ)處理方式、防腐方式等各個環(huán)節(jié)。首先，應(yīng)盡可能減少管道長度和彎頭，以此降低堵塞風(fēng)險和維護(hù)難度；其次，排水管道連接方法有承插連接、熱熔連接、機械連接等，選擇時應(yīng)充分考慮管道材質(zhì)、工作壓力、溫度、應(yīng)用環(huán)境等，確保連接處的密封性；基礎(chǔ)處理環(huán)節(jié)不可或缺，排水管道架設(shè)區(qū)域保持平整、無雜物、無積水，是提升其運行穩(wěn)定性的關(guān)鍵；最后，由于排水管道接觸污水類型復(fù)雜，因此需要重視防腐處理。常見防腐材料有環(huán)氧樹脂、聚乙烯等，同時采用涂刷防腐涂料、襯里等內(nèi)部防腐方法和噴涂防銹漆、包裹防腐材料等外部防腐方法，具有一定的防腐效果。在上述工業(yè)廠區(qū)排水系統(tǒng)設(shè)計中，主要采用了高密度聚乙烯（HDPE）管道，主管道直徑為DN600，長度為2000m，分支管道直徑為DN400，長度為4000m，并采用了熱熔連接的方式，提升了管道連接的密封性。

3.特殊排水處理

為有效提升工業(yè)建筑的環(huán)保性，設(shè)計人員還需要提高對特殊排水處理的重視程度，如酸性廢水、堿性廢水、油污廢水等。在設(shè)計排水系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的處理設(shè)施，如格柵、沉砂池、調(diào)節(jié)池、中和池、隔油池等，并輔助采用生物處理、化學(xué)處理、物理處理等處理方法，確保污水排放達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

三、工業(yè)建筑消防系統(tǒng)設(shè)計要點

（一）消防給水系統(tǒng)設(shè)計

工業(yè)建筑消防系統(tǒng)給水設(shè)計屬于基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，設(shè)計人員須遵循可靠性、安全性、經(jīng)濟性原則，從消防水源選擇、管網(wǎng)布局、泵房設(shè)計三個方面出發(fā)進(jìn)行設(shè)計。消防水源通常選擇市政供水、消防水池、天然水源等，依據(jù)實際需要，還可設(shè)計消防水池，并輔以防凍、防溢流和檢測設(shè)備，有助于提升工業(yè)建筑的消防能力。工業(yè)建筑中常用的消防給水管網(wǎng)布局方式有明裝和暗裝兩類，管材通常選用鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管、鋼管涂塑、鋼管襯塑、PPR管、PE管等。案例項目工業(yè)廠區(qū)面積為100000m2，設(shè)計人員在進(jìn)行消防設(shè)計時，引入了消防池設(shè)計，在對廠區(qū)建筑物高度、面積、火災(zāi)風(fēng)險點等因素進(jìn)行深入分析之后，以1小時消防用水量為例，明確最大用水量為3240m3，消防池設(shè)計為1200m3，確保消防用水充足。與此同時，設(shè)計人員還設(shè)置了2臺流量為40L/s的消防水泵，確保消防用水壓力穩(wěn)定［6］。

（二）自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計

在工業(yè)建筑消防系統(tǒng)中，自動噴水滅火系統(tǒng)屬于常規(guī)設(shè)計，主要包括濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)等，須依據(jù)工業(yè)建筑功能、火災(zāi)危險性、環(huán)境溫度等因素綜合決定［7］。在自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計中，噴頭布置和噴水強度是關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，在面積為100000m2的工業(yè)廠區(qū)中，選擇K=80的噴頭，并將噴頭距離設(shè)計為3m-3.6m，以網(wǎng)格狀分布，有效確保每一個噴頭覆蓋約100m2的區(qū)域，實現(xiàn)廠區(qū)消防全覆蓋。網(wǎng)格狀分布方法具有極大的應(yīng)用優(yōu)勢，即若一處管網(wǎng)受損，其他部位能正常工作，不會影響廠區(qū)的消防能力。噴水強度即指單位時間內(nèi)噴頭噴射出的水量，這是衡量噴頭性能的重要指標(biāo)之一，直接影響滅火效果。通常情況下，對于凈空高度≤8m的工業(yè)廠房，輕危險級噴水強度可設(shè)計為4L/min·m2，中危險I級設(shè)計為6L/min·m2為宜，具體設(shè)計詳見圖2。

（三）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計

工業(yè)建筑中的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)涉及選擇火災(zāi)探測器、設(shè)計報警控制器、布設(shè)報警網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)動控制設(shè)計等諸多方面［8］。首先，設(shè)計人員須識別工業(yè)建筑內(nèi)不同區(qū)域的潛在風(fēng)險點，將功能區(qū)劃分為不同等級，以此為參考開展后續(xù)設(shè)計工作。其次，選擇感煙探測、感溫探測、火焰探測等火災(zāi)探測器，評估探測器的可靠性、穩(wěn)定性與拓展性，同時考慮選擇有線或無線傳輸方式，確保報警信號能夠迅速、準(zhǔn)確傳輸?shù)较揽刂剖一蛑蛋嗍?。最后，消防?lián)動控制設(shè)計必不可少，是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警和滅火過程自動化、智能化的重要途徑。在實際設(shè)計過程中，消防聯(lián)動控制設(shè)計應(yīng)遵循“安全可靠、快速響應(yīng)”的原則，同其他消防系統(tǒng)建立起有效的聯(lián)動控制邏輯，如自動噴水滅火系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)等，確?；馂?zāi)發(fā)生時，相關(guān)系統(tǒng)能協(xié)同參與滅火環(huán)節(jié)，降低火災(zāi)危害。

結(jié)語

在工業(yè)建筑中，給排水及消防系統(tǒng)設(shè)計屬于提升工業(yè)安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員須從工業(yè)建筑實際需求出發(fā)，遵循安全性、經(jīng)濟性、實用性、環(huán)保性、先進(jìn)性等原則，對給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及消防系統(tǒng)進(jìn)行合理化設(shè)計。一方面，優(yōu)化管網(wǎng)布局，選擇合適的管材與附件；另一方面，定期評估設(shè)備使用情況，及時排除設(shè)備使用隱患，為工業(yè)建筑創(chuàng)造一個安全、可靠、高效的運行環(huán)境，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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