民用建筑地下室給排水設計問題分析

徐宇同

摘 要：筆者結合設計經驗，介紹了地下室設備機房設置中遇到的問題及注意的事項，探討了車道邊不同消火栓設置的優劣及自動噴水滅火與氣體滅火設計中需要注意的問題，最后對地下室內不同區域集水坑設置位置及有效容積進行了分析。

關鍵詞：地下室 地下汽車庫 給排水 設備機房 消火栓 集水坑

中圖分類號：S276 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-00-05

地下室的定義是房間地面低于室外設計地面的平均高度大于該房間平均凈高1/2者。民用建筑地下室內的功能一般包括汽車庫、非機動車庫、設備機房、商業等，涉及到的給排水設計一般包含各種設備機房的設置、生活給水系統、室內消火栓系統、噴淋系統、地面排水及集水坑設計，隨著近年來海綿城市和綠色建筑建設的推進，地下室還會增加雨水回用系統的設計。

地下室的給排水設計一般在建筑前期方案階段就需要介入，提供設備機房和消防水池的面積參數，確定機房位置，地面積水的排除方式等問題，并確定給排水的各系統方案，與其他專業協調解決項目在施工圖階段中可能出現的潛在問題，若前期方案把控不嚴，出現錯誤，產生如突然增加的設備機房面積導致減少車位、熱水方案不合理等問題，會對其他專業及甲方的工作進度產生一定程度的影響。在施工圖階段除了需要整合本專業地下室上方各子項的給排水管線外，還需要與暖通和電氣專業協調地下室內的綜合管線，與建筑和結構專業協調集水坑的排布，在施工建設階段地下室一旦發現一些設計問題如：集水坑遺漏、消防水池計算有誤等，往往會因為結構樓板已澆筑等因素完成造成修改困難的狀況。地下室給排水設計工作量大、機房種類繁多，對設計者有一定的要求，筆者結合多年的設計經驗，對地下室的設計要點和設計中遇到的問題進行逐一闡述。

1 地下室設備機房的設置

1.1 生活泵房

設置生活泵房前首先應與當地自來水部門進行溝通，確定供水加壓方式，及供水分區的要求，避免施工圖完成后再進行修改，而且能否采用無負壓供水設備亦需要當地自來水部門的批準。無負壓供水與傳統箱式泵站供水對泵房的面積要求差異極大，而且對泵房內的梁下凈高要求也有同。無負壓設備要求的面積較小，一般幾十平方米即可，梁下凈高一般與汽車庫相同；單個箱式泵站要求的面積一般會達到200m2左右，梁下凈高一般控制在3.5m左右（水箱基礎500mm，基礎上型鋼支架200mm，水箱高度2000mm，水箱上檢修空間800mm）。，泵房內的排水溝應沿水泵機組和生活水箱四周布置引入集水坑，溝寬一般不小于200mm，地面應有1%坡度坡向排水溝，排水溝縱向坡度不小于1%。

住宅小區的生活泵房不應設置住宅樓的正下方，與住宅樓的距離應符合當地自來水部門的相關規定，一般是10～15m。同一開發商的不同地塊是否共用生活泵房涉及到穿越市政道路，是否為同一物業管理等問題，亦應征詢相關部門意見后確定。商業綜合體的生活泵房應根據服務對象、使用功能、水質要求等分散設置并靠近用水大戶。

生活水箱的有效容積應按規范要求計算后確定，并分為容積相同的兩格，水箱補水管和水泵吸水管的設置應保證不會出現短流的情況。水箱的消毒設施可參照國標圖集02SS104《二次供水消毒設備選用與安裝》選用，建議采用水箱自潔消毒器，無需另外增加管線。水泵機組的運行噪聲應符合現行國家標準《城市區域環境噪聲標準》GB 3096的要求。

1.2 消防泵房及消防水池

地下室內的消防泵房按照《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974-2014（簡稱“水消規”）要求不應設置在地下三層及以下，室內地面與室外出入口地坪高差不應大于10m。當消防為一路供水時，“水消規”要求取水口的吸水高度不大于6m，考慮消防車高度1m，取水井的連通管至地面高度需不大于5m，故儲存室外消防水量的消防水池的最低有效水位至地面應在5m之內，消防泵房的位置基本上需設置在地下一層，若室外有條件，可在室外單建室外消防水池，儲存室外消防水量。

消防泵房的平面位置應與消防控制室的位置綜合考慮，“水消規”11.0.12條：消防水泵控制柜應設置機械應急起泵功能，并保證在控制柜內的控制線路發生故障時由管理權限的人員在緊急時啟動消防水泵。機械應急啟動時，應確保消防水泵在報警后5.0min內正常工作。這里的5min時間包含了管理人員從控制室到消防泵房的時間和水泵從啟動到正常工作的時間（水泵從啟動到正常工作的時間一般在1min以內）。

消防泵房的面積，方案提資時可按150～200m2考慮，消防泵房的梁下凈高考慮水泵機組及起重設備不宜小于3.4m。消防水泵雖然沒有生活泵房的水泵啟動頻繁，但是也不宜設置在有安靜要求房間的上一層、下一層和毗鄰位置。消防泵房內設置噴淋的報警閥組，應充分考慮管道走向排布，避免很多消防管道從單一走道接出，造成層高不足、施工困難等情況，建議在地庫分散設置報警閥組間解決。消防泵房內不應出現過多的剪力墻和柱，影響管線和水泵基礎的布置，相反消防水池的設置應盡可能放在有過多剪力墻和柱等難以利用的區域。消防水池的有效容積計算應準確，避免后期水池修改困難。水池的檢修人孔在滿足水量要求的情況下應盡量設置在水池側墻，方便管理，當設置在頂板上時，檢修人孔應設置雙層井蓋。當消防為一路供水時，消防水池的檢修口宜設置在頂部，并靠近消防車道，兼作為消防車取水口，周圍若無消防車道，有條件時可增設消防車到達取水口的消防車回車場，無條件時可設置單獨的取水井通過管線與消防水池連接。

另外有人認為獨立設置的消防水池的進、出水管應采取防止短路的措施，筆者認為不妥，獨立設置的消防水池的水為非飲用水，而且水池在滿水位情況下水長期靜置不被動用，不應設置防止短路的措施，若消防水池與生活（生產）水池合用，水池的進、出水管應參照生活水池采取防止短路的措施。

1.3 熱水機房

地下室內的熱水機房一般是容積式、半容積式水加熱器設備機房，宜靠近主要熱水用戶設置，以利于縮短供、回水主管的長度，減少熱損失、節能、節材、方便管道布置。水加熱器側面與墻、柱、水加熱器的間距應≥700mm，后端距墻的間距應≥500mm，距離均應考慮設備保溫層的厚度，水加熱器前端應有滿足檢修時抽出換熱盤管所需的空間，水加熱器和循環水泵在機房內的排布應集中、規則，對面布置的水加熱器需留有2～2.5m的檢修通道。熱水機房的凈高=設備總高+基礎伸出地面200mm+安全閥高度+200（余高）。熱水機房內的管道不應采用塑料熱水管，水加熱器、貯水器、分（集）水器、熱水配、回水管均需做保溫，保溫層厚度需要經過計算確定。

1.4 雨水機房

雨水機房一般由雨水收集池、清水池、集水坑、水泵及雨水處理設備組成，一般采用水池與機房合建的形式。當地庫有下沉庭院時，雨水收集池一般建于下沉庭院附近，機房可設置于其他位置。當地庫無下沉庭院時，雨水機房應結合排水總圖設置，位于雨水總管接駁點附近，雨水收集池的水量應滿足綠色建筑和海綿城市的相關要求，對于雨水收集要求比較高的項目，可分散設置多個雨水機房實現地塊全面積的雨水收集。雨水機房的凈高通常由機房的壓力過濾罐決定，過濾罐上方需留有200～300mm的空間，凈高不宜小于3m。雨水收集具有時間的不確定性和水量的不確定性，雨水收集池應嚴禁在雨水收集池靠地庫一邊的側墻上開檢修人孔，杜絕將雨水引入地庫的隱患，檢修人孔應設在雨水收集池頂板上，并設置雙層井蓋。雨水回用的供水管上不得裝設取水龍頭，應采用給水栓，并設置明顯的雨水標識，防止誤飲誤用。

1.5 隔油機房

一般商業綜合體一層或地下一層局部功能為餐飲時需要在其下下一層內設置隔油機房，隔油機房應靠近排水點，縮短重力排水管線，避免排水管放坡過長影響層高增加管道堵塞幾率，排水管的長度一般控制在20～30m左右。隔油機房內一般采用隔油一體化提升設備，經隔油處理的污水通過壓力提升至室外排水，油脂經過濃縮排至專用的密閉油桶集中外運，單個機房的面積一般在20m2左右，需根據具體設備選型確定，高度一般與車庫層高相同即可。隔油設備的通氣管在設計時需注意，有條件時應與室內排水管的通氣管相連，無法接入時應設置于不影響交通安全的環保的草坪上，并加蓋管罩，通氣管也可以引至室外高空（距設計地面以上2.5m）排放，隔油機房內應考慮排風，使機房內保持負壓，避免臭味外溢，影響機房周邊房間的使用。

2 地下汽車庫消火栓的設置

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地下汽車庫，系統管道內的壓力應保證相鄰兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達室內任何部位；Ⅳ類汽車庫，系統管道內的壓力應保證一個消火栓的水槍充實水柱同時到達室內任何部位。同層相鄰的室內消火栓的間距不應大于50m、地下汽車庫室內消火栓的間距不應大于30m。進入地庫的汽車坡道處應設置消火栓，消火栓需保護至汽車坡道投影線，此處的消火栓需采用防凍保溫措施。地庫內部的消火栓優先設置在非停車位區域，停車位區域的消火栓可參考以下方式。

（1）停車位緊鄰行車道時，消火栓位置如圖1所示，箱體安裝底部采用鍍鋅角鋼斜三角支架，或采用落地型消火栓箱，或與消火栓箱背面增加短墻。

（2）柱邊兩側均為停車位，消火栓存在4種設置方式：①柱子沿車道一側長度≥950mm，消火栓與立管并排設置如圖2所示；②柱子沿車道一側長度≤950mm，消火栓沿車道側設置，立管位于柱子沿停車位一側如圖3所示，這樣可以減少消火栓對車位的影響；③消火栓貼柱子沿停車位一側設置，箱體安裝底部采用鍍鋅角鋼斜三角支架，如圖4所示，根據《車庫建筑設計規范》JGJ 100-2015第4.1.5條的要求，機動車與墻、柱、護欄之間存在最小凈距要求，且“水消規”12.3.10條規定消火栓箱門的開啟不應小于120°，設置在如下位置消火栓箱的開啟會受到一定影響，不方便消防隊員的取用，部分項目消防驗收時會準對這種情況提出整改，此種設置方式不建議采用；④停車位后側有墻、柱，消火栓靠墻、柱設置于停車位后方如圖5所示，這種設置方式存在的問題與設置方式3相同，審圖時會提出整改意見，不建議采用。

值得注意的是，設置方式1和2，消火栓突出柱邊，現在很多開發商為了節約成本，后退停車車道寬度卡在最小寬度5.5m的極限，這種情況就需要和建筑與結構專業協調，解決方案1：車道寬度增加200～250mm消火栓的寬度；方案2：結構柱往里退讓200～250mm消火栓的寬度。

3 地下汽車庫自動噴水滅火系統及氣體滅火系統

地下汽車庫火災危險等級為中危險Ⅱ級，噴水強度為8L/（min·m2），作用面積為160m2，通過逐點計算后系統的設計流量一般在36L/s左右，設計時可取40L/s作為噴淋的設計水量，以前一些已經廢除的規范中建議中危險Ⅱ級的噴淋水量為30L/s，實際是偏小的。地下汽車庫中若有機械車位，噴淋水量可按每增加一層，水量增加10L/s考慮，噴頭應按停產的載車板分層布置，且噴頭的上方應設置集熱板。對于室內無車道且無人員停留的機械式汽車庫，自動噴淋滅火系統應選用快速響應噴頭。

噴淋系統應和室內消火栓系統一樣，保護至汽車坡道投影線處，汽車坡道的處噴頭直接與室外接觸，冬季持續低溫易發生管道凍裂現象，應選用金屬易熔合金噴頭，并采用電伴熱保溫?！督ㄖO計防火規范》GB 50016-2014第5.4.12條第8款：應設置于鍋爐、變壓器、電容器和多油開關等的容量及建筑規模相適應的滅火措施，當建筑內其他部位設置自動噴水滅火系統時，應設置自動噴水滅火系統。這一條為強條，按規范的條文解釋，若汽車庫內設置了自動噴水滅火系統，相應的變電所等房間也應相應的設置自動噴水滅火系統，對于未設置自動噴水滅火系統可采用氣體滅火、水噴霧等系統，但是各地的施工圖審查部門和消防隊對這一條款的執行沒有明確，是采用自動噴水滅火系統，還是氣體滅火、水噴霧等系統，最好先征詢審查及消防部門的意見。

對于需要設置氣體滅火的場所，單個防護區的面積不超過500m2，且體積不大于1600m3建議采用預制滅火系統，可節省鋼瓶間面積及管網的成本，存在兩及以上的防護區建議采用組合分配系統，鋼瓶間應設置在防護區外的一個獨立的房間，層高不宜小于3m，凈高不宜小于2.2m，且盡量靠近防護區，并應有直接通向疏散走道的出口。滅火劑選擇建議采用七氟丙烷和IG541混合氣體滅火劑，防護區滅火劑設計用量的計算中，需要注意環境溫度的修正，以七氟丙烷系統為例：

（1）防護區滅火設計用量應按式（1）計算。

（1）

式中，W為滅火設計用量（kg）；

C1為滅火設計濃度（%）；

S為滅火劑過熱蒸汽在101kPa大氣壓和防護區最低環境溫度下的質量體積（m3/kg）；

V為防護區凈容積（m3）；

K為海拔高度修正系數。

（2）滅火劑過熱蒸汽在101kPa大氣壓和防護區最低環境溫度下的質量體積，應按式（2）計算。

S=0.1269+0.000513·T （2）

式中，T為防護區最低環境溫度（℃）。

《氣體滅火系統設計規范》GB 50370-2005中第3.1.8條，滅火系統的設計溫度，應采用20℃，第3.3.16條條文說明中的計算例題亦是按20℃計算，很多設計人員在實際工程中按20℃設計是不妥的，第3.1.8條條文說明中指出防護區最低環境溫度應按實際溫度計算，有采暖的地庫應按冬季最低采暖溫度計算，無采暖的地庫建議按室內溫度最低5℃進行計算，避免滅火設計用量計算值偏小。

4 地面排水及集水坑的設置

地下室地面排水的來源一般為以下4種情況：（1）地庫入口處汽車坡道的雨水、開敞樓梯間入口處的雨水及開敞采光井、風井的雨水；（2）地庫地面沖洗水的排水；（3）室內消火栓和自動噴水滅火系統的消防排水；（4）設備機房的地面排水。

汽車坡道的防水措施通常是在坡道出入口設置截水溝和擋水檻，在出入口地面的坡道外端設置防水反坡，坡道的底端設置集水坑排除坡道范圍內的雨水，此處集水坑應按《建筑給排水設計規范》GB 50015-2003（2009年版）第4.9.36B條要求，集水坑的有效容積按不應小于最大一臺排水泵5min的出流量計算，當坡道出口緊鄰單體建筑時，匯水面積應再附加高出部分側墻面積的1/2。開敞樓梯間入口處及開敞采光井、風井的集水坑的有效容積也應按不小于大一臺排水泵5min的出流量計算。

地下汽車庫內部的地面排水通常采用排水溝或地面直接找坡至集水坑兩種方式。當有2層及以上地下室時，應設置排水地漏將上層的地面排水引至最底層集水坑，《車庫建筑設計規范》JGJ 100-2015第4.4.3條對地漏及集水坑的設置間距提出了要求“地漏（或集水坑）的中距不宜大于40m”，第7.2.5條又進一步提出“排水點的服務半徑不宜大于20m。當采用地漏排水時，地漏半徑不宜小于DN100”。由此可見地漏或集水坑的設置不宜超過40m，上層的地漏位置最好與下層的集水坑對齊，減少橫管對汽車庫層高的影響，目前很多甲方為了節約成本，限定單個防火分區內集水坑的數量，甚至有不能超過4個的要求，以地庫內集水坑少為業績，是極其不負責任的行為。

地面沖洗灑水栓的位置最好靠近在排水溝、地漏及集水坑附近設置，防止灑水栓損壞或檢修時，引起地面漫流的發生。汽車庫車道邊排水溝和地漏的集水坑，筆者建議不宜設置過大，容積采用1200（長）×800（寬）×1000（高）即可，因為絕大部分雨水在汽車坡道口或開敞樓梯間入口處，開敞采光井、風井處已通過集水坑排至室外，進入汽車庫內的雨水一般是由汽車輪胎帶入的，無法在地面形成徑流，地面沖洗排水也是在操作人員可控范圍內，不會出現排水量過大，排水泵來不及排的情況發生。暴雨天氣地下汽車庫出現淹水情況，一般是降雨量超過室外雨水管線的排放能力，室外的雨水倒灌至地下汽車庫，在這種情況下無論設置多大的集水坑，用再大的排水泵也是沒有用的。

目前有些文章中指出負責消防排水的集水坑有效容積應該按5min消防排水量設計，筆者認為不妥，地下汽車庫消防排水集水坑設置的目的是保證消防時，不會因為排水不及時造成地庫內的設備、車輛的損壞，是允許地庫內存在一定的積水，只要能夠排除即可。地下汽車庫室內消火栓用水量最大為10L/s，火災延續時間為2h，自動噴水滅火系統無機械車位時一般為40L/s，有機械車位時每增加一層流量增加10L/s，此處按雙層的機械車位考慮，火災延續時間為1h，消防排水總量為252m3，如果每個防火分區內負責消防排水的集水坑按5min消防排水量設計，集水坑的容積將達到18m3，存在單個集水坑設計過大的問題，若分散設置，按常規每個集水坑有效容積取1～1.5m3，也需要12～18個集水坑，相當于防火分區的所有的集水坑都負責消防排水，數量也不一定夠。

筆者認為決定地下汽車庫消防排水時是否淹水，造成財產損失由4個因素決定：（1）消防排水水量的大??；（2）防火分區的面積；（3）機房門檻及設備基礎的高度；（4）消防排水泵的排水能力。當地庫內的積水超過機房門檻及設備基礎的高度，且消防排水泵無法及時排水時就會發生淹水損失，反之則不會。以單個防火分區內消防排水總量為252m3為例，地下汽車庫建筑防火分區一般控制在4000m2以內，考慮25%的機房及其他無法利用面積，實際可利用面積取3000m2，消防泵房的門檻一般為300mm，其他設備機房也有150mm以上的門檻，設備基礎的高度一般為200mm，此處門檻高度按最低150mm計算，只要積水不超過150mm就不會對地庫設備造成損失。消防總排水量252m3的積水高度為84mm，未超過150mm，即使消防排水泵不工作也不會對地庫設備造成損失?？紤]到安全性及未知情況的發生，筆者建議消防排水集水坑視地庫具體情況宜設置1～4個，每個集水坑放置兩臺排水泵，互為備用，當集水坑內水位超過報警水位時，兩泵同時啟動，單泵的排水量不宜小于20m3/h，對集水坑的容積不另做要求，因為整個地庫就相當于一個大的集水坑。

地下設備機房的排水具有排水量差異大、排水隨機性大的特點。地面排水形式通常采用地漏和明溝。排水量小，設置排水橫管不會影響到下層房間時，可采用地漏排水；排水量大的機房，如生活泵房、消防泵房，報警閥組間等可采用明溝排水。對于生活泵房，集水坑的最小容積可取生活水箱（池）3min的溢流水量，對于消防泵房，集水坑的最小有效容積，應比較消防試驗排水與3min的消防水池溢流水量的大小，取其大者。對于水處理機房，集水坑的最小容積可取過濾設備的3min反沖洗排水量。

5 結語

近年來規范更新的較為頻繁，對設計人員提出的了更高的要求，在地下汽車庫的設計中，設計人員應立足“以人為本”，對各系統的選擇綜合分析比較，選擇安全、合理的施工圖方案，避免因錯誤、遺漏增加建設成本。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50067-2017，汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范[S].2017：20.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50974-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[S].2014：71.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50016-2014，建筑設計防火規范[S].2014：113.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，.GB 50084-2017，自動噴水滅火系統設計規范[S].2017：17.