办公楼的给水排水消防设计侧重点分析

彭仕钦

（广东建安消防机电工程有限公司，广东 广州 510300）

0 引言

给水排水设计作为办公楼建设过程中的重要组成部分，其与城镇给水排水、工业给水排水共同组成完整的给水排水体系。办公楼中的给水排水主要包括给水系统、排水系统、消防系统、喷淋系统、雨水系统以及热水系统，其设计水平的高低和设备的完善程度，是现代建筑的重要标志之一。

1 案例概况

某办公楼为XY 市的一个时代大厦，地上22 层，地下3 层。裙房1～7 层，总建筑面积45229.37m2。其中，地上建筑面积33242.23m2。地下建筑面积11987.14m2，建筑高度98.53m；在本项目中，地上1～3 层为集团内部展示厅，层高6.9m；4 层至7 层为办公区，层高4.2m；8 层至13 层为会议室，层高3.8m；13～22 层为敞开式办公区，层高3.8m；地下一层为超市；层高3.4m；地下2 层为车库；层高3.6m；地下3 层为设备用房，层高3.9m。本项目为一类公共建筑，耐火等级为1 级。

2 给水排水设计方案选择与探讨

根据大量实践证明：办公楼中的给水排水更适合使用分区变频供水模式，比如以本工程为例，由于建筑层数较高，按照相关《绿色建筑评估体系（第二版）》设计依据，高层建筑必须每隔15 层设置一个紧急避难层和设备放置层，而办公楼的给水排水正好可以利用这一点，在避难层和设备放置区中间设置转输水箱，然后将紧急避难层和设备放置层划分为一个区，安装一组变频泵加压给楼层供水，各个地区之间在细化为2 个小的区，2 个的区之间采用减压阀连接与一起，同时传输水箱采用液位控制启停技术，这样可以有效减少供水设备的占用面积。需要特别注意的是，在对本项目的给水排水设计方案的选择和探讨中，需要严格控制给水装置和管道材料的压力，保证最大压力不得超过2MPa[1]。

3 办公楼的给水排水设计

3.1 给水设计

3.1.1 设计参数

用水额定量：40120L（人·班）。

小时变化数：1.6。

使用人数：120 人。

最高日用水量400m3/d。

3.1.2 水源

本工程项目日常生产生活用水主要有市政给水管网提供，由市政管网分别引入2 根DN200 给水管进行环状布置，供水压力为0.25MPa，再从环状给水管网引出给水管将水引入本建筑中，在引水管上安装倒流防止器和水表。

3.1.3 供水方式和增压设备

本项目给水系统主要分为4 个区，地上1～3 层为J1 区、4～7 层为J2 区、8～13 层为J3 区，13～22 层为J4区。其中，J1 区由市政管网直接供水，J2 区由地下三层泵房内的罐式无负压加压设备加压供水，J4 区经减压阀减压后供水。经测算，项目给水排水量约为113.56m3/d。

3.1.4 管材选用

（1）钢塑复合压力管。该办公楼内给水干管、立管全部使用刚塑复合压力管，该管具有耐高温和该腐蚀的良好效果。

（2）丝扣连接。各支管使用无规共聚聚丙烯（PPR）（PN1.25）管，热熔连接。

3.2 排水系统设计

3.2.1 设计参数

通用坡度：0.0022。

充满度：0.6。

3.2.2 污水系统

排水系统主要分为污水和废水合流排水系统，最高日排水量为128.7m3/d，生活用水直接排至室外，经过粪化池粗处理后排入市政污水管网内。本项目排水系统采用专门的双立管排水系统，室内排水立管使用降噪消音的UPVC 塑料管材，干管和支管之间同样使用UPVC 管，粘接连接于一起，出屋面加减0.00 以下排水管使用柔性接口的铸铁管，通过法兰连接于一起；排压事关使用内外热镀锌钢管，通过卡箍连接于一起，在地下室需要先对污水加压才能将其排出室外[2]。

3.2.3 设计方案探讨

首先，从本项目排水系统状态可知，排水管中的水流是连续性且带有空气的，当水流从高处降落时，水流与气体的混合就会给排水系统带来严重的不稳定性，水流流量忽高忽低，此时柱塞流的水流状态会对排水管造成严重的破坏，缩短排水管的使用寿命[3]。其次，在保证排水管质量的基础上，要综合考虑排水管内的水流不会出现柱状塞流，这就需要设计人员严格计算水力，严格控制排水管道的流量负荷极限值，并采取针对性的措施控制水流下降速度，降低逆水水流给排水管道使用寿命造成的影响。

3.3 消防系统设计

消防给水系统设计应严格按照现行国家规范进行设计保证室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统以及灭火器设备一应俱全。消防水源由市政给水管网提供，供水压力为0.25MPa；室外消防给水同样由市政给水管网提供；消防水池注水容积应达到650m3，共设2 个，每个水池325m3；屋顶水箱室内设40m3消防水箱、消火栓和气压稳压设备一套[4]。

3.3.1 消防系统设计参数

室外消火栓用水量：40/（L/s）。

室内消火栓用水量：30/（L/s）。

自动喷淋系统喷水强度：8L/（min·m2）。

3.3.2 室外消火栓给水

室外消火栓给水采用低压制设计模式，在红线范围内先形成环状管网，将室外消火栓连接至此环状网，设计流量为40L/s。

3.3.3 室内给水消火栓

本工程项目中火灾的最大延续时间设计要求为3h，设计流量为30L/s，采用临时高压制，分为高低2 个区，1～11 层为低区、12～22 层为高区，供水压力分别为0.9MPa 和1.45MPa，地层区另设2 套主要供水泵，一用一备。为了减少室内给水消火栓在使用过程中喷水口的压力过高，可以采用减压稳压消火栓，实现对室内给水消火栓压力的调节与控制。建筑室内外消火栓用水量标准如表1 所示。

表1 建筑室内外消火栓用水量标准

3.3.4 室内外消火栓管材选择

室内外消火栓管材全部选用内外热镀锌钢管，DN100mm，通过螺纹连接；DN100mm，通过卡箍连接，其阀门、管材和接口要求的承压为1.6MPa。

3.3.5 消防水池水泵系统

为满足整个建筑物体消防用水需求，还需要在本项目地下三层设置行符合设计容量的消防水池，并在屋顶设置一个消防水箱，以保证在紧急情况下（火灾发生时）有充足的水源可以是使用。但需要注意的是，应针对不同该办公楼不同区域安装专门的消防水泵，每组消防水泵至少安装2 台，一备一用。

3.4 喷淋系统

本项目火灾危险等级，1 层以上部分按照Ⅰ级划分，Ⅰ级别喷淋系统的喷水强度为6L/（min·m2），1 层以下的地下车库危险级别划分为Ⅱ级，喷淋系统的喷水强度为8L/（min·m2），本工程按Ⅱ级设计，设计流量为30L/s，计算用水量为180m2。

喷淋系统通过地下室3 层专用消防水池提供水源，水泵房内设置自动加压水泵。经测算，喷淋系统设计流量为30L/s，在水泵房内安装报警阀组。

3.5 雨水系统设计

本项目雨水系统设计使用年限为15 年，降雨历时10min，屋面使用重力流内排水系统，雨水首先经过87型雨水斗搜集后，通过雨水管排出室外。

3.5.1 雨水系统设计参数

暴雨强度：5.12L/（S·104m2）。

径流系数1.1。

3.5.2 雨水管道设计要求

（1）雨水排水系统应能保证可以及时迅速地将屋面上的玉髓排出室外雨水管。

（2）雨水会水面严格按照地面和屋面水平的投影面积计算。

（3）屋面雨水排水系统设置溢流口、溢流堰以及溢流管等的设施，溢流设施不得危害建筑物体质量和行人安全。

（4）裙房屋面雨水设置单独排水系统。

（5）屋面排水系统设置雨水斗、雨水斗设计根据屋面汇水情况结合该办公楼的承载能力，管道敷设等的因素确定。

3.5.3 雨水排水管选材要求

（1）尽量使用建筑排水塑料管材，使用承压管和金属管。

（2）管材工作压力大于建筑物高度产生的净水压。

（3）管材抗环变形压力应大于0.15MPa。

（4）雨水立水管不少于两根。

（5）雨水排水管应根据管道长度、所处环境设置必要的伸缩装置。

（6）设置检查口，间距控制在20m 之内，并将其布置在便于维修的地方。

3.6 热水系统设计

本项目热水系统设计采用有淋浴的小型卫生间安装电热水器提供热水，公共卫生间洗手盆下方预留插座。

3.6.1 热水系统设计参数

用水额定量：6L/（人·班）。

小时变化数：1.5。

冷水温度：15℃。

热水温度：60℃。

3.6.2 热水管选材

热水管使用无规共聚聚丙烯（PPR）（PN1.25）热水管，热熔连接，管材和接口要求的承压为1.6MPa。

3.6.3 热水管布设

（1）热水管布设过程中，可以采用管径、找平层安装，保证建筑物体的美观性。

本工程项目采用PPR 热水管，供水干管作保温处理，立管不做保温处理，保温系数选0.6。

（2）热水管需要穿越楼板、地面时，其顶部应高出地面15～20cm。

（3）热水管需要穿越沉降缝、伸缩缝时，应采取防位移措施，比如可以使用橡胶软管、金属软管，并能根据工程项目的实际情况综合考虑保温和防水。

（4）热水立管应大于20m，中间部位设置伸缩器，并距离地面1.5～1.8m 设置关卡予以固定。

（5）为确保热水供水的稳定性和安全性，应当综合考虑减小管道、附件在检修过程中的停水时间，利用热水循环管路提供双向供水，放大回水管径，使其与配水管径接近，当管道在出现故障的情况下，将其作为临时配水管使用[5]。

4 水资源节约措施

4.1 用水与排水

本工程项目用水量主要包括办公、职工餐厅、室外绿化、道路冲洗、地下车库冲洗以及卫生间冲厕等，用水量标准及水量计算如表2 所示。

表2 本项目用水量标准及水量计算

4.2 污水回收与处理

该办公楼卫生间排水、厨房操作间排水经粪化池和隔油池处理之后合并，运用毛管渗滤技术达到景观用水标准。毛管渗滤技术指的是使用专门的塑料薄膜在地下设置一个土壤生物滤池，运用排水系统将污水引入草坪以下，使其可以均匀地向厌氧滤层渗透，在通过利用虹吸管继续向下层好氧滤层渗透直至流出土壤生物滤池，通过上述流程，将水和污染物实现分离，水经过渗滤后通过集水系统的收集将其作为中水回用，其中的污染物在表面张力和物化吸附的双重作用下被截留在土壤中，一部分被分解成为C 和N 留在土壤中，作为草坪和植物的肥料，另一部分变成N2 和P 飘散在空气中。由于污水回收系统主要设计在地下，不与人直接接触，对自然环境、卫生和景观不会造成任何影响。

5 结语

综上所述，本文结合实际案例系统分析了某办公楼给水排水设计思路和标准，通过对该办公楼给水排水设计方案的选择与探讨，给水排水系统进行了合理的设计，即减小了设计的难度，又避免了水资源的浪费问题。为此，作为设计人员，应始终以理论知识为指导，并能运用现代科学技术手段，不断解决给水排水设计中存在的问题，为保证我国高层建筑的给水排水系统的正常使用奠定坚实基础。