金泉寫字樓給排水設計特點及探索

許歡

(福州市建筑設計院350001)

一、工程概況

    金泉寫字樓位于福州市湖東路、金泉路交叉口，建筑占地面積854.6m2，建筑層數為地上十五層，地下一層，總建筑面積11908.74mz，建筑高度54.00m。本寫字樓主要功能布局：地下室為設備用房、金庫及停車庫(戰時為常6級核6級防護單元一個)；地上一～三層為金融營業廳；四層為職工餐廳；五～十三層為辦公用房；十四層為多功能廳；十五層為大會議室。以下對金泉寫字樓給水系統、消防系統的設計進行簡要介紹，并就其中采用的技術措施進行探討，供同行們商榷。

二、生活給水系統

    大樓從南側湖東路市政供水管網引入一根DN200進水管，沿大樓形成DNl50環狀供水管網。生活給水分三區供水：一區為-lF-3F，采用市政給水管網直接供水；二區為4F～9F，采用進水管一貯水池+生活泵一屋頂生活水箱一分區減壓閥等減壓設施一用水點的上行下給供水方式；三區為IOF～15F，采用進水管一貯水池+生活泵一屋頂生活水箱一用水點的上行下給供水方式。

    1.關于生活給水方式的確定

    考慮到福州市市政給水管網供水壓力一般為0.25MPa，所以1～3F采用市政給水管網直接供水，達到充分利用市政管網余壓，4F及以上需要二次加壓。目前二次加壓通常采用的方式主要有：1)分區串聯供水方式，即分區設置水箱和水泵，水泵分區布置，自下區水箱抽水提升至上區用水；2)分區并聯供水方式，即分區設置水箱和水泵，水泵集中布置在地下室內；3)分區水箱減壓供水方式，即分區設置水箱，水泵統一加壓，利用水箱減壓，上區供下區用水；4)分區減壓閥減壓供水方式，即水泵統一加壓，僅在頂層設置水箱，下區供水利用減壓閥或減壓孔板供水；5)分區無水箱供水方式，即分區設置變速水泵或多臺并聯水泵，根據水泵出水量或水壓，調節水泵轉速或運行臺數。由于分區設置水箱雖然供水可靠，水壓穩定，相對節能但占用較大的建筑面積，同時本建筑層數不高，建筑專業考慮不宜設置設備轉換層，所以考慮在后兩種加壓方式中進行選擇。分區設置變速水泵，這種供水方式設備布置集中，便于維護與管理，不占用建筑上層使用面積，能源消耗較少，但水泵型號、數量較多，選型技術要求高，水泵控制調節較麻煩，且投資額較大，同時考慮到本建筑屬于辦公性質的公共建筑，用水時間不連續、較分散，用水量相應較少，用水設備使用不連續，造成各分區水泵頻繁啟動，這樣既容易縮短水泵的壽命又造成電量的浪費。綜合考慮了各種因素之后，本建筑采用分區減壓閥減壓的供水方式，雖然下區供水壓力損失較大，稍浪費電力資源，但是設備與管材較少，投資省，設備布置集中，便于維護管理，不占用建筑上層使用面積。

    2.關于建筑節水節能的技術措施

    目前建筑給排水中常見的水資源浪費的幾種方式：l)超壓出流造成浪費；2)管道、閥門及其它給水配件等泄漏造成浪費；3)給水系統二次污染造成浪費；4)衛生器具不合理配置造成浪費。針對以上狀況，在設計時采取了以下措施：

    1)控制超壓出流的措施：a．合理分區。在我國現行的《建筑給水排水設計規范》中，僅從防止給水配件承壓過高會導致損壞的角度對給水配件和入戶支管的最大壓力做了一定的限定，但并未從防止超壓出流的角度考慮。文獻《建筑給水系統超壓出流現狀及防治對策》中對公共建筑配水橫支管(即衛生間給水橫支管)的工作壓力值限定為0．15MPa，靜水壓力值限定為0．25MPa。本建筑在設計時也根據以上限值進行了分區，將4F～15F分為兩區(4F～9F，10F～15F)。b．設置減壓裝置。常用的減壓裝置有減壓閥、減壓孑L板或節流塞。減壓孔板雖然系統比較簡單、投資較少，管理方便，但只能減動壓，不能減靜壓，且下游壓力隨上游壓力和流量而變，不夠穩定；減壓閥具有較好的減壓效果，可使出流量大為降低，且各配水點水壓、流量較均勻，安裝方便。本建筑在設計中充分考慮了以上兩種減壓裝置的優缺點后采用了減壓閥減壓裝置。

    2)減少管道、閥門及其它給水配件泄漏的措施：選擇優質的管材、閥門及其它給水配件。生活泵出水管一1～8F采用壓力等級為l．25MPa的PSP鋼塑復合管，其余的均采用壓力等級為Pl．0MPa的PSP鋼塑復合管；室內生活排水立管、橫干管采用抗震柔性排水鑄鐵管；排水支管采用建筑排水用硬聚氯乙烯管。閥門是關斷水流最常用的工具，施工實踐證明截止閥比閘閥關得嚴，閘閥比蝶閥關得嚴，閘閥阻力小減少能耗，故在閥門的選擇上管徑<DN50的采用截止閥，其余的盡量采用閘閥。

    3)防止給水系統二次污染的措施：a．分開設置生活與}肖防水池。生活與消防水池分設可以縮短生活用水的停留時間，避免對生活用水的水質影響。b．生活水池、水箱中設HYQX—II水箱自動清洗裝置，定期對生活水池和生活水箱進行清洗，有效地降低了給水系統的二次污染。c．適當選擇生活水箱容積，縮短了生活用水在水箱中的停留時間，有效地減輕了生活用水的污染。據有關文獻報道，水箱的容積對水質影響很大，如果自來水在水箱中貯存時間過長，特別是在夏季水中余氯量迅速減小，12h余氯為零，不宜直接飲用。

    4)降低衛生器具不合理配置的措施：a．采用陶瓷片閥芯水龍頭，這種水龍頭密閉性好、啟閉迅速、使用壽命長，試驗表明，陶瓷閥芯節水龍頭和普通龍頭在全開狀態下，前者的出流量均小于后者的出流量，即在同一靜水壓力下，節水龍頭具有較好的節水效果，節水量約為20％～30％，且在靜壓越高，普通水龍頭出水量越大的地方，節水龍頭的節水量也越大，價格又低于其它類型節水龍頭。b．使用沖洗水量≤6L的大便器，控制每次使用后的沖洗水量。C．采用紅外感應龍頭的洗臉盆、感應式沖洗閥的小便器和大便器。

三、消防系統的設計及探討

    本寫字樓屬于一類高層綜合樓，共設有五個滅火系統，分別為室外消火栓系統、室內消火栓系統、自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、氣體滅火系統。地下室設864m3消防專用水池(分成2格)，屋頂設一只20m3消防專用水箱。消防用水均由市政給水管網提供。1)室內消火栓系統設計流量：40L／s，室外消火栓系統設計流量：30L／s，火災延續時間3h。-lF～10F采用減壓穩壓消火栓，使消火栓口壓力不超過0.50MPa。)自動噴水滅火系統：設計流量30L／s(車庫按中危險級Il級，噴水強度8L／min．m2，作用面積160m2，其余按中危險級l級，噴水強度6L／min．m2，作用面積160m2)，火災延續時間1h，最不利點噴頭工作壓力0.10MPa。十二一十五層水箱的供水壓力不足，采用氣壓罐增壓保持這幾層噴水初期滅火壓力的要求；十四層及以下水流指示器后面設減壓孔板減壓。3)水噴霧滅火系統：設計流量l5L／s(噴水強度201／min．m2)，火災延續時間0．5h。4)氣體滅火系統：本寫字樓在地下室的內外庫、點鈔、五層的監控室、科技用房、UPS室設有ZHRQ一70型混合氣體(IG一541)全淹沒式滅火系統。本系統具有自動、手動及機械應急操作三種啟動方式。本系統與火災自動探測報警控制系統聯合使用，能對火災進行自動探測，自動報警并進行自動或手動滅火。

    1.關于室內減壓穩壓消火栓應用的探討

    《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045—95)第7.4.6.5條規定消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00MPa時應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時應采取減壓措施。因此，當消火栓栓口壓力介于0.50～1.00MPa時，需設減壓裝置。因為栓口壓力超過0.50MPa時水槍充實水柱的出流量會在水槍口產生巨大的反作用力，超出消防員的控制能力，以及超壓出流影響火災的用水時間，所以必須減壓。而傳統的消火栓減壓方式是減壓孔板減壓或減壓閥減壓：減壓孔板減壓方式雖然構造簡單、價格低廉，但還是有不少缺點：1)需要計算增加設計工作量；2)不同管段，要求的減壓值不同，因而孔口直徑也不同，安裝時容易出錯；3)有時單級孔板減壓值有限，多級孔板減壓占用較多空間；4)從室內水平環狀管網直接接出消火栓時，很難確定消火栓栓口的出水壓力值，因此很難計算減壓孑L板的孔口直徑；5)實際使用過程中隨著系統流量與壓力的波動和變化，栓后壓力也不能保持穩定。消防給水系統在火災初期和發展階段，水箱和水泵兩種供水方式時，由于打開消火栓的數量變化，栓前壓力出現變化，從而導致栓后壓力工況不能保持穩定。減壓閥減壓既可以減動壓，也可以減靜壓，計算較簡單，其缺點是：l)價格昂貴；2)占用較多位置；3)先導式減壓閥的先導閥采用針閥，當消防給水管網清洗不徹底不到位時，容易因堵塞而導致減壓失效；4)現場調試時，在減壓閥后需裝設壓力表，這需在閥體上留出設置壓力表的安裝孔口才有可能，這就為減壓閥的選用限制了條件；5)減壓值過大時會有強噪聲級的嘯叫聲。本寫字樓在設計時考慮到以上兩種減壓方式各自的利弊，一1F～10F采用減壓穩壓消火栓。其在消防工程設計中設計與使用較為方便，易符合使用要求，在消防系統的使用中能有效準確地控制消防水壓及流量，即使系統壓力在一定范圍內產生波動，栓內也能進行自動調節，從而保證栓后壓力維持穩定。這不僅滿足了《高規》中對壓力和流量的要求，還克服了原來幾種減壓方式帶來的缺陷，保證了高層建筑中普通消火栓前壓力范圍在0．40～1．00 MPa時，其栓后壓力穩定在(0．30±0．05)MPa，消火栓流量也大于5 L／s，能滿足規范對壓力和流量的要求，減壓穩壓工作能自動完成，不需要人工調試，保證了減壓穩壓效果。它還保留了傳統普通室內消火栓的外型及尺寸，繼承了傳統的操作方式，接口標準化，不存在安裝空間問題。

    2.關于氣體滅火系統的設計

    目前常用的消防滅火氣體有以下幾種：

    C02的滅火機理是通過向一個封閉空間噴入大量的C02氣體后，將空氣中氧的含量由正常的21％降低到l5％以下，從而達到窒息中止燃燒的目的。

    氣溶膠是一種煙霧型滅火劑，其微粒是通過由氧化劑、還原劑及粘合物結合成的材料燃燒而產生。目前國內工程上應用的氣溶膠滅火裝置都屬于熱型的，熱氣溶膠以負催化，窒息等原理滅火。

    煙烙盡(IG一541)的其滅火機理是把氮氣、氬氣、二氧化碳以52：40：8的體積比例混合而成的藥劑噴放到封閉空間內，降低氧的濃度，窒息燃燒撲滅火災。

    C02的窒息作用對人體有致命危害，其最小設計滅火濃度(34％)大大超過了人的致死濃度，危險性極大，故本工程中經常有人停留的五層監控室不宜使用。另外當c02噴射時，使得周圍環境溫度大大降低(“激冷”現象)，空氣中的水分冷凝，成為極濃的水霧(“結露”現象)，會對地下室的憑證庫的憑證以及五層的監控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設備造成嚴重的污損；同時水中溶解了c02及碳酸，足以對磁介質造成危害，尤其是對計算機房、通信機房內的集成芯片、電路有較大影響，并會使電器設備表面產生靜電積累。

    雖然氣溶膠滅火時空氣中氧的濃度不會降低，對人沒有危害，但其釋放后會形成濃重的煙霧，能見度極低(約小于1．0m)，這樣不利于監控室、科技用房等人員的火場逃生。滅火后有殘留物，屬于非潔凈滅火劑，懸浮于空氣中的粉塵呈電中性，雖容易清除，但殘留的微粒塵中含有的金屬氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽，在遇到水分時呈弱堿性，對五層的監控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設備也可造成一定的損害。

    煙烙盡藥劑中摻入了合適的氣體混合物，使得人們在缺氧的環境中能呼吸，它實際上增強了人吸收氧氣的能力。通常狀況下，房間內空氣中氧氣含量為21％，C02的含量約為l％。當噴人煙烙盡滅火劑之后，其房間內氧氣的濃度降至約12．5％，而C0，的濃度則上升至2％一5％，通過人本身更深更快的呼吸來補償環境中氧氣濃度的降低，對未及時撤離的人來說是沒有危害的。煙烙盡不存在溫室效應，對臭氧層不破壞，更不會產生具有長久大氣壽命的化學物質，是一種真正意義上的“零污染”。綜合比較了以上各種氣體滅火系統的利弊，以及考慮到對地下金庫憑證的重要性以及對五層的監控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設備的保護，故選擇采用了煙烙盡(IG一541)氣體滅火系統。

四、結語

    本工程為一類高層綜合樓，包括了金庫、金融營業廳、職工餐廳、辦公等功能。生活給水采用了分區減壓閥減壓的供水方式；合理分區減壓控制了超壓出流，選擇優質的管材、閥門減少了管道、閥門的泄漏，采用節水型衛生器具降低衛生器具的浪費從而有效地實現了節水節能的目的；消火栓系統采用減壓穩壓消火栓；金庫及科技用房等采用煙烙盡(IG一541)氣體滅火系統保護。

    科學技術的發展日新月異，設計理念也要與時俱進。時代的進步要求我們密切注意新技術的發展及其對工程設計的影響，這樣我們才能有更開闊的視野，設計出的工程才更合理，更符合時代的要求。以上是本人在設計中的一點體會，不妥之處，敬請各同行多多指教，提出寶貴意見。

參考文獻：

[1]GB50015—2003，建筑給水排水設計規范[s]．

[2]GB50045—95，高層民用建筑設計防火規范[s]．

[3]付婉霞，劉劍瓊，王玉明．建筑給水系統超壓出流現狀及防治對策[J]．給水排水，2002(10)：48—49．

[4]李偉森．淺析建筑給排水節水節能技術措施[J]．科技經濟市場，2006(09)．

[5]姜文源，孫慧．消火栓系統的減壓和給水分區[J]．給水排水，2007(S2)．

[6]幾種氣體滅火系統小議[z]．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)