金泉寫字樓給排水設(shè)計特點及探索

許歡

(福州市建筑設(shè)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(shù)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(shè)備用房、金庫及停車庫(戰(zhàn)時為常6級核6級防護單元一個)；地上一～三層為金融營業(yè)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(tǒng)、消防系統(tǒng)的設(shè)計進行簡要介紹，并就其中采用的技術(shù)措施進行探討，供同行們商榷。

二、生活給水系統(tǒng)

    大樓從南側(cè)湖東路市政供水管網(wǎng)引入一根DN200進水管，沿大樓形成DNl50環(huán)狀供水管網(wǎng)。生活給水分三區(qū)供水：一區(qū)為-lF-3F，采用市政給水管網(wǎng)直接供水；二區(qū)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(qū)減壓閥等減壓設(shè)施一用水點的上行下給供水方式；三區(qū)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(guān)于生活給水方式的確定

    考慮到福州市市政給水管網(wǎng)供水壓力一般為0.25MPa，所以1～3F采用市政給水管網(wǎng)直接供水，達到充分利用市政管網(wǎng)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(qū)串聯(lián)供水方式，即分區(qū)設(shè)置水箱和水泵，水泵分區(qū)布置，自下區(qū)水箱抽水提升至上區(qū)用水；2)分區(qū)并聯(lián)供水方式，即分區(qū)設(shè)置水箱和水泵，水泵集中布置在地下室內(nèi)；3)分區(qū)水箱減壓供水方式，即分區(qū)設(shè)置水箱，水泵統(tǒng)一加壓，利用水箱減壓，上區(qū)供下區(qū)用水；4)分區(qū)減壓閥減壓供水方式，即水泵統(tǒng)一加壓，僅在頂層設(shè)置水箱，下區(qū)供水利用減壓閥或減壓孔板供水；5)分區(qū)無水箱供水方式，即分區(qū)設(shè)置變速水泵或多臺并聯(lián)水泵，根據(jù)水泵出水量或水壓，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速或運行臺數(shù)。由于分區(qū)設(shè)置水箱雖然供水可靠，水壓穩(wěn)定，相對節(jié)能但占用較大的建筑面積，同時本建筑層數(shù)不高，建筑專業(yè)考慮不宜設(shè)置設(shè)備轉(zhuǎn)換層，所以考慮在后兩種加壓方式中進行選擇。分區(qū)設(shè)置變速水泵，這種供水方式設(shè)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(shù)量較多，選型技術(shù)要求高，水泵控制調(diào)節(jié)較麻煩，且投資額較大，同時考慮到本建筑屬于辦公性質(zhì)的公共建筑，用水時間不連續(xù)、較分散，用水量相應(yīng)較少，用水設(shè)備使用不連續(xù)，造成各分區(qū)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(qū)減壓閥減壓的供水方式，雖然下區(qū)供水壓力損失較大，稍浪費電力資源，但是設(shè)備與管材較少，投資省，設(shè)備布置集中，便于維護管理，不占用建筑上層使用面積。

    2.關(guān)于建筑節(jié)水節(jié)能的技術(shù)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(tǒng)二次污染造成浪費；4)衛(wèi)生器具不合理配置造成浪費。針對以上狀況，在設(shè)計時采取了以下措施：

    1)控制超壓出流的措施：a．合理分區(qū)。在我國現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中，僅從防止給水配件承壓過高會導(dǎo)致?lián)p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(tǒng)超壓出流現(xiàn)狀及防治對策》中對公共建筑配水橫支管(即衛(wèi)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(shè)計時也根據(jù)以上限值進行了分區(qū)，將4F～15F分為兩區(qū)(4F～9F，10F～15F)。b．設(shè)置減壓裝置。常用的減壓裝置有減壓閥、減壓孑L板或節(jié)流塞。減壓孔板雖然系統(tǒng)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(wěn)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(shè)計中充分考慮了以上兩種減壓裝置的優(yōu)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(yōu)質(zhì)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(fù)合管，其余的均采用壓力等級為Pl．0MPa的PSP鋼塑復(fù)合管；室內(nèi)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(guān)斷水流最常用的工具，施工實踐證明截止閥比閘閥關(guān)得嚴，閘閥比蝶閥關(guān)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(tǒng)二次污染的措施：a．分開設(shè)置生活與}肖防水池。生活與消防水池分設(shè)可以縮短生活用水的停留時間，避免對生活用水的水質(zhì)影響。b．生活水池、水箱中設(shè)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(tǒng)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(jù)有關(guān)文獻報道，水箱的容積對水質(zhì)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(wèi)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(jié)水龍頭和普通龍頭在全開狀態(tài)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(jié)水龍頭具有較好的節(jié)水效果，節(jié)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(jié)水龍頭的節(jié)水量也越大，價格又低于其它類型節(jié)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(yīng)龍頭的洗臉盆、感應(yīng)式?jīng)_洗閥的小便器和大便器。

三、消防系統(tǒng)的設(shè)計及探討

    本寫字樓屬于一類高層綜合樓，共設(shè)有五個滅火系統(tǒng)，分別為室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)。地下室設(shè)864m3消防專用水池(分成2格)，屋頂設(shè)一只20m3消防專用水箱。消防用水均由市政給水管網(wǎng)提供。1)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量：40L／s，室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量：30L／s，火災(zāi)延續(xù)時間3h。-lF～10F采用減壓穩(wěn)壓消火栓，使消火栓口壓力不超過0.50MPa。)自動噴水滅火系統(tǒng)：設(shè)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(zāi)延續(xù)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(shè)減壓孔板減壓。3)水噴霧滅火系統(tǒng)：設(shè)計流量l5L／s(噴水強度201／min．m2)，火災(zāi)延續(xù)時間0．5h。4)氣體滅火系統(tǒng)：本寫字樓在地下室的內(nèi)外庫、點鈔、五層的監(jiān)控室、科技用房、UPS室設(shè)有ZHRQ一70型混合氣體(IG一541)全淹沒式滅火系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有自動、手動及機械應(yīng)急操作三種啟動方式。本系統(tǒng)與火災(zāi)自動探測報警控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，能對火災(zāi)進行自動探測，自動報警并進行自動或手動滅火。

    1.關(guān)于室內(nèi)減壓穩(wěn)壓消火栓應(yīng)用的探討

    《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045—95)第7.4.6.5條規(guī)定消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00MPa，當大于1.00MPa時應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時應(yīng)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(shè)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(chǎn)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(zāi)的用水時間，所以必須減壓。而傳統(tǒng)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(gòu)造簡單、價格低廉，但還是有不少缺點：1)需要計算增加設(shè)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(nèi)水平環(huán)狀管網(wǎng)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(tǒng)流量與壓力的波動和變化，栓后壓力也不能保持穩(wěn)定。消防給水系統(tǒng)在火災(zāi)初期和發(fā)展階段，水箱和水泵兩種供水方式時，由于打開消火栓的數(shù)量變化，栓前壓力出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致栓后壓力工況不能保持穩(wěn)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(dǎo)式減壓閥的先導(dǎo)閥采用針閥，當消防給水管網(wǎng)清洗不徹底不到位時，容易因堵塞而導(dǎo)致減壓失效；4)現(xiàn)場調(diào)試時，在減壓閥后需裝設(shè)壓力表，這需在閥體上留出設(shè)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(shè)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(wěn)壓消火栓。其在消防工程設(shè)計中設(shè)計與使用較為方便，易符合使用要求，在消防系統(tǒng)的使用中能有效準確地控制消防水壓及流量，即使系統(tǒng)壓力在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生波動，栓內(nèi)也能進行自動調(diào)節(jié)，從而保證栓后壓力維持穩(wěn)定。這不僅滿足了《高規(guī)》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(wěn)定在(0．30±0．05)MPa，消火栓流量也大于5 L／s，能滿足規(guī)范對壓力和流量的要求，減壓穩(wěn)壓工作能自動完成，不需要人工調(diào)試，保證了減壓穩(wěn)壓效果。它還保留了傳統(tǒng)普通室內(nèi)消火栓的外型及尺寸，繼承了傳統(tǒng)的操作方式，接口標準化，不存在安裝空間問題。

    2.關(guān)于氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)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(jié)合成的材料燃燒而產(chǎn)生。目前國內(nèi)工程上應(yīng)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(nèi)，降低氧的濃度，窒息燃燒撲滅火災(zāi)。

    C02的窒息作用對人體有致命危害，其最小設(shè)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(jīng)常有人停留的五層監(jiān)控室不宜使用。另外當c02噴射時，使得周圍環(huán)境溫度大大降低(“激冷”現(xiàn)象)，空氣中的水分冷凝，成為極濃的水霧(“結(jié)露”現(xiàn)象)，會對地下室的憑證庫的憑證以及五層的監(jiān)控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設(shè)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(zhì)造成危害，尤其是對計算機房、通信機房內(nèi)的集成芯片、電路有較大影響，并會使電器設(shè)備表面產(chǎn)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(jiān)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(jiān)控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設(shè)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(huán)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(nèi)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(nèi)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(huán)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(yīng)，對臭氧層不破壞，更不會產(chǎn)生具有長久大氣壽命的化學(xué)物質(zhì)，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(tǒng)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(jiān)控室、科技用房、UPS室的昂貴電子設(shè)備的保護，故選擇采用了煙烙盡(IG一541)氣體滅火系統(tǒng)。

四、結(jié)語

    本工程為一類高層綜合樓，包括了金庫、金融營業(yè)廳、職工餐廳、辦公等功能。生活給水采用了分區(qū)減壓閥減壓的供水方式；合理分區(qū)減壓控制了超壓出流，選擇優(yōu)質(zhì)的管材、閥門減少了管道、閥門的泄漏，采用節(jié)水型衛(wèi)生器具降低衛(wèi)生器具的浪費從而有效地實現(xiàn)了節(jié)水節(jié)能的目的；消火栓系統(tǒng)采用減壓穩(wěn)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(tǒng)保護。

    科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，設(shè)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(shù)的發(fā)展及其對工程設(shè)計的影響，這樣我們才能有更開闊的視野，設(shè)計出的工程才更合理，更符合時代的要求。以上是本人在設(shè)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：

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(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)