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摘 要：以嘉兴市某高层综合楼为例，并结合当地的环境和建筑特点，从三个方面进行分析。
关键词：高层建筑 给排水设计 消防系统
1 工程概况
嘉兴市某建筑是一高层综合楼，涉及住宅、办公、商业和车库于一体，其小区地上部分以五座16层～19层不等的塔式建筑为主体，一层、夹层为办公和店面等场所，地下室为人防及车库。屋面建筑高度99.2米，一层地面呈阶梯状依地势依次降低，最南端地面比最北端高4.8米。地下室分为8个防火分区：其中第二防火分区为人防区域，平时做车库；其他防火分区为车库和设备房；一层、夹层分为两个防火分区，二层以上每塔楼每层一个防火分区。
2排水系统
2.1生活排水
生活排水包括卫生间排水、廚房排水和洗衣机排水。每户的生活阳台设洗衣机专用地漏，其排水接入小区化粪池之后的生活排水管网，纳入市政污水系统，避免设置在阳台的洗衣机排水混入城市雨水系统而污染水体的现象发生。设计采用侧排式地漏、后排式坐便器等排水方式，将排水管道布置在本层，避免上下层厨卫管道占用空间及检修的麻烦。
2.2 雨水
结合当地的气候，为避免一些工程中曾发生过的住宅户内雨水水患，本设计严格执行规范，阳台雨水与屋面雨水分开排放。小区雨水最终汇入城市雨水系统。
2.3空调冷凝水的排放
空调机位统一考虑，统一布置冷凝水排水管，避免冷凝水无序排放以及因冷凝水不能顺利排出而积水，以致蚊蝇滋生。空调冷凝水间接排水接入雨水系统。
2.4 消防电梯排水
消防电梯排水集水坑设在消防电梯基坑下，有很多不利因素：电梯井过于潮湿（易引起电气系统受潮而发生故障），排水管道、阀门及潜污泵安装维修困难，结构专业难于处理且造价增加。所以本设计将此集水坑设于电梯井外，消防排水通过管道排至集水坑。敷设在地下室底板内的排水管采用球墨铸铁管，水泥砂浆连接。3 生活给排水设计
3.1生活给水
根据市政水压和建筑特点，底层及夹层由市政自来水直接供水；其它楼层采用二次供水，系统分为四区。各分区分别设置变频供水装置，变频机组采用“变频主泵（1台）+工频辅泵（3台）+小型气压罐”。泵房设不锈钢生活转输水箱一座，池内设不锈钢导流槽和电子水处理仪。
系统分区按最低点静水压力值不大于0.35MPa设计，但是每个分区的下面几层水压仍然会偏高，这时，用水洁具的出水必然大于其额定出水量。这类超压出流一定程度上造成水资源的“隐形”浪费，并影响系统流量的正常分配。同时水压过大，水龙头启闭时易产生噪音、水锤及管道震动，影响系统各部件使用寿命。因此每个分区的下面三层设支管减压阀，阀后压力设定在0.20MPa。
3.2直饮水给水系统
目前市场上的桶装饮用水价格一般在0.4元/升以上，小区单机直饮水供水点为0.2元/升。采用直饮水供水系统，以900户的小区测算，其运行成本（含水电费、折旧、人工管理费等）约为0.009元/升。其经济性显而易见。
本小区设置独立的管道直饮水供水系统，实行分质供水。系统采用独特的“臭氧氧化+生物活性炭+膜技术（精滤）净化及杀菌、活化”等深度处理的组合工艺，以自来水为原水制取优质饮用水。该处理工艺，在去除对人体有毒有害的有机污染物、重金属、三致物质及悬浮微粒的基础上，保留了矿物质和微量元素，并使水质活化、富氧，达到了健康饮用水的国际标准，并符合我国建设部《饮用净水水质标准》（CJ94-1999）的要求。直饮水主要用于饮用、烹饪、淘米、洗涤瓜果蔬菜及冲洗餐具等，用水定额按5L/人/天计，其中饮用水3L，厨房做饭菜2L。每户设一个DN8的直饮水水龙头。时变系数Kh=6。设计选用净水机组一套，处理规模为10m3/d。每栋楼单独设回水管至水处理机组回水总管，并分设流量控制阀，平衡五根回水管阻力，尽量避免回水短路，保证供水安全。循环回水经再次净化消毒处理后进入配水管网。鉴于臭氧有较强的腐蚀性，系统采用卡压式薄壁不锈钢管材、管件及阀门等。
3.3热水给水
经技术经济比较（参见下表），本设计采用家庭式的中央热水系统，即每户在自家阳台上设置一套空气源热泵，电气专业预留1～2 kW的电源插座。空气源热泵作为一种新型的供热设备，能吸收空气中的热能和太阳能，利用设备内的吸热介质（冷媒）从空气或自然环境中采集热能，制取热水。其能效比一般在2～6，平均可达3以上，大大高于传统的供热方式。其节能、环保、经济和安全性具有其它传统供热设备无法比拟的优越性，在南方地区尤其值得推广。
4 消防给水设计
本工程为一类高层综合楼，消防设计立足于自救。室内消防给水采用临时高压给水系统，由地下室消防泵及消防水池保证，初期消防水由最高塔楼的屋顶高位消防水箱和消防增压设备供给；室外消防给水采用低压消防给水系统，由市政给水管网保证供水。
4.1消火栓给水系统
室内消火栓用水量40L/s，室外消火栓用水量30L/s，消防供水时间按3小时计。室内系统分为两个区。设一组消火栓给水泵，用减压阀分区，减压阀组设在地下室泵房内。设3组水泵接合器与高区系统连接，高低区合用。这样可以避免误接水泵接合器，能同时满足高低区消防增援的需要。
4.2 自动喷淋灭火系统
地下室～夹层及塔楼前室设自动喷淋灭火系统。喷淋系统按防火分区和楼层设置，采用减压阀分为两个区。设置六套湿式报警阀：低区设五套，集中设置在设备房值班室内。高区设一套，设置在裙房二层阀门室内。
4.3 水喷雾灭火系统
高速水雾喷头一般用于灭火、控火，水滴粒径为0.3～0.4mm，其垂直射程可达3.0m。柴油发电机机组采用立体保护，设计选用ZSTWB-80-120型高速水雾喷头，喷头的布置保证水雾能完全覆盖整个机组。系统响应时间按不大于45s设计，其中自动启动水喷雾泵约需10s左右。 4.4安全措施
消防泵设置自动定时巡检装置，保证消防系统在任何时候都能正常投入使用。消防泵组出水管上设持压泄压阀和试水阀，防止管网超压。栓口水压超过0.50MPa的消火栓采用减压稳压消火栓，栓口压力0.25MPa。
5体会
5.1空调冷凝水的排放
《水规》1第4.1.4条规定：雨水管道应单独设置。因此，将空调冷凝水与雨水分设排水立管满足规范要求。但是建筑立面出现诸多排水管道影响建筑立面，同时也造成浪费。笔者认为，空调冷凝水可以就近间接排放，经空气隔断接入重力流雨水立管，即空调冷凝水与雨水合流排放。理由是，相对雨水立管而言，空调冷凝水支管比较小。对于重力流雨水系统而言，一般不会出现雨水从冷凝水支管溢出的现象。即使有部分雨水溢出，但下雨的时候，这类户外立管雨水溢出的现象等同于下雨的效果。
5.2 屋面与阳台雨水分开排放
本设计屋面雨水与阳台雨水分开排放。但是笔者认为，这两部分雨水可以合并排放。前提条件是：雨水通过雨水口或明沟等间接排放，接入雨水井；其次，在靠近阳台地漏的侧墙上每层设泄水口，其功能相当于屋面工程的溢流口。《水规》1第4.9.8条的规定：超重现期的雨水通过溢流口溢出，以免影响屋面的安全。同样的道理，该泄水口可以保证当雨水立管堵塞或排水不畅时，溢出到阳台的雨水能通过该泄水口排出，而不会进入到户内造成水患。此排水方案在实际工作中切实可行。
当今建筑风格丰富多样，往往出现诸多露台（比如别墅等），而露台作屋面还是作阳台处理往往很难界定。上述排水方案，可以明显减少雨水立管的数量，同时也可以大大改善建筑的立面效果。
5.3喷头的布置
喷头的布置是消防设计中一个比较棘手的工作。现代建筑结合地形、红线以及建筑造型，有的形状极不规则，以致喷头很难布置。
以地下车库的喷头布置为例。车库属于中危险级II级，对于8.0* 8.0（m）的结构形式，结构专业往往在中间设十字梁，这样就变成了4个4.0* 4.0的梁格。每格布置1个喷头还是布置2个喷头呢？设1个喷头不能满足规范的距离要求，设2个必然增加系统设计流量。针对这一结构形式，规范2增订了一条：“间距不超过4.0* 4.0（m）布置的十字梁可在梁间布置一只喷头，但喷水强度仍应符合表5.0.1的规定。”这条规定解决了4.0* 4.0（m）垮度的十字梁间喷头布置的问题，但是对于8.0* 8.0（m）之类结构形式的井字梁，喷头是否也可以这樣布置呢？正如条文所述：喷水强度应符合规定。所以个人认为，喷头布置一个最重要的原则是：应保证喷头保护范围内的喷水强度满足相应级别的喷水强度的要求，而规范要求的喷头间距只是参考间距。建议规范对于这一设计原则的适用范围予以扩大和明确。
中危险级I级的建筑，“喷头与端墙的最大距离”为1.8米。对于采用吊顶型标准喷头的4米开间进深较大而宽度净距为3.8米的客房，布置一排喷头显然违反规范，而布置二排喷头，则喷头过密，会增加喷淋系统的设计流量。喷头距离端墙的距离，规范有这样的条文解释：“规定喷头与端墙的最大距离的目的，是为了使喷头的洒水能够喷湿墙跟地面并不留漏喷的空白点，而且能够喷湿一定范围的墙面，防止火灾沿墙面的可燃物蔓延。”因此，个人认为：喷头与端墙的最大距离应该以喷头能够喷湿一定范围的墙面来作为喷头布置的依据，当不能满足规范要求的间距时，可以通过提高系统工作压力或提高喷头流量系数，来满足规范的要求。
喷水强度和距离端墙的距离，规范2第7.1.13条规定，“边墙型扩展覆盖喷头……应按喷头在工作压力下能够喷湿对面墙和临近端墙距溅水盘1·2米高度下的墙面确定，且保护面积内的喷水强度应符合本规范表5.0.1的规定。”由此可见，我们可以这样认为，只要能保证“喷头保护面积的喷水强度”和“喷头能够喷湿一定范围的墙面”，喷头就可以参考表7.1.2的要求灵活布置，既能够保证系统有效扑救火灾，又不会增加系统的设计流量，从而达到经济科学的设计理念。
5.4 湿式报警阀的设置
规范2第8.0.1条规定，“配水管道的工作压力不应大于1.2MPa”，因此要求湿式报警阀后的压力不应大于1.2MPa。为满足本条规定，最初拟在每栋楼第十层设一组湿式报警阀，这样必然增加管道井面积，影响整个核心筒的实际使用面积。而且由于报警阀组前管道要求成环状，因此系统会相当复杂。如果将高区湿式报警阀设于设备房值班室内，因阀后压力大于1.2MPa，违反规范，所以最后在二楼公共部位单独设一组高区湿式报警阀，阀后管道接至各栋楼高区喷淋系统。
随着产品标准的提高、阀门市场的成熟、施工质量的提高以及建设监管力度的增强，完全可以将配水管道工作压力调整为1.6MPa。因此，如果规范上述条文改为“配水管道的工作压力不应大于1.6MPa”，这将对喷淋系统的简化大有裨益。
参考文献：
[1]《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003）
[2]《自动喷淋灭火系统设计规范》（GB 50084 -20012005年版）
关键词：高层建筑 给排水设计 消防系统
1 工程概况
嘉兴市某建筑是一高层综合楼，涉及住宅、办公、商业和车库于一体，其小区地上部分以五座16层～19层不等的塔式建筑为主体，一层、夹层为办公和店面等场所，地下室为人防及车库。屋面建筑高度99.2米，一层地面呈阶梯状依地势依次降低，最南端地面比最北端高4.8米。地下室分为8个防火分区：其中第二防火分区为人防区域，平时做车库；其他防火分区为车库和设备房；一层、夹层分为两个防火分区，二层以上每塔楼每层一个防火分区。
2排水系统
2.1生活排水
生活排水包括卫生间排水、廚房排水和洗衣机排水。每户的生活阳台设洗衣机专用地漏，其排水接入小区化粪池之后的生活排水管网，纳入市政污水系统，避免设置在阳台的洗衣机排水混入城市雨水系统而污染水体的现象发生。设计采用侧排式地漏、后排式坐便器等排水方式，将排水管道布置在本层，避免上下层厨卫管道占用空间及检修的麻烦。
2.2 雨水
结合当地的气候，为避免一些工程中曾发生过的住宅户内雨水水患，本设计严格执行规范，阳台雨水与屋面雨水分开排放。小区雨水最终汇入城市雨水系统。
2.3空调冷凝水的排放
空调机位统一考虑，统一布置冷凝水排水管，避免冷凝水无序排放以及因冷凝水不能顺利排出而积水，以致蚊蝇滋生。空调冷凝水间接排水接入雨水系统。
2.4 消防电梯排水
消防电梯排水集水坑设在消防电梯基坑下，有很多不利因素：电梯井过于潮湿（易引起电气系统受潮而发生故障），排水管道、阀门及潜污泵安装维修困难，结构专业难于处理且造价增加。所以本设计将此集水坑设于电梯井外，消防排水通过管道排至集水坑。敷设在地下室底板内的排水管采用球墨铸铁管，水泥砂浆连接。3 生活给排水设计
3.1生活给水
根据市政水压和建筑特点，底层及夹层由市政自来水直接供水；其它楼层采用二次供水，系统分为四区。各分区分别设置变频供水装置，变频机组采用“变频主泵（1台）+工频辅泵（3台）+小型气压罐”。泵房设不锈钢生活转输水箱一座，池内设不锈钢导流槽和电子水处理仪。
系统分区按最低点静水压力值不大于0.35MPa设计，但是每个分区的下面几层水压仍然会偏高，这时，用水洁具的出水必然大于其额定出水量。这类超压出流一定程度上造成水资源的“隐形”浪费，并影响系统流量的正常分配。同时水压过大，水龙头启闭时易产生噪音、水锤及管道震动，影响系统各部件使用寿命。因此每个分区的下面三层设支管减压阀，阀后压力设定在0.20MPa。
3.2直饮水给水系统
目前市场上的桶装饮用水价格一般在0.4元/升以上，小区单机直饮水供水点为0.2元/升。采用直饮水供水系统，以900户的小区测算，其运行成本（含水电费、折旧、人工管理费等）约为0.009元/升。其经济性显而易见。
本小区设置独立的管道直饮水供水系统，实行分质供水。系统采用独特的“臭氧氧化+生物活性炭+膜技术（精滤）净化及杀菌、活化”等深度处理的组合工艺，以自来水为原水制取优质饮用水。该处理工艺，在去除对人体有毒有害的有机污染物、重金属、三致物质及悬浮微粒的基础上，保留了矿物质和微量元素，并使水质活化、富氧，达到了健康饮用水的国际标准，并符合我国建设部《饮用净水水质标准》（CJ94-1999）的要求。直饮水主要用于饮用、烹饪、淘米、洗涤瓜果蔬菜及冲洗餐具等，用水定额按5L/人/天计，其中饮用水3L，厨房做饭菜2L。每户设一个DN8的直饮水水龙头。时变系数Kh=6。设计选用净水机组一套，处理规模为10m3/d。每栋楼单独设回水管至水处理机组回水总管，并分设流量控制阀，平衡五根回水管阻力，尽量避免回水短路，保证供水安全。循环回水经再次净化消毒处理后进入配水管网。鉴于臭氧有较强的腐蚀性，系统采用卡压式薄壁不锈钢管材、管件及阀门等。
3.3热水给水
经技术经济比较（参见下表），本设计采用家庭式的中央热水系统，即每户在自家阳台上设置一套空气源热泵，电气专业预留1～2 kW的电源插座。空气源热泵作为一种新型的供热设备，能吸收空气中的热能和太阳能，利用设备内的吸热介质（冷媒）从空气或自然环境中采集热能，制取热水。其能效比一般在2～6，平均可达3以上，大大高于传统的供热方式。其节能、环保、经济和安全性具有其它传统供热设备无法比拟的优越性，在南方地区尤其值得推广。
4 消防给水设计
本工程为一类高层综合楼，消防设计立足于自救。室内消防给水采用临时高压给水系统，由地下室消防泵及消防水池保证，初期消防水由最高塔楼的屋顶高位消防水箱和消防增压设备供给；室外消防给水采用低压消防给水系统，由市政给水管网保证供水。
4.1消火栓给水系统
室内消火栓用水量40L/s，室外消火栓用水量30L/s，消防供水时间按3小时计。室内系统分为两个区。设一组消火栓给水泵，用减压阀分区，减压阀组设在地下室泵房内。设3组水泵接合器与高区系统连接，高低区合用。这样可以避免误接水泵接合器，能同时满足高低区消防增援的需要。
4.2 自动喷淋灭火系统
地下室～夹层及塔楼前室设自动喷淋灭火系统。喷淋系统按防火分区和楼层设置，采用减压阀分为两个区。设置六套湿式报警阀：低区设五套，集中设置在设备房值班室内。高区设一套，设置在裙房二层阀门室内。
4.3 水喷雾灭火系统
高速水雾喷头一般用于灭火、控火，水滴粒径为0.3～0.4mm，其垂直射程可达3.0m。柴油发电机机组采用立体保护，设计选用ZSTWB-80-120型高速水雾喷头，喷头的布置保证水雾能完全覆盖整个机组。系统响应时间按不大于45s设计，其中自动启动水喷雾泵约需10s左右。 4.4安全措施
消防泵设置自动定时巡检装置，保证消防系统在任何时候都能正常投入使用。消防泵组出水管上设持压泄压阀和试水阀，防止管网超压。栓口水压超过0.50MPa的消火栓采用减压稳压消火栓，栓口压力0.25MPa。
5体会
5.1空调冷凝水的排放
《水规》1第4.1.4条规定：雨水管道应单独设置。因此，将空调冷凝水与雨水分设排水立管满足规范要求。但是建筑立面出现诸多排水管道影响建筑立面，同时也造成浪费。笔者认为，空调冷凝水可以就近间接排放，经空气隔断接入重力流雨水立管，即空调冷凝水与雨水合流排放。理由是，相对雨水立管而言，空调冷凝水支管比较小。对于重力流雨水系统而言，一般不会出现雨水从冷凝水支管溢出的现象。即使有部分雨水溢出，但下雨的时候，这类户外立管雨水溢出的现象等同于下雨的效果。
5.2 屋面与阳台雨水分开排放
本设计屋面雨水与阳台雨水分开排放。但是笔者认为，这两部分雨水可以合并排放。前提条件是：雨水通过雨水口或明沟等间接排放，接入雨水井；其次，在靠近阳台地漏的侧墙上每层设泄水口，其功能相当于屋面工程的溢流口。《水规》1第4.9.8条的规定：超重现期的雨水通过溢流口溢出，以免影响屋面的安全。同样的道理，该泄水口可以保证当雨水立管堵塞或排水不畅时，溢出到阳台的雨水能通过该泄水口排出，而不会进入到户内造成水患。此排水方案在实际工作中切实可行。
当今建筑风格丰富多样，往往出现诸多露台（比如别墅等），而露台作屋面还是作阳台处理往往很难界定。上述排水方案，可以明显减少雨水立管的数量，同时也可以大大改善建筑的立面效果。
5.3喷头的布置
喷头的布置是消防设计中一个比较棘手的工作。现代建筑结合地形、红线以及建筑造型，有的形状极不规则，以致喷头很难布置。
以地下车库的喷头布置为例。车库属于中危险级II级，对于8.0* 8.0（m）的结构形式，结构专业往往在中间设十字梁，这样就变成了4个4.0* 4.0的梁格。每格布置1个喷头还是布置2个喷头呢？设1个喷头不能满足规范的距离要求，设2个必然增加系统设计流量。针对这一结构形式，规范2增订了一条：“间距不超过4.0* 4.0（m）布置的十字梁可在梁间布置一只喷头，但喷水强度仍应符合表5.0.1的规定。”这条规定解决了4.0* 4.0（m）垮度的十字梁间喷头布置的问题，但是对于8.0* 8.0（m）之类结构形式的井字梁，喷头是否也可以这樣布置呢？正如条文所述：喷水强度应符合规定。所以个人认为，喷头布置一个最重要的原则是：应保证喷头保护范围内的喷水强度满足相应级别的喷水强度的要求，而规范要求的喷头间距只是参考间距。建议规范对于这一设计原则的适用范围予以扩大和明确。
中危险级I级的建筑，“喷头与端墙的最大距离”为1.8米。对于采用吊顶型标准喷头的4米开间进深较大而宽度净距为3.8米的客房，布置一排喷头显然违反规范，而布置二排喷头，则喷头过密，会增加喷淋系统的设计流量。喷头距离端墙的距离，规范有这样的条文解释：“规定喷头与端墙的最大距离的目的，是为了使喷头的洒水能够喷湿墙跟地面并不留漏喷的空白点，而且能够喷湿一定范围的墙面，防止火灾沿墙面的可燃物蔓延。”因此，个人认为：喷头与端墙的最大距离应该以喷头能够喷湿一定范围的墙面来作为喷头布置的依据，当不能满足规范要求的间距时，可以通过提高系统工作压力或提高喷头流量系数，来满足规范的要求。
喷水强度和距离端墙的距离，规范2第7.1.13条规定，“边墙型扩展覆盖喷头……应按喷头在工作压力下能够喷湿对面墙和临近端墙距溅水盘1·2米高度下的墙面确定，且保护面积内的喷水强度应符合本规范表5.0.1的规定。”由此可见，我们可以这样认为，只要能保证“喷头保护面积的喷水强度”和“喷头能够喷湿一定范围的墙面”，喷头就可以参考表7.1.2的要求灵活布置，既能够保证系统有效扑救火灾，又不会增加系统的设计流量，从而达到经济科学的设计理念。
5.4 湿式报警阀的设置
规范2第8.0.1条规定，“配水管道的工作压力不应大于1.2MPa”，因此要求湿式报警阀后的压力不应大于1.2MPa。为满足本条规定，最初拟在每栋楼第十层设一组湿式报警阀，这样必然增加管道井面积，影响整个核心筒的实际使用面积。而且由于报警阀组前管道要求成环状，因此系统会相当复杂。如果将高区湿式报警阀设于设备房值班室内，因阀后压力大于1.2MPa，违反规范，所以最后在二楼公共部位单独设一组高区湿式报警阀，阀后管道接至各栋楼高区喷淋系统。
随着产品标准的提高、阀门市场的成熟、施工质量的提高以及建设监管力度的增强，完全可以将配水管道工作压力调整为1.6MPa。因此，如果规范上述条文改为“配水管道的工作压力不应大于1.6MPa”，这将对喷淋系统的简化大有裨益。
参考文献：
[1]《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003）
[2]《自动喷淋灭火系统设计规范》（GB 50084 -20012005年版）