超高层民用建筑给排水设计简介

冯兵

（机械工业第三设计研究院建筑二所 重庆 400039）

1 工程概况

某银行大厦位于重庆江北城中央商务区。本工程建筑面积约11万平方米，建筑高度148m。建筑层数为地下4层，地上33层，是一座由车库、办公、银行营业厅、餐厅等集为一体的综合大楼。

2 生活给水系统

生活给水竖向共分四个区，6层及6层以下为I区，由市政给水管网直接供水；7层至10层为II区，由13层中间转输水箱供水；11层至22层为III区，由屋顶水箱减压后供水；23层至33层为IV区，由屋顶水箱供水。本工程对供水安全可靠性要求高，设备房及水井面积相对紧张，故二次加压部分采用水泵水箱垂直串联供水方式。

南楼、北楼生活给水系统完全分开，分别计量。地下4层设置水泵房一座，生活水箱两座，有效容积均为39m3；13层南楼、北楼各设中间转输水箱一座，有效容积均为8.8m3；南楼、北楼屋顶各设生活水箱一座，有效容积均为16m3。地下4层水泵房内，每座水箱设恒速泵两台，一用一备，互为备用，分别向13层中间转输水箱供水。13层水箱间内，每座水箱设恒速泵两台，一用一备，互为备用，分别向屋顶水箱供水。各组恒速泵的启停均由相应水箱的水位自动控制。

本工程生活给水系统设计的关键在于各水箱容积的确定，各水箱进水管的确定，各组恒速泵的选型及启停控制。屋顶水箱的调节容积不小于III、IV区最大用水时水量的50%，中间转输水泵及水泵出水管按不小于III、IV区最大用水时水量确定。中间转输水箱的调节容积不小于II区最大用水时水量的50%与中间转输水泵5min～10min流量之和。地下4层水泵及水泵出水管按不小于II区最大用水时水量与中间转输水泵流量之和确定。地下4层水箱的有效容积按II、III、IV区最高日用水量的20%～25%确定。

3 管道直饮水系统

本工程在南楼、北楼2层～12层、14层～25层、27层～33层每层设一处管道直饮水点，日供饮用净水量南楼、北楼各为4500L/d，净水设备处理水量南楼、北楼各取500L/h。管道直饮水系统竖向共分三个区，2层～12层为I区，14层～25层为II区，27层～33层为III区。I区采用水箱减压后重力供水方式，II区采用水箱重力供水方式，III区采用变频调速泵组供水方式。I、II区通过设置减压阀控制各层配水点静水压不大于0.40MPa。供、回水管网采用同程布置，高区变频调速泵兼作循环泵，变频调速泵2台，一用一备，中、低区各设2台循环泵，一用一备。本工程采用定时循环系统，每2h全管网内水循环一次。直饮水机房南楼、北楼分别集中设置在26层，机房内设备待专业厂家二次深化设计。

生活给水、管道直饮水系统原理图如图1。

图1 生活给水、管道直饮水系统原理图

4 排水系统

本工程排水系统主要由生活污废水系统和雨水系统组成。

生活污、废水采用合流制。卫生间各立管排水设计流量为4.4L/s、4.7L/s、9.6L/s、10.4L/s， 根据 《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）(2009年版)第4.4.11条和第4.6.2条的要求，在满足排水能力的前提下，因部分水井旁为办公用房，为减小排水噪音，综合考虑后卫生间采用双立管排水系统。生活污、废水重力自流排入室外污水管，经生化池处理后，由小区污水管排入市政污水管。厨房废水经厨房下部的成品油脂分离器处理后排入室外污水管网。

屋面雨水排水按重力流设计。设计重现期取10年，雨水排水工程与溢流口的总排水能力不小于50年重现期的雨水量。地下室的废水采用潜水排水泵提升至室外雨水井。

5 消火栓给水系统

本工程按一类综合楼设计，室内消火栓用水量为40L/s，室外消火栓用水量为30L/s，火灾延续时间均为3h。由于只有一条进水管，室内外消火栓用水全部储存在地下4层消防水池内，贮水量756m3。水泵房内设室内消火栓水泵四台，室外消火栓水泵两台。南楼的屋顶设置18m3消防水箱一座，在水箱旁设置增压稳压设备一套，供本工程初期消防用水使用。

本工程设置专用的室外消火栓给水环网，该管网直接与地下4层的室外消火栓加压水泵的两条出水管连接，并同时接入DN150mm的市政补水管 （补水管上设倒流防止器一个）一条。管网内共设置地上式室外消火栓5个。

本工程设置专用的室内消火栓给水环网，为保证室内消火栓的静水压力不大于1.00MPa，竖向分区为4个，其中地下4层至地下1层为I区，1层至13层为II区，14层至26层为III区，27层至33层为IV区。I、II区和III、IV区各设室内消火栓水泵两台，I区和III区进水管上设置减压阀组。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa的楼层，采用减压稳压型消火栓。 I、II区和III、IV区设地上式水泵接合器各4套。屋顶消防水箱引两条出水管分别与I、II区和III、IV区室内消火栓环网相连。

在室内消火栓系统设计过程中，经多次与消防主管部门协调，从供水安全可靠的角度考虑，最终采用I、II区与III、IV区完全分开的系统(I、II区与III、IV区各设水泵)。

6 压缩空气泡沫灭火系统

为了有效地解决本工程灭火救援难和及时扑灭火灾，根据 《重庆市高层建筑压缩空气泡沫灭火设施技术规定》的要求，在50m以上部分(即13层~33层)设置压缩空气泡沫灭火系统。在南楼、北楼消防前室内各设置双出口泡沫消火栓箱一个，箱内分别配置DN65mm消火栓两个，DN65mm L25m，衬胶水带两条。室外设置地上式水泵接合器两套，与消防前室内泡沫消火栓立管相连，每根立管底部设置放空阀，顶部设置放气阀。

室内消火栓给水系统原理图、压缩空气泡沫灭火系统图详见图2、图3。

图2 室内消火栓给水系统原理图

7 自动灭火系统

本工程根据不同的功能分区，设置了自动喷水灭火系统、自动扫描射水高空水炮灭火装置、水喷雾自动灭火系统、气体灭火系统共四种自动灭火系统。

在地下车库(燃气锅炉房、电气房间除外)和地上各层(档案室、网络机房、水设备间除外)设自动喷水灭火系统。以地下车库作为计算标准，按中危险级II级设计，计算用水量21.3L/s，地下1层最不利160m2设计灭火用水量29.77 L/s，取30L/s，火灾延续时间1h。自动喷水用水全部储存在地下4层消防水池内。为保证配水管道的水压不大于1.20MPa，竖向分区为3个，其中地下4层至10层为I区，11层至25层为II区，26层至33层为III区。 III区管道系统直接与自动喷水泵的两条出水管连接，I、II区管道系统在地下4层及13层的进水管上设置减压阀组后再与自动喷水泵的两条出水管连接。自动喷水灭火系统与室内消火栓系统共用屋顶消防水箱，平时管网压力由屋顶消防水箱旁的增压装置维持。本系统共设置地上式水泵接合器4套。

图3 压缩空气泡沫灭火系统图

在1层、2层、28层净空高度超过8m的场所设置自动扫描射水高空水炮灭火装置，每个水炮设计流量5L/s，最大防火分区设计流量30L/s，火灾延续时间1h。自动扫描射水高空水炮灭火装置与自动喷水灭火系统共用一组泵、屋顶消防水箱及水泵接合器。2层北楼大堂上空部分与净空高度不超过8m的部分之间狭长区域无防火墙或防火卷帘分隔，为增加系统安全性，故本次设计中该部分设计流量(10L/s)与自动喷水灭火系统设计流量(30L/s)叠加。其余防火分区与自动喷水灭火系统设计流量取大者。

在地下2层燃气锅炉房设置水喷雾自动灭火系统，按防护冷却设计，设计喷雾强度10L/（min·m2），持续喷雾时间30min，系统响应时间不大于45s。水喷雾系统设计流量为22.4L/s。水喷雾自动灭火系统与自动喷水灭火系统合并，以两者设计用水量大者为系统设计用水量，并满足二者的压力要求。暖通专业选择的锅炉均不高于2m，水雾喷头采用平面布置的方式。本系统自动控制采用火灾自动报警系统联动。水泵接合器与自动喷水灭火系统共用。

本工程高低压配电室和发电机房等设置S型热气溶胶气体灭火系统，网络机房、档案室等设置七氟炳烷气体灭火。

本工程自动灭火系统(气体灭火系统除外)采用了共用一套水泵、共用屋顶消防水箱、共用水泵接合器的方式，在满足相关规范的前提下，可节省投资，节约设备房面积。水量、水压按照需要同时开启的系统确定，自动灭火系统的设计流量40L/s，火灾延续时间1h，消防贮水量144m3。消防用水全部储存在地下4层消防水池内，与室内外消火栓系统贮水量756m3构成消防水池总的贮水量900m3。

自动喷水灭火系统、自动扫描射水高空水炮灭火装置、水喷雾自动灭火系统原理图详见上页：

8 设计体会

通过对本工程的设计，针对建筑高度超过100m的建筑，生活给水系统采用垂直串联供水方式，可降低增压设备的扬程及管材、附件等的承压，同时可节约立管用量，节省水井及机房面积，增加了系统使用的经济性和安全性。生活排水系统应结合各类排水立管系统类型的排水能力以及建筑标准综合确定。消防系统应严格按照消防主管部门的意见执行，在满足相关规范的前提下，做到安全可靠性与经济性并重。

[1]GB50015-2003,中华人民共和国住房和城乡建设部[S].

[2]GB50045-95,中华人民共和国建设部[S].

[3]中华人民共和国建设部.GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2005.

[4]GB50219-95,中华人民共和国建设部[S].

[5]GB50370-2005,中华人民共和国建设部[S].

[6]DBJ15-34-2004,大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范[S].

[7]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.全国民用建筑工程设计技术措施（2009）给水排水[M].北京:中国计划出版社,2009.