高层建筑给排水消防设计要点

杨永凡

广州市城市规划勘测设计研究院 广东广州 510000

1 工程概况

以某综合楼建设工程为研究案例，对高层建筑给排水设计要点进行研究分析。该项目位于广东省广州市白云区，占地面积为61871.31m2，综合楼建筑面积约198820.18m2，塔楼建筑面积为约55004.05m2。地下室2层，建筑高度10m，主要为商业、停车场及设备用房。裙楼4 层，建筑高度21.3m（局部5 层，建筑高度32m)，主要功能为商业、娱乐及餐饮。塔楼主要有4 栋，其中1 号塔楼15 层，建筑高度56m；6～11F 主要功能为办公。2 号和3号塔楼15 层，建筑高度76m，6～15F 为公寓。4 号塔楼19层，建筑高度77.8m，6～15 层为酒店。

2 生活给水设计要点

2.1 项目业态分析

该项目塔楼主要业态功能有酒店、公寓、办公，裙楼业态有商业（餐饮，超市，影院）。地下室部分为商业、设备用房和停车库。本项目的主要设计内容包括生活给水系统，生活排水系统，热水系统，雨水排水系统，雨水收集回用系统，虹吸雨水排水系统，室内外消火栓给水系统，自动喷淋给水系统，大空间智能主动喷水灭火系统，气体灭火系统和建筑灭火器的配置等[1]。

2.2 供给水源及用水量分析

该项目中的生活饮用水水源为市政自来水，市政供水管网的供水压力暂按≥0.14MPa 进行设计。由于自来水公司明确只给一个接口，小区仅按一路进水进行设计。该工程用水主要由住宅、公寓，酒店，裙楼商业，餐饮，绿化道路浇洒和车库冲洗等组成。经过计算，该项目最高日用水量1673.9m3，最大时用水量179.8m3.初步估算引入管管径为DN200，设计流速1.6m/ s。根据用水的使用功能、水费收取标准不同，分别设置市政总水表，根据绿色建筑设计要求，对各类用水点设置分级水表。

2.3 给水系统分析

由于未能明确市政水压，暂按最不利情况0.14Mpa进行设计。到后期施工阶段，可对现场实测接驳位置的水压后在对给水分区进行复核。整个项目场地平整，高差不超过1m。经过初步估算与分析，地下室到首层由市政管网压力进行供水，2F 以上由水箱联合变频加压设备供水。由于存在不同的业态，为了便于管理，塔楼住宅，塔楼公寓，塔楼酒店和裙楼分别设置生活水泵房，泵房内设置储水水箱和加压设备。生活泵房设置在负二层，设置住宅水箱容积34m3，公寓水箱容积138m3，裙楼水箱容积170m3，酒店水箱60m3，另外单独设置裙楼空调补水水箱120m3。水箱容积超过50m3时分两格，保证一格水箱检修时，另一格水箱供水不间断。根据项目建筑高度以及节水系统要求，需要控制各分区最低卫生器具配水点处的静水压不大于0.45Mpa，且各分区内低楼层部分设减压设施保证各用水点供水压力不大于0.2Mpa。为了保证供水的稳定性，供水系统的设计必须要满足安全性与可靠性，给排水系统中的变频泵组选用全变频，且供水压力可以进行调整。相比变频调速泵组更加节能和稳定。根据业主提供的自来水水质检测报告以及酒店管理方的实际需求，本项目不需要设置软水系统。

2.4 热水系统分析

本项目根据酒店管理方需求设置集中热水系统。经过计算，酒店区域热水用水量47.6m3，最大小时用水量7.7m3，设计小时耗热量1426422KJ/ h.项目所在地夏热冬暖，选用空气源热泵作为集中热水系统热源，并设置空调热回收系统（板式换热器）预热冷水，提高冷水进水温度，节约能源。

3 排水系统设计分析

本项目排水系统水质主要是住宅生活污废水，酒店和公寓生活污废水，裙楼商业餐饮含油废水，车库冲洗废水。小区内的最高日排水总量大概为1506.5m3。

本项目室内排水系统均采用污废水分流系统，设置专用通气立管，保证污水、废水顺利排放。正负零以上的区域尽可能重力流排除，节约能源。无法重力流排除的污废水（如地下卫生间、地下餐饮含油废水）采用污水加压提升设备排出室外。针对不同性质的污废水采用不同的污水处理构筑物和污水提升装置。生活污水单独收集后进入化粪池处理，餐饮含油废水经过多功能油水分离器处理后提升排出。对单独可以排除室外的含油废水设置了隔油池进行处理，满足排放标准后排入市政污水管网，统一由污水处理进行处理[2]。

4 雨水系统设计分析

该项目的塔楼屋面雨水设计采用的重力流雨水排放方式，按重要公共建筑屋面，选取10 年暴雨重现期进行雨水排水系统水力计算依据。塔楼雨水斗为87 型雨水斗。裙房屋面面积较大，同时叠加塔楼侧面汇水面积的一半，裙楼屋面设置较多机电设备，如果雨水不能及时有效的排放，裙房屋面过快积水会引发一系列安全事故，可能造成人身财产损失。综合各方面考虑，考虑裙楼屋面采用虹吸雨水排放方式。虹吸雨水系统采用虹吸雨水斗，选取50 年设计重现期。屋面和裙楼均设置雨水溢流口，管道和溢流设施满足100 年设计暴雨重现期的排水要求。

结合绿色建筑设计，收集部分屋面雨水进行回用。回用用途包括绿化浇洒、道路养护，水井补水等。雨水收集系统的处理流程为：汇集雨水→自动气流过滤装置→雨水蓄水池→雨水提升泵→过滤消毒→清水池→清水泵→紫外新消毒→输送至不同的用水点。用水点及回用水输水管道应该设置显眼的标识牌：“非饮用水”，并采取一定的措施，避免住户直接饮用。

雨水收集回用系统是建筑物雨水应用系统中的重要组成部分，不但能节省水资源，充分利用非传统水源，避免水资源浪费，同时还能满足绿色建筑需求。

5 消防水系统设计分析

5.1 设防标准分析

本项目建筑总高度为77.8m，属于一类高层公共建筑，包含公寓、酒店、商业和住宅等多种功能用途，裙楼区域有中空大堂和高度12＜h≤18m 的高大空间IMAX 影院。针对不同功能、不同区域、不同净高的场所设置不同的消防设施，以满足现行消防规范要求，保证火灾时消防设施发挥主动灭火作用。室外消火栓和室内消火栓均按一类高层公共建筑进行设计[3]，火灾延续时间为3h；自动喷水灭火系统以电影院净空高度14.8m 为设防标准，喷水强度20L/（min.m2），作用面积160m2进行设计，火灾延续时间为1h。针对局部中空区域设置大空间智能主动喷水灭火系统。在消防系统设计过程中，必须严格按照现行国家规范展开设计，保障人民生命财产安全。

5.2 消防水源及用水量分析

该项目的消防水源为市政自来水，水质满足设计设计要求。因当地自来水公司只允许一路进水，本项目消防系统设计按一路进行设计。从项目附近的市政管网中接入消防水池引入管，在该综合楼负一层设置消防水池，消防水池容积满足一次火灾消防用水总量。本项目一次灭火所需水量为1224m3。地下一层设置消防水池有效容积1300m3，分两座，每座消防水池可单独使用。各种消防用水量标准及一次灭火用水量如表1 所示。

表1 各种消防用水量标准及一次灭火用水量

5.3 消火栓系统设计分析

消火栓采用临时高压消防给水系统。考虑建筑高度对消防水泵性能要求不同，室内消火栓和室外消火栓分开设置加压泵组。火灾时由加压泵组从消防水池吸水加压供水[4]。室外消火栓管网围绕建筑成环状布置，室外消火栓加压给水泵组采用两条输水干管与室外消火栓环状管网连接。室外消火栓泵和室内消火栓泵均设计为一用一备，自动轮流切换，当主泵发生故障时自动切换为备用泵，并在消防控制中心显示泵组运行状态。室内消火栓的位置设计必须考虑合理性和美观性，在方案初期应同建筑专业协商确定消火栓位置，既能保证两个消火栓水柱能够到达该楼层中的任何一个角落，又不影响建筑空间美观设计。室内消火栓给水系统采用减压阀进行竖向分区，保证最低层消火栓口处的静压不大于1.0MPa。消火栓栓口动压不小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱按13m 设计计算。消火栓箱内设置火灾报警按钮，向外部散发火灾信号。在最高塔楼酒店的屋面设置50m3高位消防水箱，保证火灾初期用水。高位消防水箱最低有效水位不能保证最不利消火栓0.10MPa 的静压，在消防泵房设置了稳压泵。水泵房内水箱出水管设置流量开关，设定可以流量开关自动启动消防泵在裙楼屋面，塔楼屋面均设置了试验消火栓，保证系统可靠。

5.4 自动喷水灭火系统分析

自动喷水灭火系统的供水水源与室内消火栓系统的水源是同一个水源，设计采用临时高压消防给水系统，系统最大流量为8OL/ s，主要位于IMAX 影院区域。除了不宜用水扑救的电气设备用房，其他各个区域都安装自动喷水灭火系统。为了节约工程造价，优化设计，采用分区域集中设置喷淋报警阀组。控制报警阀组的供水压力不超过1.2MPa，每个报警阀组控制的喷头数不超过800 只，且供水的最高与最低喷头高差不大于50m。

喷淋头的选用：未设置吊顶区域选择使用直立类型的喷头；设置吊顶区域的场所则采用下垂型喷头或吊顶型喷头。裙房商场的仓储用房、地下商场、中庭环廊采用快速响应喷头。商场、公寓吊顶下采用DN15 闭式下垂型玻璃球喷头，动作温度为68℃，K=80；停车库、吊顶内采用DN15 直立型玻璃球喷头，动作温度为68℃，K=80；厨房采用DN15 直立型玻璃球喷头，动作温度为93℃，K=80；酒店采用DN20 扩展型侧喷喷头，动作温度为68℃，K=115；IMAX 影院和中庭区域采用DN25 非仓库型特殊应用喷头，动作温度为68℃，K=161。

6 结语

城市建筑物突显出鲜明的多元化、层次化特点，与之同时，城市人口规模也在不断扩大，且城市人口越来越密实，导致高层建筑物火灾抢救的难度增大。鉴于此，必须要对高层建筑物的给排水及消防设计予以重视，严格按照现行管理规定对给排水及消防进行设计。