新成大廈給水排水及消防系統(tǒng)設(shè)計

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簡介： 簡要介紹了天津市華苑產(chǎn)業(yè)園區(qū)新成大廈給水排水工程的設(shè)計，并就設(shè)計過程中遇到的問題進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵字：高層建筑 中水系統(tǒng) 水噴霧系統(tǒng) 二氧化碳滅火系統(tǒng)

新成大廈是由韓國新成煥電子技術(shù)（天津）有限公司投資建設(shè)的一座綜合性大樓。該建筑高度為45m，地下一層，地上十層，總建筑面積為16500m²。其中地下室為戰(zhàn)時人防，平時設(shè)備間及汽車庫；一、二層為金融、保險、證券、商務(wù)中心等；三、四層為開敞式辦公；五層為健身房、洗浴桑拿用房；六～八層為客房；九層為KTV包間；十層為廚房及餐廳；十層頂為設(shè)備層。

　　本文介紹了新成大廈的給水排水設(shè)計，并就設(shè)計中遇到的有關(guān)問題進(jìn)行了探討。

一.設(shè)計內(nèi)容介紹

　　本工程設(shè)計共包括生活給水、生活熱水、排水、中水、消防給水、冷卻循環(huán)水等系統(tǒng)。

（一）生活給水系統(tǒng)

　　建筑附近市政給水壓力為0.2MPa，由市政給水管線接入兩條DN200引入管，經(jīng)水表計量后接至庭院DN200環(huán)形管道。由庭院環(huán)形管引兩根DN200水管接至室外地下消防水池，引DN100管道接至地下室不銹鋼生活水箱。地下室設(shè)有三臺生活泵，兩用一備。

　　從節(jié)能角度考慮，把生活給水系統(tǒng)豎向分為兩個分區(qū)。第一分區(qū)為地下層～二層，利用市政水壓直接供水；第二分區(qū)為三層～十層，由地下生活泵房的變流穩(wěn)壓生活泵從生活水箱抽水加壓供給。各區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)的靜水壓力均不大于0.35MPa。

（二）生活熱水系統(tǒng)

　　建筑熱水用水點(diǎn)為綜合樓的客房、洗浴及各個衛(wèi)生間。熱水的最高日用水量為24m³/d。在地下室的鍋爐房內(nèi)設(shè)燃?xì)?label class="lb" onclick="g('鍋爐');">鍋爐一臺供應(yīng)熱水，在屋頂設(shè)備間設(shè)熱水貯罐一個，貯存4.5 m³熱水。采用機(jī)械全循環(huán)，為同程式熱水供應(yīng)系統(tǒng)。在熱水貯罐上設(shè)溫控閥，在不用水的情況下，貯罐內(nèi)水溫降低到設(shè)定值時，即啟動循環(huán)泵對系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，以保證熱水供應(yīng)溫度始終滿足設(shè)定值。

（三）排水系統(tǒng)

　　因本建筑涉及到中水系統(tǒng)，故排水系統(tǒng)采用污廢水分流制，其生活污水與廢水各采用一套管道系統(tǒng)收集排出建筑。地下室地面滲漏水、制冷機(jī)冷凝水、泵房排水、坡道雨水、消防排水等清潔廢水分別由集水坑匯集后由潛污泵提升排出，水泵由液位控制啟停。污水排至庭院污水管網(wǎng)后，經(jīng)化糞池處理后再排入市政管網(wǎng)。廢水排至庭院廢水管網(wǎng)后，收集進(jìn)入調(diào)節(jié)池作為中水原水。調(diào)節(jié)池設(shè)有溢流管，當(dāng)中水原水量大于用水量時，多余部分可直接排至污水管網(wǎng)。這樣既可保證中水水量始終滿足使用要求，又不會因為中水原水量大于用水量而產(chǎn)生污水外溢的情況。

　　屋面雨水采用內(nèi)排水系統(tǒng)，排至室外雨水管道。室外采用雨污分流制，雨水經(jīng)管道收集后排入市政雨水管網(wǎng)。

（四）中水系統(tǒng)

　　建筑的中水用水點(diǎn)主要考慮為沖廁用水。中水水源考慮采用洗浴排水、盥洗排水等。因為設(shè)計周期較短，又沒有實測資料，故采用《建筑中水設(shè)計規(guī)范》GB50336-2002中表3.1.4（如下表）中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。

各類建筑物分項給水百分率（％）

項目

住宅

賓館、飯店

辦公樓、教學(xué)樓

公共浴室

餐飲業(yè)、營業(yè)餐廳

沖廁

21.3～21

10～14

60～66

2～5

6.7～5

廚房

20～19

12.5～14

—

—

93.3～95

沐浴

29.3～32

50～40

—

98～95

—

盥洗

6.7～6.0

12.5～14

40～34

—

—

洗衣

22.7～22

15～18

—

—

—

總計

100

100

100

100

100

注：沐浴包括盆浴和淋浴

　　根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，計算出本建筑的中水用水量為35m³/d。中水原水排水量約為100 m³/d，原水量遠(yuǎn)大于用水量，故不用考慮調(diào)節(jié)池的補(bǔ)水。雨水是很好的原水水源，但其具有較強(qiáng)的季節(jié)性，將雨水作為中水水源在收集儲存等方面有一定的難度，并且設(shè)計中還需考慮雨水的沖擊負(fù)荷問題，解決好雨水的分流和溢流問題，況且室內(nèi)生活廢水量已足夠使用，故不考慮雨水的收集。調(diào)節(jié)池的容積按中水日用水量的110％計算，取40m³。中水貯存水箱的調(diào)節(jié)容積按中水日用水量的30％計算，取11m³。

　　本設(shè)計采用成品膜生物反應(yīng)器對中水原水進(jìn)行處理，從安全角度考慮，選用50m³/d的反應(yīng)器一臺。

　　調(diào)節(jié)池的設(shè)計如圖所示。

　　調(diào)節(jié)池設(shè)于室外地下，在調(diào)節(jié)池的進(jìn)水管處設(shè)毛發(fā)聚集井，對廢水中的雜物進(jìn)行初步的過濾，在沉淀槽中廢水得到進(jìn)一步凈化。毛發(fā)聚集井及沉淀槽需要每隔一段時間進(jìn)行一次清理，以防影響處理水量。因為總圖布置原因，無法就近設(shè)置中水機(jī)房，所以機(jī)房設(shè)在了屋頂設(shè)備層，由設(shè)于地下室的中水泵提升原水至屋頂反應(yīng)器進(jìn)行處理。中水泵的控制設(shè)在中水機(jī)房內(nèi)，由膜生物反應(yīng)器的控制器統(tǒng)一控制。在設(shè)備層設(shè)有中水貯存水箱一座。水箱設(shè)有冷水補(bǔ)水管，設(shè)備檢修時不影響正常用水要求。在中水箱出水管上設(shè)有紫外線消毒殺菌器，對中水進(jìn)行消毒。

（五）消防給水系統(tǒng)

1.消火栓給水系統(tǒng)

　　該建筑為一類建筑的綜合樓，根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》表7.2.2之規(guī)定，室內(nèi)、外消火栓用水量均為30L/s，但是根據(jù)表下注：“建筑高度不超過50m，室內(nèi)消火栓用水量超過30L/s，且設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物，其室內(nèi)、外消防用水量可按本表減少5 L/s?！彼员驹O(shè)計選用室內(nèi)、外消火栓用水量均為25L/s，火災(zāi)延續(xù)時間3小時。

　　在地下消防泵房內(nèi)設(shè)有智能型消火栓加壓泵三臺，兩用一備。屋頂設(shè)消火栓系統(tǒng)與噴淋系統(tǒng)合用消防水箱，貯存10min初期消防用水量共18m³。由于消防水箱最低液位與最不利消火栓的靜水壓力不足0.07MPa，故另設(shè)兩臺消防增壓泵，一用一備，為消火栓系統(tǒng)增壓。屋頂水箱間設(shè)檢驗消火栓。因為消火栓栓口壓力均不超過0.80MPa，故室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用一個分區(qū)，消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，消火栓采用減壓穩(wěn)壓消火栓。室內(nèi)消火栓管道成環(huán)狀布置，消火栓間距不大于30m，且保證兩股充實水柱同時到達(dá)室內(nèi)任一點(diǎn)。在每層均設(shè)有帶消防卷盤的消火栓。每個消火栓處均設(shè)有啟泵按鈕。消火栓系統(tǒng)設(shè)水泵接合器兩套。

　　市政管網(wǎng)供水壓力為0.2MPa，室外消火栓用水量由室外環(huán)形管道上設(shè)置的室外消火栓提供。室外消火栓間距不大于120m，且室外消火栓距建筑物不超過40m。

2.自動噴水滅火系統(tǒng)

　　該建筑火災(zāi)危險等級為中危險級Ⅱ級，噴水強(qiáng)度為8L/min·m²，作用面積為160m²。一～十層均采用濕式系統(tǒng)，地下室汽車庫采用預(yù)作用系統(tǒng)。除十層的廚房采用93℃閉式噴頭以外，其余部分均采用68℃閉式噴頭。自動噴水滅火系統(tǒng)采用一個供水分區(qū)。地下室設(shè)智能型噴淋泵三臺，兩用一備。濕式系統(tǒng)與預(yù)作用系統(tǒng)共用一套消防泵，泵后分別接各自系統(tǒng)的報警閥。每層均設(shè)有水流指示器，在噴淋立管的頂端設(shè)自動跑氣閥。在屋頂水箱間設(shè)有噴淋穩(wěn)壓泵兩臺，一用一備，及一臺氣壓罐，泵后管道接至地下消防泵房報警閥前的環(huán)形管道。自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)水泵接合器兩套。

3.卷簾保護(hù)系統(tǒng)

　　在建筑首層和二層有一處設(shè)有防火卷簾的共享空間。在防火卷簾兩側(cè)，設(shè)閉式加密噴頭對卷簾進(jìn)行防護(hù)冷卻。加密噴頭的噴水時間不低于3小時，噴水強(qiáng)度不小于0.5L/s·m，噴頭間距在2.0m~2.5m，噴頭距卷簾的距離為0.5m。消防泵房內(nèi)設(shè)智能型卷簾保護(hù)消防泵三臺，兩用一備。卷簾保護(hù)系統(tǒng)設(shè)水泵接合器兩套。

4.水噴霧系統(tǒng)

　　該建筑的空調(diào)系統(tǒng)采用直燃機(jī)制冷，直燃機(jī)與熱水鍋爐均設(shè)于地下室的制冷機(jī)房內(nèi)。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95（2001年版），制冷機(jī)房應(yīng)設(shè)水噴霧滅火系統(tǒng)。設(shè)計目的為防護(hù)冷卻，設(shè)計噴水強(qiáng)度為9L/min·m²，持續(xù)噴水時間為6小時。噴頭采用水霧噴頭，水霧噴頭的布置考慮使水霧直接噴射和覆蓋保護(hù)對象。在消防泵房設(shè)有水霧泵兩臺，一用一備，系統(tǒng)設(shè)雨淋閥。因為水霧噴頭的噴口較標(biāo)準(zhǔn)噴頭小，故閥前應(yīng)設(shè)過濾器，以防水霧噴頭被水中的雜質(zhì)堵塞，影響滅火效果。

　　在設(shè)計過程中，建設(shè)單位認(rèn)為消防水池偏大。為解決這一問題，在與消防部門研究后，決定將制冷機(jī)房的水噴霧系統(tǒng)改為二氧化碳滅火系統(tǒng)。

5.二氧化碳滅火系統(tǒng)

　　二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計采用全淹沒滅火系統(tǒng)對鍋爐房進(jìn)行防護(hù)。

(1)　防護(hù)區(qū)具體情況

防護(hù)區(qū)名稱

制冷機(jī)房

折算面積（m）

376

防護(hù)區(qū)面積（m²）

100

總?cè)莘e（m³）

440

室內(nèi)高（m）

4.4

(2)　二氧化碳滅火系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

設(shè)計滅火濃度（％）

滅火劑噴射時間（s）

儲存壓力（MPa）

設(shè)計計算環(huán)境溫度

47

≤60

5.17

20℃

(3)　二氧化碳滅火系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計計算結(jié)果

i. 滅火劑儲存容器：

濃度系數(shù)

儲存壓力（MPa）

容器容積（L）

充裝比（Kg/L）

充裝量（Kg/瓶）

1.5

5.17

70

0.64

43.6

ii. 滅火劑用量：

設(shè)計濃度（％）

設(shè)計滅火劑用量（Kg）

儲存用量（Kg）

剩余量（Kg/瓶）

儲瓶數(shù)量（個）

47

575

598

23

14

(4)　二氧化碳滅火系統(tǒng)的工作原理

　　當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)一路火災(zāi)探測器發(fā)出報警信號時，報警控制器發(fā)出報警信號；當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)感煙和感溫兩路探測器同時發(fā)出報警信號時或手動操作緊急啟動按鈕時，聲光報警器向保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)出聲光報警信號，此時保護(hù)區(qū)內(nèi)的人員應(yīng)立即撤離現(xiàn)場，延時20～30秒后，自動啟動電磁閥，驅(qū)動二氧化碳滅火系統(tǒng)，向保護(hù)區(qū)內(nèi)噴放滅火藥劑實施滅火，同時，保護(hù)區(qū)門外的放氣指示燈閃亮，警告人員不要入內(nèi)。滅火完成后，由專業(yè)人員使系統(tǒng)恢復(fù)到監(jiān)測狀態(tài)。

6.消防泵房及消防水池

　　地下室的消防泵房每套系統(tǒng)均設(shè)有DN70的放水閥門和巡檢回流管。消防泵房內(nèi)設(shè)有集水坑。集水坑內(nèi)設(shè)兩臺由液位控制的潛污泵，其有效容積按一臺潛污泵5min流量設(shè)計。消防電梯與消防泵房相鄰，因為結(jié)構(gòu)專業(yè)在基礎(chǔ)的處理方面無法滿足消防電梯下集水坑的容積要求，故在消防泵房內(nèi)另設(shè)有效容積為2m³的集水坑，通過連通管與消防電梯基坑相連，集水坑內(nèi)設(shè)流量為10L/s的潛污泵兩臺，一用一備，由液位自動控制啟停。在消防泵房內(nèi)設(shè)吸水母管，兩端接至室外地下消防水池內(nèi)。消防泵房內(nèi)的消防泵均由吸水母管上吸水，吸水管的流速控制在1.0～1.2m/s，水泵出水管的流速控制在1.5～2.0m/s。

　　消防水池貯存室內(nèi)消防用水量3小時，卷簾保護(hù)系統(tǒng)用水量3小時及自動噴水滅火系統(tǒng)用水量1小時，考慮DN200進(jìn)水管連續(xù)補(bǔ)水3小時，水池中共貯存消防用水280m³。

（六） 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)

　　該建筑的地上部分均設(shè)有中央空調(diào)，制冷機(jī)房設(shè)于地下室，冷卻塔設(shè)于屋頂。制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)三臺循環(huán)泵，兩用一備。在循環(huán)泵前設(shè)除污器，以截留水中的雜質(zhì)，循環(huán)泵后進(jìn)制冷機(jī)組的管道上設(shè)電子水處理儀，以達(dá)到防垢、除垢、殺菌、滅藻的功能。

二.設(shè)計鍋爐房滅火系統(tǒng)時遇到的問題

　　根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中第7.6.6條之規(guī)定，燃油、燃?xì)?label class="lb" onclick="g('鍋爐');">鍋爐房應(yīng)設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)。本設(shè)計在設(shè)計之初選用了水噴霧滅火系統(tǒng)對地下鍋爐房進(jìn)行了保護(hù)，水噴霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計目的確定為防護(hù)冷卻。《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中設(shè)計噴霧強(qiáng)度和持續(xù)噴霧時間不應(yīng)小于表3.1.2（如下表）的規(guī)定：

設(shè)計噴霧強(qiáng)度和持續(xù)噴霧時間

防護(hù)目的

保護(hù)對象

設(shè)計噴霧強(qiáng)度（L/min·m²）

持續(xù)噴霧時間（h）

滅火

固體火災(zāi)

15

1

液體火災(zāi)

閃點(diǎn)60～120℃的液體

20

0.5

閃點(diǎn)高于120℃的液體

13

電氣火災(zāi)

油浸式電力變壓器、油開關(guān)

20

0.4

油浸式電力變壓器的集油坑

6

電纜

13

防護(hù)冷卻

甲乙丙類液體生產(chǎn)、儲存、裝卸設(shè)施

6

4

甲乙丙類液體儲罐

直徑20m以下

6

4

直徑20m及以上

6

可燃?xì)怏w生產(chǎn)、輸送、裝卸、儲存設(shè)施和灌瓶間、瓶庫

9

6

　　因為上表中并沒有涉及到燃?xì)?label class="lb" onclick="g('鍋爐');">鍋爐的描述，而《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中又有明確規(guī)定必須使用水噴霧滅火系統(tǒng)，因此只能套用上表中“可燃?xì)怏w生產(chǎn)、輸送、裝卸、儲存設(shè)施和灌瓶間、瓶庫”這一條。這樣又會涉及到一個持續(xù)噴霧時間的問題，表中持續(xù)噴霧時間為6小時，很顯然這個時間對于建筑物內(nèi)的燃油、燃?xì)?label class="lb" onclick="g('鍋爐');">鍋爐房來說是不合理的，畢竟建筑物主體的最大耐火極限才只有3小時。筆者個人認(rèn)為可以參考自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火時間1小時設(shè)計。因為水噴霧滅火的一個主要原理是利用細(xì)小的水滴對空氣進(jìn)行稀釋，降低空氣中的氧氣含量，從而達(dá)到滅火的目的。如果噴水時間過長，反而會使空氣中的細(xì)水滴結(jié)合在一起，降低滅火效果。因此筆者以為建筑物內(nèi)的水噴霧滅火系統(tǒng)噴水時間不宜過長。

　　就此問題，筆者也曾請教過一些專家，但是最終都因為沒有明確的規(guī)范規(guī)定，而只能按照6小時設(shè)計，由此帶來的問題就是消防水池容積的增大和投資的加大。當(dāng)前，在高層民用建筑中設(shè)燃油、燃?xì)?label class="lb" onclick="g('鍋爐');">鍋爐房的情況還是比較普遍的，因此解決此類問題的要求還是很迫切的。在此，筆者提出這個問題，希望規(guī)范編制人員在對規(guī)范的進(jìn)一步修訂時可以予以考慮。