高層建筑給排水消防設(shè)計要點

楊永凡

廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院 廣東廣州 510000

1 工程概況

以某綜合樓建設(shè)工程為研究案例，對高層建筑給排水設(shè)計要點進行研究分析。該項目位于廣東省廣州市白云區(qū)，占地面積為61871.31m2，綜合樓建筑面積約198820.18m2，塔樓建筑面積為約55004.05m2。地下室2層，建筑高度10m，主要為商業(yè)、停車場及設(shè)備用房。裙樓4 層，建筑高度21.3m（局部5 層，建筑高度32m)，主要功能為商業(yè)、娛樂及餐飲。塔樓主要有4 棟，其中1 號塔樓15 層，建筑高度56m；6～11F 主要功能為辦公。2 號和3號塔樓15 層，建筑高度76m，6～15F 為公寓。4 號塔樓19層，建筑高度77.8m，6～15 層為酒店。

2 生活給水設(shè)計要點

2.1 項目業(yè)態(tài)分析

該項目塔樓主要業(yè)態(tài)功能有酒店、公寓、辦公，裙樓業(yè)態(tài)有商業(yè)（餐飲，超市，影院）。地下室部分為商業(yè)、設(shè)備用房和停車庫。本項目的主要設(shè)計內(nèi)容包括生活給水系統(tǒng)，生活排水系統(tǒng)，熱水系統(tǒng)，雨水排水系統(tǒng)，雨水收集回用系統(tǒng)，虹吸雨水排水系統(tǒng)，室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)，自動噴淋給水系統(tǒng)，大空間智能主動噴水滅火系統(tǒng)，氣體滅火系統(tǒng)和建筑滅火器的配置等[1]。

2.2 供給水源及用水量分析

該項目中的生活飲用水水源為市政自來水，市政供水管網(wǎng)的供水壓力暫按≥0.14MPa 進行設(shè)計。由于自來水公司明確只給一個接口，小區(qū)僅按一路進水進行設(shè)計。該工程用水主要由住宅、公寓，酒店，裙樓商業(yè)，餐飲，綠化道路澆灑和車庫沖洗等組成。經(jīng)過計算，該項目最高日用水量1673.9m3，最大時用水量179.8m3.初步估算引入管管徑為DN200，設(shè)計流速1.6m/ s。根據(jù)用水的使用功能、水費收取標準不同，分別設(shè)置市政總水表，根據(jù)綠色建筑設(shè)計要求，對各類用水點設(shè)置分級水表。

2.3 給水系統(tǒng)分析

由于未能明確市政水壓，暫按最不利情況0.14Mpa進行設(shè)計。到后期施工階段，可對現(xiàn)場實測接駁位置的水壓后在對給水分區(qū)進行復(fù)核。整個項目場地平整，高差不超過1m。經(jīng)過初步估算與分析，地下室到首層由市政管網(wǎng)壓力進行供水，2F 以上由水箱聯(lián)合變頻加壓設(shè)備供水。由于存在不同的業(yè)態(tài)，為了便于管理，塔樓住宅，塔樓公寓，塔樓酒店和裙樓分別設(shè)置生活水泵房，泵房內(nèi)設(shè)置儲水水箱和加壓設(shè)備。生活泵房設(shè)置在負二層，設(shè)置住宅水箱容積34m3，公寓水箱容積138m3，裙樓水箱容積170m3，酒店水箱60m3，另外單獨設(shè)置裙樓空調(diào)補水水箱120m3。水箱容積超過50m3時分兩格，保證一格水箱檢修時，另一格水箱供水不間斷。根據(jù)項目建筑高度以及節(jié)水系統(tǒng)要求，需要控制各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點處的靜水壓不大于0.45Mpa，且各分區(qū)內(nèi)低樓層部分設(shè)減壓設(shè)施保證各用水點供水壓力不大于0.2Mpa。為了保證供水的穩(wěn)定性，供水系統(tǒng)的設(shè)計必須要滿足安全性與可靠性，給排水系統(tǒng)中的變頻泵組選用全變頻，且供水壓力可以進行調(diào)整。相比變頻調(diào)速泵組更加節(jié)能和穩(wěn)定。根據(jù)業(yè)主提供的自來水水質(zhì)檢測報告以及酒店管理方的實際需求，本項目不需要設(shè)置軟水系統(tǒng)。

2.4 熱水系統(tǒng)分析

本項目根據(jù)酒店管理方需求設(shè)置集中熱水系統(tǒng)。經(jīng)過計算，酒店區(qū)域熱水用水量47.6m3，最大小時用水量7.7m3，設(shè)計小時耗熱量1426422KJ/ h.項目所在地夏熱冬暖，選用空氣源熱泵作為集中熱水系統(tǒng)熱源，并設(shè)置空調(diào)熱回收系統(tǒng)（板式換熱器）預(yù)熱冷水，提高冷水進水溫度，節(jié)約能源。

3 排水系統(tǒng)設(shè)計分析

本項目排水系統(tǒng)水質(zhì)主要是住宅生活污廢水，酒店和公寓生活污廢水，裙樓商業(yè)餐飲含油廢水，車庫沖洗廢水。小區(qū)內(nèi)的最高日排水總量大概為1506.5m3。

本項目室內(nèi)排水系統(tǒng)均采用污廢水分流系統(tǒng)，設(shè)置專用通氣立管，保證污水、廢水順利排放。正負零以上的區(qū)域盡可能重力流排除，節(jié)約能源。無法重力流排除的污廢水（如地下衛(wèi)生間、地下餐飲含油廢水）采用污水加壓提升設(shè)備排出室外。針對不同性質(zhì)的污廢水采用不同的污水處理構(gòu)筑物和污水提升裝置。生活污水單獨收集后進入化糞池處理，餐飲含油廢水經(jīng)過多功能油水分離器處理后提升排出。對單獨可以排除室外的含油廢水設(shè)置了隔油池進行處理，滿足排放標準后排入市政污水管網(wǎng)，統(tǒng)一由污水處理進行處理[2]。

4 雨水系統(tǒng)設(shè)計分析

該項目的塔樓屋面雨水設(shè)計采用的重力流雨水排放方式，按重要公共建筑屋面，選取10 年暴雨重現(xiàn)期進行雨水排水系統(tǒng)水力計算依據(jù)。塔樓雨水斗為87 型雨水斗。裙房屋面面積較大，同時疊加塔樓側(cè)面匯水面積的一半，裙樓屋面設(shè)置較多機電設(shè)備，如果雨水不能及時有效的排放，裙房屋面過快積水會引發(fā)一系列安全事故，可能造成人身財產(chǎn)損失。綜合各方面考慮，考慮裙樓屋面采用虹吸雨水排放方式。虹吸雨水系統(tǒng)采用虹吸雨水斗，選取50 年設(shè)計重現(xiàn)期。屋面和裙樓均設(shè)置雨水溢流口，管道和溢流設(shè)施滿足100 年設(shè)計暴雨重現(xiàn)期的排水要求。

結(jié)合綠色建筑設(shè)計，收集部分屋面雨水進行回用。回用用途包括綠化澆灑、道路養(yǎng)護，水井補水等。雨水收集系統(tǒng)的處理流程為：匯集雨水→自動氣流過濾裝置→雨水蓄水池→雨水提升泵→過濾消毒→清水池→清水泵→紫外新消毒→輸送至不同的用水點。用水點及回用水輸水管道應(yīng)該設(shè)置顯眼的標識牌：“非飲用水”，并采取一定的措施，避免住戶直接飲用。

雨水收集回用系統(tǒng)是建筑物雨水應(yīng)用系統(tǒng)中的重要組成部分，不但能節(jié)省水資源，充分利用非傳統(tǒng)水源，避免水資源浪費，同時還能滿足綠色建筑需求。

5 消防水系統(tǒng)設(shè)計分析

5.1 設(shè)防標準分析

本項目建筑總高度為77.8m，屬于一類高層公共建筑，包含公寓、酒店、商業(yè)和住宅等多種功能用途，裙樓區(qū)域有中空大堂和高度12＜h≤18m 的高大空間IMAX 影院。針對不同功能、不同區(qū)域、不同凈高的場所設(shè)置不同的消防設(shè)施，以滿足現(xiàn)行消防規(guī)范要求，保證火災(zāi)時消防設(shè)施發(fā)揮主動滅火作用。室外消火栓和室內(nèi)消火栓均按一類高層公共建筑進行設(shè)計[3]，火災(zāi)延續(xù)時間為3h；自動噴水滅火系統(tǒng)以電影院凈空高度14.8m 為設(shè)防標準，噴水強度20L/（min.m2），作用面積160m2進行設(shè)計，火災(zāi)延續(xù)時間為1h。針對局部中空區(qū)域設(shè)置大空間智能主動噴水滅火系統(tǒng)。在消防系統(tǒng)設(shè)計過程中，必須嚴格按照現(xiàn)行國家規(guī)范展開設(shè)計，保障人民生命財產(chǎn)安全。

5.2 消防水源及用水量分析

該項目的消防水源為市政自來水，水質(zhì)滿足設(shè)計設(shè)計要求。因當?shù)刈詠硭局辉试S一路進水，本項目消防系統(tǒng)設(shè)計按一路進行設(shè)計。從項目附近的市政管網(wǎng)中接入消防水池引入管，在該綜合樓負一層設(shè)置消防水池，消防水池容積滿足一次火災(zāi)消防用水總量。本項目一次滅火所需水量為1224m3。地下一層設(shè)置消防水池有效容積1300m3，分兩座，每座消防水池可單獨使用。各種消防用水量標準及一次滅火用水量如表1 所示。

表1 各種消防用水量標準及一次滅火用水量

5.3 消火栓系統(tǒng)設(shè)計分析

消火栓采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)。考慮建筑高度對消防水泵性能要求不同，室內(nèi)消火栓和室外消火栓分開設(shè)置加壓泵組。火災(zāi)時由加壓泵組從消防水池吸水加壓供水[4]。室外消火栓管網(wǎng)圍繞建筑成環(huán)狀布置，室外消火栓加壓給水泵組采用兩條輸水干管與室外消火栓環(huán)狀管網(wǎng)連接。室外消火栓泵和室內(nèi)消火栓泵均設(shè)計為一用一備，自動輪流切換，當主泵發(fā)生故障時自動切換為備用泵，并在消防控制中心顯示泵組運行狀態(tài)。室內(nèi)消火栓的位置設(shè)計必須考慮合理性和美觀性，在方案初期應(yīng)同建筑專業(yè)協(xié)商確定消火栓位置，既能保證兩個消火栓水柱能夠到達該樓層中的任何一個角落，又不影響建筑空間美觀設(shè)計。室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)采用減壓閥進行豎向分區(qū)，保證最低層消火栓口處的靜壓不大于1.0MPa。消火栓栓口動壓不小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱按13m 設(shè)計計算。消火栓箱內(nèi)設(shè)置火災(zāi)報警按鈕，向外部散發(fā)火災(zāi)信號。在最高塔樓酒店的屋面設(shè)置50m3高位消防水箱，保證火災(zāi)初期用水。高位消防水箱最低有效水位不能保證最不利消火栓0.10MPa 的靜壓，在消防泵房設(shè)置了穩(wěn)壓泵。水泵房內(nèi)水箱出水管設(shè)置流量開關(guān)，設(shè)定可以流量開關(guān)自動啟動消防泵在裙樓屋面，塔樓屋面均設(shè)置了試驗消火栓，保證系統(tǒng)可靠。

5.4 自動噴水滅火系統(tǒng)分析

自動噴水滅火系統(tǒng)的供水水源與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的水源是同一個水源，設(shè)計采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)，系統(tǒng)最大流量為8OL/ s，主要位于IMAX 影院區(qū)域。除了不宜用水撲救的電氣設(shè)備用房，其他各個區(qū)域都安裝自動噴水滅火系統(tǒng)。為了節(jié)約工程造價，優(yōu)化設(shè)計，采用分區(qū)域集中設(shè)置噴淋報警閥組。控制報警閥組的供水壓力不超過1.2MPa，每個報警閥組控制的噴頭數(shù)不超過800 只，且供水的最高與最低噴頭高差不大于50m。

噴淋頭的選用：未設(shè)置吊頂區(qū)域選擇使用直立類型的噴頭；設(shè)置吊頂區(qū)域的場所則采用下垂型噴頭或吊頂型噴頭。裙房商場的倉儲用房、地下商場、中庭環(huán)廊采用快速響應(yīng)噴頭。商場、公寓吊頂下采用DN15 閉式下垂型玻璃球噴頭，動作溫度為68℃，K=80；停車庫、吊頂內(nèi)采用DN15 直立型玻璃球噴頭，動作溫度為68℃，K=80；廚房采用DN15 直立型玻璃球噴頭，動作溫度為93℃，K=80；酒店采用DN20 擴展型側(cè)噴噴頭，動作溫度為68℃，K=115；IMAX 影院和中庭區(qū)域采用DN25 非倉庫型特殊應(yīng)用噴頭，動作溫度為68℃，K=161。

6 結(jié)語

城市建筑物突顯出鮮明的多元化、層次化特點，與之同時，城市人口規(guī)模也在不斷擴大，且城市人口越來越密實，導(dǎo)致高層建筑物火災(zāi)搶救的難度增大。鑒于此，必須要對高層建筑物的給排水及消防設(shè)計予以重視，嚴格按照現(xiàn)行管理規(guī)定對給排水及消防進行設(shè)計。