唐山市總工會職工文化活動中心給排水及消防設計實例分析

張 磊，邢玉權

(1.唐山學院 土木工程學院，河北 唐山 063000；2.寶航環境修復有限公司，北京 100012)

1 項目背景

唐山市總工會職工活動中心(見圖1)，總占地面積14 485.7 m2，由兩部分組成：總工會辦公樓(主樓，17層，建筑高度80.7 m)和下崗職工再就業基地(附樓，6層，建筑高度38.15 m)。主樓主要功能是辦公，附樓主要功能是家具城，建筑地下部分功能是展廳、汽車庫和設備機房。本建筑給排水系統的設計，既要滿足使用功能、安全性的要求，同時還要兼顧到節能、環保的要求。本文將對建筑給排水系統及消防系統設計方法進行介紹，并就設計中出現的問題進行探討。

圖1 唐山市總工會職工活動中心

2 給水系統

2.1 給水分區

近幾年，住建部全面推行建筑節能，要求建筑在使用期內最大限度地節約資源，其中節水、節能為資源節約的重要組成部分[1]。建筑給水系統在給排水設計中與節水、節能關系最為密切[2]。給水方式的選擇需要結合當地市政供水條件、建筑的使用功能特點、運行能耗等因素綜合考慮。因本建筑分為主樓和附樓兩部分，并且主樓和附樓層數、地上部分每層層高均不相同，因此采用分系統分區供水形式，即在辦公主樓和附樓的地下2層分別設置生活給水泵房，兩個系統相互獨立，互不影響。本文以辦公主樓給水系統設置為例進行說明。辦公主樓給水系統分為低、中、高三個區。低區由市政自來水直接供水，中高區采用變頻供水(形式為生活儲水箱-變頻供水泵-建筑用水點)，變頻供水設施的生活儲水箱和供水泵均設置在地下2層的生活水泵房間內，避免了供水設施產生的噪聲對地上辦公用房等功能區的影響。分區層數的劃分既要考慮充分利用市政供水壓力，同時又要兼顧不同用水點的最低最高水壓要求[3]。

主樓部分地下2層層高3.9 m，地下1層層高6.05 m；地上首層層高6 m，2層及以上層高4.2 m，分區供水層數范圍及供水壓力見表1。這樣既滿足了豎向分區最高配水點處衛生器具服務水頭的要求，同時又能兼顧《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003(以下簡稱《建水規》)中3.3.5條關于豎向分區靜水壓力的規定。

表1 給水系統分區供水壓力

2.2 用水量的計量及計算

總工會建筑有兩根給水引入管，分別引入主樓和附樓地下2層生活水泵房。空調系統冷卻塔裝置位于主樓附屬用房的4層屋頂上。根據唐山市自來水公司及《民用建筑節水設計標準》BG50555-2010[4](以下簡稱《節水規》)的規定，在建筑的兩根總給水引入管、主樓和附樓的生活水箱補水管、主樓的中高區加壓供水管道、附樓的加壓供水管道、冷卻塔補水管道上分別設置遠傳計量水表，將水表計量數據輸入到建筑的監控中心，實現智能管理，能夠及時進行漏水探查和監控，達到節水的目的。

下面以辦公主樓為例對建筑用水量的計算進行說明。主樓的使用功能分區包括：辦公室、休息室、圖書館、閱覽室、檔案管理中心、會議室、實踐培訓室、廚房以及食堂，其中以辦公室為主。在進行用水量的計算時，選擇《建水規》中給水定額的上限和下限值，計算出的最高日用水量差別很大，因此設計時考察了唐山市同類建筑的實際用水情況，再結合建筑本身的使用功能，將功能房間分成兩種類型分別考慮。一是辦公室、閱覽室等人員活動量相對較少的以“靜態”工作為主的房間；二是廚房、實踐培訓室等以“動態”工作為主的房間。“靜態”工作為主的房間，用水定額的選擇按照《建水規》的低限取值，同時滿足《節水規》的要求。比如辦公室，《建水規》中規定用水定額為30～50 L/(人·班)，《節水規》中規定節水用水定額為25～40 L/(人·班)，結合人員活動量相對較少的情況，以用水定額35 L/(人·班)計算，同時滿足用水和節水的要求。“動態”工作為主的房間，因用水時間相對集中，短時間內的用水量較大，因此按照《建水規》中規定的用水定額上限取值，比如食堂，用水定額選取25 L/(人·次)。生活儲水箱的體積按照最高日用水量的20%計算。

2.3 衛生器具及給水設備的選擇

本建筑所采用的衛生器具、水嘴等均符合《節水型生活用水器具》CJ164的規定，設計要求：①坐箱式大便器采用大、小便分檔的沖洗水箱，一次沖洗水量不大于6 L；②洗臉盆采用感應式水嘴；③小便器、蹲式大便器采用延時自閉沖洗閥；④水嘴、淋浴噴頭內部設置限流配件。

本建筑的加壓供水設備的變頻泵組采用兩用一備的方式，并配合氣壓水罐使用，應對用水量不均勻時段的用水需求。主樓設備參數見表2，生活水泵房設備布置見圖2。空調冷卻塔的補水系統單獨設置供水泵組，水泵亦采用變頻泵，保證冷卻水循環率不低于98%，且循環冷卻水系統設置有旁流式水處理器。

表2 加壓供水設備參數

圖2 主樓生活水泵房設備布置詳圖

2.4 熱水系統

本建筑設有生活熱水系統，采用太陽能熱水系統，在主樓屋頂設置有太陽能儲水箱、集熱板以及機械循環水泵，系統采用立管和支管循環形式，保證用水點的熱水使用溫度不低于40 ℃和熱水出水時間不超過10 s。主樓內設有集中淋浴室，淋浴室的配水管道布置成環形，且在環形供水管上不再接出其他的用水器具。淋浴器采用即時啟、閉的腳踏或感應式手動控制裝置。

2.5 給水管材及附件

建筑給水系統的低區由市政供水，管材全部采用PPR冷水管，中高區加壓供水部分立管及橫干管采用鋼塑復合管，橫支管采用PPR冷水管。鋼塑復合管采用絲扣連接，PPR管采用熱熔連接。接廚房灶臺的管道采用不銹鋼給水管及管件。給水管道上閥門均采用閥芯為銅質的截止閥。上述給水管材及附件承壓能力強，內壁光滑，供水阻力小，可有效防止管網漏損以及管道對供水造成的二次污染[5]。地下不采暖樓層的給水管道均用橡塑保溫，以防夏季結露。

建筑內的所有水箱和水池(包括生活給水箱、熱水儲水箱、消防水池等)均設置溢流水位報警和自動切斷供水的功能，防止進水管道故障時水池和水箱長時間排水造成水資源的浪費[6]。

3 排水系統

3.1 地上污廢水排水系統

主樓及附樓的排水系統均采用雨污分流、廢污合流制。辦公主樓部分采用雙立管系統，設置專用通氣立管，附樓部分因建筑層數較少，采用單立管系統，設置伸頂通氣管。建筑內公共衛生間因設置衛生器具較多，排水立管分散設置在衛生間的端角隱蔽位置，且靠近排水量最大的大便器，以保證排水路線最短和排水順暢，并且，排水立管分散設置可以使排水橫支管不需設置環形通氣管道，減少對建筑內裝修效果的影響[7]。圖3為衛生間給排水管道布置示意圖。衛生間與廚房的排水立管及排水出戶管道相互獨立，在建筑室外分別設置化糞池和隔油池。衛生間排水經過化糞池處理后、廚房排水經過隔油池處理后均排入市政排水管道。

圖3 建筑內衛生間給排水詳圖

3.2 地下污廢水排水系統

本建筑的地下樓層設置有換熱站、生活水泵房、消防水泵房的設備間，在設備間內均設有排水溝及集水坑，集水坑內設有污水泵，采用壓力排水系統排除平時檢修水及事故排放水。地下廢水排水系統與地上污廢水排水系統相互獨立，采用單獨的出戶管道排出室外。附樓的地下1層使用功能為展廳，設有公共衛生間，因衛生間污水雜物較多且異味嚴重，采用一體化污水提升設備排除，設備采用全自動智能化運行并密封，水泵與污物隔離。

3.3 雨水排水系統

本建筑的外立面為玻璃幕墻，無法設置雨水排水溢流口和管道，所以主樓和附樓均采用雨水內排水系統。主樓屋面面積較小，采用重力流雨水排水系統；附樓的建筑屋面面積較大，為了減少管道布置對建筑層高和室內環境的影響，采用壓力流雨水排水系統。根據《建水規》4.9.9條要求，建筑屋面排水口及雨水排水管按照50年重現期的雨水量設計。

3.4 排水系統管材及附件

地上排水系統的立管，出戶管采用柔性機制排水鑄鐵管，采用配套管件連接；排水橫管采用普通U-PVC塑料管，采用粘接方式。雨水管采用鍍鋅鋼管，采用絲接方式。地下壓力污水排水管及出戶管等均采用柔性機制排水鑄鐵管，采用配套管件連接。排水立管的檢查口安裝在距地面1.0 m處，檢查口的方向方便檢修，暗裝立管在檢查口處設檢修門。排水出戶管道穿越地下室、地下構筑物外墻，設置有防水套管。

4 消防系統

本建筑設置了消火栓系統、自動噴水滅火系統、大空間智能型主動噴水滅火系統和氣體滅火系統四種消防設施。主要消防系統設置場所及設計參數見表3。

表3 消防系統設計場所及設計參數

注：本建筑的設計時間為2012年，用水量標準選擇執行《高層民用建筑設計防火規范》(GB5045-95)

本建筑由唐山市自來水公司提供兩路市政供水，市政接口分別位于衛國路和新華道上，市政供水管徑為200 mm，供水壓力為0.26 MPa，滿足火災延續時間內室外消防用水量要求。因此建筑消防水池僅儲存室內消防用水量，設置于附樓地下2層，消防水池有效容積為560 m3，分為可獨立使用的兩格。

4.1 室內消火栓系統

建筑的室內消火栓系統的供水，由設在附樓地下2層的消防水泵房統一供給，消防水泵供給壓力為1.2 MPa。在整個建筑內(地上和地下)管網水平及豎向成環布置。主樓1-7層、附樓、地下1層和2層的室內消火栓管網，由消火栓水泵出水管經減壓閥組減壓后供給，減壓閥組選用可調式比例減壓閥，閥后壓力0.7 MPa。建筑主樓8-17層由消防水泵出水管直接供給，供應壓力仍為1.2 MPa。

主樓屋頂設有消防水箱間，消防水箱有效體積18 m3，消防水箱的出水分為兩路：一路管道經過穩壓設施增壓穩壓后與主樓17層的消防橫干管相連接，另一路管道與位于主樓7層的消防橫干管相連接，實現消防系統的穩壓。穩壓設施設備參數見表4。

表4 消防穩壓系統設備參數

4.2 自動噴水滅火系統

在整個建筑內，除電氣設備用房外均設置自動噴水滅火系統，設置危險等級為中危II級，噴水強度為8 L/(min·m2)，作用面積160 m2。主樓的地下1層及整個建筑的地下2層為汽車庫，未設置任何的采暖設置，因此采用預作用自動噴水滅火系統；主樓地上部分、附樓地下1層及地上部分設有中央空調系統，作為冬季供暖設置，因此采用濕式自動噴水滅火系統。

建筑自噴系統的供水，由設在附樓地下2層的消防水泵房統一供給，供給壓力為1.3 MPa，報警閥組均設置在消防水泵房內，并保證每個報警閥組控制的噴頭數不超過800個。為了防止自噴系統配水管道工作壓力大于1.2 MPa，配水支管工作壓力大于0.4 MPa，在地下2層至10層的自噴配水主管上均設有減壓孔板。

4.3 大空間智能型主動噴水滅火系統

本建筑附樓的中庭高度大于12 m，不宜設置普通的自噴系統，因此采用大空間智能型主動噴水滅火系統作為消防設施。主動噴水系統由標準型自動掃描射水高空水炮、電磁閥、ZSD紅外線探測組件、水流指示器、信號閘閥、末端試水裝置等組成，可以自動監視保護范圍內的一切火情，一旦發生火災，系統的紅外探測組件可以向消防控制中心發出火警信號，并報告發生火災的準確位置，自動開啟系統，噴水滅火。主動噴水滅火系統與普通自噴系統共用消防供水泵，管網平時壓力由主樓屋頂的高位消防水箱保證。

4.4 氣體滅火系統

主樓地下1層的變配電室，不宜設置水滅火裝置，因此采用無管網的七氟丙烷預制氣體滅火系統。氣體滅火的設計濃度8%，設計噴放時間不大于10 s。一個防護區的面積不大于500 m2，且容積不大于1 600 m3，圍護結構承受內壓的允許壓強不低于1 200 Pa，凈高的2/3以上設置泄壓口。

預制滅火系統設置自動控制和手動控制兩種啟動方式。當工作人員進入防護區時，能將滅火系統轉換為手動控制方式；人員離開時，能恢復為自動控制方式。防護區內外設置手動、自動控制狀態的顯示裝置。

5 結語

唐山市總工會職工文化活動中心為一類高層綜合樓，對給排水設計內容和使用安全性要求較高，因建筑功能分區復雜，所以設計內容也有不同于其他項目的特點。本文通過對給排水各系統、消防系統設計情況的介紹和分析，希望能為規模相似的一類高層公共建筑提供一些設計參考。

參考文獻：

[1] 蔣毅.APEC峰會北京日出東方凱賓斯基酒店給排水及消防設計介紹[J].給水排水，2015，41(8)：67-71.

[2] 李萍英，羅蓉.某二星級綠色公共建筑給排水設計案例[J].給水排水，2016，42(3)：81-90.

[3] 中國工程建設標準化協會.GB50015-2003建筑給排水設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50555-2010民用建筑節水設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5] 張竹.遵化市國際會展中心給排水和消防設計[J].中國給水排水，2005，21(10)：64-65.

[6] 于強，原鵬.高層建筑給排水節能方案實例分析[J].節能，2012(9)：57-59.

[7] 徐揚.“現代杯”全國優秀建筑給水排水論文集[C].天津：天津大學出版社，2013.