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新成大廈給水排水及消防系統(tǒng)設(shè)計
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)池的補水。雨水是很好的原水水源,但其具有較強的季節(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。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?!端畤婌F滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中設(shè)計噴霧強度和持續(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60~120℃的液體
20
0.5
閃點高于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。
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