淺談生活及消防水泵房的設計計算

文｜北京中建建筑設計研究院有限公司 崔夢輝

1 引言

本文通過一個自己設計的大型商業綜合體的給水泵房為實例來簡單介紹一下生活水泵房及消防水泵房的設計計算。

某大型商務廣場主要由高層寫字樓、大型商業綜合體及二層地下室組成。商業綜合體包含了商鋪、百貨、酒樓、影院、娛樂和商務酒店等商業業態。二層地下室由超市、電器商場、車庫、人防及設備機房組成。高層寫字樓為本項目最高建筑，其建筑高度為95m。

2 生活水泵房

在選擇水泵房的位置時，我們應注意以下幾個方面：一般應在建筑的最底層找水泵房的位置，若設在地下車庫應該盡量不占用過多停車位；生活水泵房對應上層的房間不應有廚房、衛生間、浴室、盥洗室、污水處理間等，否則其排水可能會對生活用水造成污染。住宅投影的下方不要設生活給水泵，否則會對住宅產生噪音污染。

考慮業主技術要求及以上因素本項目在地下二層分別設置7個獨立的生活水泵房。本文以寫字樓和商務酒店兩個生活水泵房為例做一個簡單計算。

2.1 生活用水量確定

根據《建筑給水排水設計規范》中各類建筑用水量標準來計算各種不同建筑物的生活用水量，以寫字樓和商務酒店為例：

2.2 泵房設計計算

寫字樓和商務酒店生活水泵房的供水方式均采用變頻供水方式，變頻水泵安全性高，運行費用也較理想，專人管理、高品質的水箱和定期的專業清洗也大大降低二次污染帶來的不足。

2.2.1 寫字樓生活水泵房

寫字樓高度95m，擬分為高中低三個區，高區生活變頻泵組供寫字樓的30-22層，中區生活變頻泵組供寫字樓的21-13層，低區生活變頻泵組供寫字樓的3-12層。1-2層的生活用水由市政直供。

（1）儲水容量按最高日用水量的15%計，由表1可得水箱有效容積為224.4m3。選用2格不銹鋼水池，根據水泵房輪廓形狀來確定其具體尺寸。

（2）變頻泵的流量根據《建筑給水排水設計規范》中的當量法計算得出。以高區為例：高區生活變頻泵組流量為寫字樓30-22層的設計秒流量之和，設計秒流量計算按下式計算：

其中Ng為計算管段上的衛生器具給水當量總數， 每間衛生器具的給水當量的統計：

共936間，則Ng=4×936=3744

則變頻泵流量Qp≥ qg=97m3/h

（3）變頻泵的揚程計算按下式：

式中Hb-揚程（mH2O）；

H1-最不利用水點與水泵房生活水池最低水位標高的幾何高差（mH2O）；生活水池最低水位標高為-9.00。最不利用水點是1#寫字樓30層遠端衛生間的洗衣機，標高為91.80。

H2-管路的總水頭損失（mH2O）；水損不超過5m；

H3-最不利配水點所需最低工作壓力（mH2O），取10m；

根據以上水力計算可知水泵揚程應不小于115.8m。

同樣，中區和低區水泵依此方法也能得出。

圖1 寫字樓生活水泵房平面布置圖

2.2.2 商務酒店生活水泵房

商務酒店水箱和水泵計算同寫字樓，下面介紹一下熱水供水系統的計算。此熱水供應采用集中熱水循環系統，采用半容積式水加熱器供應酒店熱水，熱水器設于商務酒店生活水泵房內，其水源由商務酒店變頻給水泵供給。

（1）耗熱量計算

設計小時耗熱量按下式計算：

式中Qh—設計小時耗熱量（kJ/h）；

m—用水計算單位數（人數或床位數）；

qr—熱水用水定額（L/人·天或L/床·天）；

C—水的比熱，C＝4.187（kJ/kg℃）；

tr—熱水溫度（℃），取60℃；

tl—冷水溫度（℃）；

ρr—熱水密度（kg /L）；

T—每日使用時間（h）；

Kh—小時變化系數；

經計算得：Qh＝3×252×160×4.187（60-4）×0.98/24=1158104.1 kJ/h= 321695.6W

（2）熱水量計算

設計小時熱水量按下式計算：

式中qrh—設計小時熱水量（L/h）；

Qh—設計小時耗熱量（kJ/h）；

C—水的比熱，C＝4.187（kJ/kg℃）；

tr—熱水溫度（℃），取60℃；

tl—冷水溫度（℃）；

ρr—熱水密度（kg /L）；

經計算得：qrh＝1158104.1/4.187/0.98/（60-4）=5040L/h

由上述計算可得此商管宿舍的最大日用熱水量為40320L/d，最大時用熱水量為5040 L/h。

（3）半容積式熱水器

商務酒店半容積式熱水器貯水容積按20min貯熱量計，共需要1680L的貯熱容積。據此選用6臺燃氣熱水器，單臺參數為：儲水量379L，額定熱功率64.2Kw，額定輸入功率73 Kw，相對溫升55℃時的熱水產率為1020 kJ/h。這6臺燃氣熱水器總的額定熱負荷為385.2 Kw，大于設計小時耗熱量，符合規范。總的熱水貯量為2276L，大于20min貯熱量對應的容積，符合規范。總的熱水產率（相對溫升55℃時）為6120L/h，大于該建筑最大時熱水用水量，符合規范。

（4）熱水循環泵

熱水循環泵流量按下式計算

式中：qx-全日制熱水循環流量（L/h）；

Qs-配水管道熱損失（kJ/h），采用設計小時耗熱量的5%；

Δt-配水管道的熱水溫度差，由于系統較小，采用10℃。

經計算得到qx=1.41L/h。

其揚程不會超過總的管路損失。

（5）閉式膨脹罐

日用熱水量大于30 m3的熱水供應系統應設置壓力式膨脹罐；膨脹罐的總容積按下式計算：

經計算可得膨脹罐的總容積V=(1000-983) ×1.1×1.68/0.1/983=0.32m3

圖2 商務酒店生活水泵房平面布置圖

3 消防水泵房

本設計因外售物業和自持物業關系將整個地塊的消防系統分為兩塊，并在地下二層設置獨立的消防泵房。附設在建筑物內的消防泵房的出口應直通安全出口。現就自持物業（最高建筑30米）消防泵房的設計進行計算。

3.1 消防用水量確定

消防用水量是設計消防水池的一個關鍵數據，根據《建筑設計防火規范》中各類消防用水量來計算總的消防水量：

3.2 泵房設計計算

消防泵房出水管應設不少于兩條并與室內的環狀管網連接，當其中一條出水管出現問題或者檢修時，另一條出水管還能供應全部用水量。

3.2.1 消防水池

消防水池的有效容積應是火災延續時間內，同時使用各種滅火系統消防用水量之和。由于采用自動噴水滅火系統、大空間自動滅火裝置及玻璃冷卻噴淋系統的區域不可能同時起火，所以取用水量最大的自動噴水滅火系統432 m3，當室外消火栓系統、室內消火栓系統以及自動噴水滅火系統同時啟動時用水量為這三項之和，由表2可知，總的消防水量取1080 m3，由于此消防水池內需要供大商業冷卻塔系統用水（200 m3），故消防水池總容量≥1080+200=1280m3，可取1400 m3。按照規范的規定，此消防水池分為2個，每個均為700 m3。

一般消防水池采用混凝土結構，設計中應合理利用水泵房的部分墻體作為水池的池壁來節省面積。

3.2.2 消防水泵

選擇消防水泵時，其水泵性能曲線應平滑無駝峰。室外消火栓給水泵、室內消火栓給水泵、自動噴水滅火給水泵、玻璃冷卻噴淋給水泵的設計流量應由對應系統的設計水量確定。

（1）室內、室外消火栓給水泵揚程可按照下面的公式計算：

（2）自動噴淋滅火、玻璃冷卻噴淋給水泵揚程可按照下面的公式計算：

圖3 消防水泵房平面布置圖

圖4 消防水泵房軸側圖

4 結語

給水泵房設計計算的準確性、合理性非常重要，生活給水泵房和消防給水泵房設計的每個細節都可能關系到整個建筑的用水安全和生命安全，是每一位從業人員必須要考慮的問題。本人通過自身經歷的工程實例，希望能給初學者一個參考。若有不足之處，請各位同仁批評指正。