忻州大剧院给排水设计概述

吕 永 哲

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

忻州大剧院给排水设计概述

吕 永 哲

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

以忻州大剧院工程为例，结合剧院的工程特点，对剧院室内生活给水系统、排水系统、热水系统等设计方法进行了研究，并提出了排水设计中控制环境噪声和保持环境卫生的措施，以期为同类型建筑的给排水设计提供参考。

剧院，给水系统，排水系统，环保，卫生

1 工程简介

忻州大剧院(忻州艺术中心)位于忻州市凤栖街以南，幕山路以东。其主要功能由1 326座大剧场、580座小剧场、540座影城、群艺馆、展览大厅及首层周边商业等组成。本工程总建筑面积72 211.52 m2，建筑高度51.28 m。

本工程设计范围为大剧院室内生活给水工程、排水工程(包括生活排水和雨水)、热水工程、饮水供应工程和消防工程。

2 系统设置

1)生活给水系统。

本工程由城市自来水作为生活用水的水源，目前城市自来水可提供的供水压力为0.25 MPa，新水厂(坪上水厂)投入运行后供水压力可达0.4 MPa，其水质符合《生活饮用水卫生标准》的要求。本工程中自基地北侧凤栖街的DN900和西侧幕山路的DN800的市政给水管分别接出一条DN200的给水引入管，经总水表后接入用地红线内，供给本工程的室内、室外生活和消防用水。

结合本工程的功能组成特点和剧场类建筑的用水要求，本工程采用分区生活给水供水系统，由市政给水管网直接供给11.600 m标高层及以下各层的低区用水，而17.600 m标高层及以上各层的高区用水则采用市政给水管网—叠压工频供水设备—高位水箱联合供水的供水方式，既充分利用了市政给水管网的余压，又保证了室内各用水点的压力稳定。

在40.800 m标高层的水箱间内设有两座有效容积各为15 m3的高位生活水箱，在-5.000 m标高层的高区生活给水设备间设有由供水泵两台、稳流罐一个和防负压装置等组成的叠压工频供水设备。供水设备的启闭由四座高位水箱(包括两座消防水箱)内的水位联合控制，其中一座水箱的水位降至启泵水位时供水设备启动，所有水箱水位上升到最高水位时供水设备停运。每座水箱进水管上均装设电动阀，其内水位上升到最高水位时电动阀自动关闭，水泵停运的同时所有电动阀自动打开。所有水箱均设有水位监视和溢流报警装置，其信号传至消防控制中心。

2)排水系统。

根据城市排水体制规划，本工程中生活排水与雨水分流排出。

生活废水与生活污水合流排至室外污水管道，经室外化粪池处理后，通过一条DN300的污水管排入基地西侧幕山路市政污水管道(临基地侧)。

为了保证室内生活污水排水畅通并且控制室内环境卫生及噪声处于良好水平，本工程中室内生活排水系统均设通气系统，分别设伸顶通气管、主(副)通气立管和环形通气管。

值得一提的是，在本工程中，由于首层周边布置有环形商业用房且首层室内布置有零散的公共卫生间，导致有很长的一段(60 m左右)排水横干管在室内埋地敷设，更棘手的是，沿线还有许多公共卫生间的排水支管接入，这就带来了管道清通和支管接入方面的困难。依据国家规范《建筑给水排水设计规范》(2009年版)4.5.12条的规定，在DN150排水横管的直线管段上设置清扫口时的最大间距为10 m，设置检查口时的最大间距为15 m，并且按照4.5.14条的规定，埋地横管上设置检查口时，检查口应设在砖砌的井内。也就是说，在这条排水横干管上需要至少设置6个清扫口或4个检查口(带井)，这种情况下，在埋地横干管上设置如此多的清扫口或检查口，不但影响室内地面的美观，而且也不利于管道的清通和支管的接入。经过对多个方案进行技术经济比较，依据国家规范《建筑给水排水设计规范》(2009年版)4.5.14第2条备注的规定，可采用密闭塑料检查井替代埋地横管上的检查口，而4.5.3条规定，DN150排水横管上的检查井的间距不宜大于30 m，也就是说，在此条埋地横干管上只需设置2个密闭塑料检查井即可满足相关规范的要求，这样既最大限度的降低了对室内地面美观的影响，又方便了管道的清通和支管的接入。此处需要特别注意的是，室内设置的密闭塑料检查井需要设通气管与室内通气立管相连通。

根据本工程的屋面形式及平面布置，屋面雨水采用87斗内排水系统排至室外雨水管道，会同由雨水口收集的地面雨水，经两条雨水管分别排入基地北侧凤栖街和西侧幕山路市政雨水管道(临基地侧)。

本工程中屋面雨水计算采用的参数如下：重现期P=50年，降雨历时t=5 min，屋面径流系数Ψ=0.95。

3)生活热水系统。

根据项目投资计划，本次设计未设生活热水系统，但按照剧院功能要求，为将来设置生活热水系统预留了电源，并提出了相应施工安装技术要求。

本工程中采用设于每个供应生活热水房间附近电加热间内的电热水器供应生活热水，供水温度为60 ℃，供应范围为贵宾室卫生间洗手盆和演员化妆间洗面盆，在演出和开会期间供应生活热水。在供热水前1 h启动电热水器。生活热水采用机械循环系统，热水循环水泵的启、停由设于热水循环水泵吸水口前回水管上的电接点温度计自动控制，启泵温度为50 ℃，停泵温度为55 ℃。

4)饮水供应系统。

本工程中在±0.000 m，6.300 m和11.600 m标高层设置电加热开水器供应开水和直饮水，开水供水温度为100 ℃。

5)消防系统。

按照有关防火规范的规定，本工程按同一时间一次火灾进行消防设计。结合本建筑的功能组成和火灾特点，本工程设有室内外消火栓给水系统、湿式自动喷水系统、雨淋系统、防护冷却水幕系统、微型自动扫描灭火装置系统、气体灭火系统和灭火器。

在-5.000 m标高层的专用消防水池、水泵房内集中设有消防贮水池和各消防给水系统加压泵以及湿式自动喷水系统、室内消火栓系统、微型自动扫描灭火装置系统的三套稳压装置。消防贮水池总有效容积为1600 m3，分设两格，每格有效容积800 m3。各消防给水系统均选用两台加压泵，一用一备，且各消防给水系统的两台加压泵分别从两个消防贮水池吸水。

另有两座消防专用水箱设于屋顶水箱间内，每座消防水箱有效容积为37.5 m3(其中贮存消防用水25 m3，冷却塔补水12.5 m3)。

室内各消防给水系统均按照各自的消防用水量配置规定数量的自带安全阀、单流阀和闸阀的室外地下式水泵接合器，水泵接合器按每组每个消防给水系统最多两个进行分组设置，每组水泵接合器周边15 m～40 m范围内设置两个室外地下式消火栓。单个室外消火栓、水泵接合器的流量均为10 L/s～15 L/s。

消防水池和消防水箱设有水位监视和溢流报警装置，其信号连同消防水泵运转信号均传至消防控制中心。消防水泵应保证在火警后30 s内启动。

a.室外消火栓系统。本工程中室外消火栓采用低压制系统，从基地北侧凤栖街和西侧幕山路市政给水管分别引入一条DN200供水管，沿本建筑周边布置成环状管网。由于在新水厂(坪上水厂)投入运行前，市政给水管网不能满足室外消防用水的水量、水压要求，所以室外消防用水量由室外消防供水泵自水池抽水提供；新水厂(坪上水厂)投入运行后，由市政给水管直接供水。室外和11.600 m标高层平台消防车道边均按规范要求设置室外地下式消火栓，每个消火栓设有DN100和DN65栓口各一个。室外消火栓、阀门、消防水泵接合器等设置地点应设置相应的永久性固定标识。

b.室内消火栓系统。本工程中室内消火栓采用临时高压制系统，系统竖向不分区，管网立体成环布置。室内消火栓系统设加压水泵2台，一用一备，另设隔膜式气压罐稳压装置1套、水泵接合器4套。除不宜用水扑救的部位外，室内分层、分防火分区均按规范要求设置室内消火栓，并保证有两股不小于13 m的充实水柱同时到达室内任一部位，且消火栓间距不大于30 m。消火栓均设于组合式消防柜内，每个组合式消防柜内设DN65消火栓一个，长25 m的DN65衬胶麻织水带一条，QZ19水枪一支，DN25消防自救卷盘一套，按钮、指示灯各一个。平时室内消火栓系统压力由屋顶水箱和稳压装置保持，火灾时管网水压下降自动控制加压水泵启动，同时，消防柜、消防泵房和消防控制中心处均可手动启动消防加压泵并报警，加压泵启动后，反馈信号至消火栓和消防控制中心处，同时稳压装置停止工作。消防结束后由消防泵房或消防控制中心处手动停加压泵，并且需要手动恢复稳压装置运行功能。

c.湿式自动喷水系统。本工程中湿式自动喷水系统采用临时高压制，报警阀前水源侧管网环状布置，报警阀后系统侧管网枝状布置。湿式自动喷水系统设15套湿式报警阀组、4套水泵接合器、2台加压水泵(一用一备)，另设隔膜式气压罐稳压装置1套。除不宜用水扑救和净空高度大于12 m、已设置其他自动灭火系统空间外，其余部位(包括观众厅吊顶内)均按规范要求设置湿式自动喷水系统。净空高度不大于8 m的-5.000 m标高层、-8.700 m标高层、舞台栅顶上部、天桥下部、展览大厅、周边商业均按中危险Ⅱ级设计，其余部位按中危险Ⅰ级设计。每套报警阀控制喷头数不超过800个。汽车库、设备用房、物资储藏间及设置电伴热进行防冻保温的部位，采用72 ℃温级的易熔合金直立型喷头，栅顶上部及吊顶内采用标准响应直立型玻璃球闭式喷头，其他部位均采用快速反应玻璃球闭式喷头。玻璃球闭式喷头除舞台栅顶上部、天桥下部为79 ℃温级外，其余均为68 ℃温级。

平时湿式自动喷水系统压力由屋顶水箱和稳压装置保持，火灾时喷头破裂喷水，管网水压下降，报警阀动作，敲响水力警铃，压力开关报警并直接启动水泵，同时，消防泵房和消防控制中心处均可手动启动消防加压泵并报警，加压泵启动后，反馈信号至消防控制中心处，同时稳压装置停止工作。消防结束后由消防泵房或消防控制中心处手动停加压泵，并且需要手动恢复稳压装置运行功能。

d.雨淋系统。本工程中雨淋系统采用临时高压制，雨淋报警阀前水源侧管网环状布置，报警阀后系统侧管网枝状布置。雨淋系统共设16套雨淋报警阀组、8套水泵接合器和2台加压水泵(一用一备)。大剧场、小剧场的主台、侧台、后舞台葡萄架下部以及布景库均按规范要求按严重危险Ⅱ级设置雨淋系统，雨淋系统选用大口径开式喷头，喷头流量系数K=115。根据剧场建筑火灾特点，为便于观察和操作，雨淋阀(包括水幕系统的雨淋阀)集中设于舞台和布景库附近的专用雨淋阀间内。平时雨淋报警阀前管网中的压力由屋顶水箱保持，发生火灾时雨淋系统的控制方式为：在演出期间，由雨淋阀间的值班人员紧急开启对应雨淋阀处的手动快开阀，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动雨淋系统加压泵；在非演出期间，由对应保护区的空气采样自动报警装置探测到火灾后发出信号并确认，打开该保护区对应雨淋阀处的电磁阀，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动雨淋系统加压泵。雨淋系统加压泵启动后向消防控制中心发出声光信号，消防控制中心可手动远传开启雨淋阀。消防控制中心和消防泵房均可手动启停雨淋系统加压泵。

e.防护冷却水幕系统。本工程中防护冷却水幕系统采用临时高压制，报警阀前水源侧管网环状布置，报警阀后系统侧管网枝状布置。防护冷却水幕系统设2套雨淋报警阀组、4套水泵接合器和2台加压水泵(一用一备)。大剧场主舞台台口、主舞台与后台交界处设置的钢质防火幕上部的主舞台侧均按规范要求设防护冷却水幕系统。防护冷却水幕系统采用水平双缝隙式水幕喷头，喷头流量系数K=60。平时水幕系统的雨淋报警阀前管网中的压力由屋顶水箱保持，发生火灾时水幕系统的控制方式为：在演出期间，当钢质防火幕手动下降时，水幕雨淋阀处的值班人员紧急开启对应雨淋阀处的快开阀，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动水幕系统加压泵；在非演出期间，水幕系统的自动控制与钢质防火幕联锁，防火幕自动下落的同时，自动开启对应雨淋阀处的电磁阀，雨淋阀开启，压力开关动作，自动启动水幕系统加压泵。水幕系统加压泵启动后向消防控制中心发出声光信号，消防控制中心可手动远传开启雨淋阀。消防控制中心和消防泵房均可手动启停水幕系统加压泵。

f.微型自动扫描灭火装置系统。本工程中微型自动扫描灭火装置系统采用临时高压制，管网环状布置。微型自动扫描灭火装置系统设2套水泵接合器、2台加压水泵(一用一备)，另设隔膜式气压罐稳压装置1套。室内净空高度超过12 m的高大空间设置微型自动扫描灭火装置系统进行保护，每台装置出水量5 L/s，工作压力0.6 MPa，最大射程32 m，按两股水射流同时到达保护区的任一部位进行设计。平时微型自动扫描灭火装置系统管网中的压力由屋顶水箱和稳压装置保持，火灾时，系统在接收到火警信号后，自动进行扫描并锁定火源，然后自动启动微型自动扫描灭火装置系统加压泵，同时开启电磁阀进行喷射灭火，水流指示器将出水信号反馈至消防控制中心，同时稳压装置停止工作。微型自动扫描灭火装置系统具有自动控制、消防控制中心手动控制和现场手动控制三种控制方式，其中最优先的是现场手动控制方式。

g.气体灭火系统。本工程采用IG541气体灭火系统，共设3个全淹没组合分配系统，21个保护区，1个贮瓶间。消防控制中心、声光控制室、舞台机械控制室、功放室、变电站等不宜用水扑救的房间采用IG541气体灭火系统进行保护，灭火设计浓度42%。IG541气体灭火系统有自动控制、手动控制和应急机械启动三种控制方式：自动控制——每个保护区设两套探测回路，当其中一路报警后，该保护区的警铃动作；当另一路报警后，该保护区的声光报警器动作，根据需要经30 s延时或不延时，关闭保护区开口部位，钢瓶上的瓶头阀电启动器及相应保护区的选择阀电启动器被控制器启动，IG541气体被输送到火灾区进行灭火，同时安装在管道上的压力开关被气流驱动，将灭火信号反馈至灭火控制器或消防控制中心。手动控制——当发现火灾时，打开保护区门外的紧急启动开关，系统将无延时，直接释放IG541气体进行灭火。应急机械启动——若所有电器操作失效，也可手动启动相应保护区瓶头阀手动启动器和火灾区的选择阀手动启动器，进而释放IG541气体进行灭火。

h.灭火器。本工程中组合消防柜内均设有手提式磷酸铵盐干粉灭火器。剧场的舞台及后台和展览大厅按严重危险级布设，剧场观众厅、汽车库等其他部位按中危险级布设。

3 环保与卫生

剧场建筑作为建设标准较高的一类公共建筑，其对给排水设计中控制环境噪声和保持环境卫生及保证水质安全也提出了较高的要求，据此，本工程设计中采取了如下措施：

1)生活水泵机组、消防稳压装置及其进出水管均采取相应的减振隔振措施，稳压装置设于-5.000 m标高层，以降低水泵运行时产生的噪声对建筑室内环境的影响。

2)屋顶生活水箱、消防水箱均设置自洁消毒装置，以保证水箱内的水质安全。

3)公共卫生间的小便器采用红外线控制感应冲洗阀，洗手盆采用红外线控制感应水龙头，以提高建筑内用水的卫生条件，同时也可以取得较好的节水效果。

4 结语

剧场建筑由于其本身具有功能构成多样、结构复杂、设计标准高、人员密集且火灾危险性大等特点，其给排水系统设计是一项庞大且复杂的工程。本文就忻州大剧院的给排水系统设计进行了简单的介绍，其中难免有纰漏与不足之处，还望同行们可以及时进行批评指正。

[1] JGJ 57—2000/J67—2001，剧场建筑设计规范[S].

[2] GB 50015—2003，建筑给水排水设计规范(2009年版)[S].

[3] GB 50016—2006，建筑设计防火规范[S].

[4] GB 50045—95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[5] GB 50084—2001，自动喷水灭火系统设计规范(2005年版)[S].

[6] GB 50370—2005，气体灭火系统设计规范[S].

[7] GB 50140—2005，建筑灭火器配置设计规范[S].

[8] GB 50067—97，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].

[9] DB 34/T608—2006，微型自动扫描灭火装置系统设计、施工与验收规范[S].

Brief introduction of water supply and drainage design of the Xinzhou Theater

Lv Yongzhe

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute，Taiyuan030013，China)

Taking the project of Xinzhou Theater as the example, the paper researches the design methods for indoor daily water supply system, the drainage system, and heating system by combining with its engineering features, and points out the measures to control the environment noise and maintain environment hygeine in the drainage design, so as to provide reference for the water-supply and drainage design of similar buildings.

theater, water-supply system, drainage system, environment protection, hygeine

2014-07-26

吕永哲(1983- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)10-0132-03

TU992

A