中學給排水設計若干問題研究

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0引言

隨著中國城鎮化發展，城市人口增速較快，為解決學生學位問題，近幾年各地政府大力興建各級學校。學校的給排水系統設計的合理性、安全性與建筑的實際使用功能息息相關，因而在設計過程中需要不斷優化中學校園建筑給排水設計，如何合理地設計學校給排水系統變得尤為重要。消防設計水量的準確、設備和管道布置的合理性，是設計過程中的重點，可以使學生處于安全綠色環境內進行學習。但現階段中學校園建筑給排水設計中仍存在一定問題，需要采用高效可行的措施對這些問題加以優化與完善，進而提高設計質量。

1工程概況

本工程規劃總用地面積為67097.7m2，總建筑面積為80000m2，地上總建筑面積為66000m2，地下室建筑面積：14000m2。地上部分為6棟單體建筑：其中1號樓為行政綜合樓，地上6層，消防建筑高度23.8m，主要功能為：報告廳、衛生保健室、設備房、電子閱覽室、行政辦公室、教學辦公室等。2號樓為實驗樓，地上6層，消防建筑高度23.8m，主要功能為：生物探究室、化學探究室、化學實驗室、生物實驗室、物理探究室、物理實驗室、儀器室、準備室等。3、4號樓為教學樓，地上6層，消防建筑高度23.50m，主要功能為：架空活動、合班教室、普通教室、年段辦公室等。5號樓為體育館，地上2層，消防建筑高度20.10m，主要功能為：游泳池、室內體育館、體育器材室、設備房等。6號樓（6A、6B）為學生宿舍樓，地上10層，消防建筑高度37.80m，主要功能為：一層為廚房、食堂，2～10層為宿舍和自習室。地下室為車庫和設備用房。

2學校宿舍樓的冷熱給水管系統及管道布置

隨著人們生活水平的提高，近幾年新建的學生宿舍多數為獨立衛生間。宿舍樓最常見的布置方式是居住區靠近走道，衛生間布置在陽臺，宿舍的床位為上下鋪或者上床下桌的布置方式。如今家長和學校也更關注學生在宿舍生活的安全性和舒適性。設計前期階段也聽取建設單位的意見，給水管道應盡量避免出現在宿舍居住區內，減少安全隱患。本項目熱水采用空氣源熱泵為熱源的集中供熱熱水系統

屋面設置熱水箱、空氣源熱泵和加壓泵，冷水和熱水分區一致[1]。屋面放置空氣源熱泵和熱水加壓泵的位置需避開宿舍居住區，布置在公共走道的上方。對于宿舍的給水管道布置做了兩個方案，比較給水系統分區和管道布置合理性與安全性。方案一：2～6層為加壓一區，采用下行上給的供水方式；7～10層為加壓二區，采用上行下給的供水方式，熱水分區與冷水一致。為了讓給水管道不穿或少穿宿舍區，加壓一區的給水橫管在首層（餐廳）與供2～6層各立管連接，熱水回水管在六層連接匯集；加壓二區的給水橫管在屋面與供7～10層各立管連接，熱水回水管在七層連接匯集。方案一熱水系統示意圖如圖1所示：方案二：2～10層為加壓供水，采用上行下給的供水方式，熱水分區與冷水一致。為了讓給水管道不穿宿舍區，冷熱水主管在屋面與各立管連接，熱水回水管在首層連接匯集。方案二熱水系統示意圖如圖2所示。方案一分區較方案二更為合理，系統比較節能，2～6層的宿舍熱水可以利用屋頂熱水箱的靜水壓力供水。但是加壓一區和加壓二區的熱水回水管會分別敷設在六層和七層，無法避免橫穿宿舍居住區。熱水管暴露在宿舍中，考慮到熱水管的漏水檢修和學生在不知情的情況下，會碰觸熱水管，存在較大的安全隱患。建設單位也有要求，需盡量避免熱水管道橫穿宿舍的情況。設計過程中也有考慮讓建筑專業配合在宿舍的墻角做局部吊頂，來隱藏橫穿宿舍的熱水管，此方案方案二給水系統為一個加壓區，相比于方案一較不節能，2～10層的熱水均經過屋頂的熱水加壓泵加壓供水，2～6層的熱水給水支管上再設置支管減壓閥，讓閥后壓力滿足設計要求。方案二的優點是可以在不花大代價的前提下，避免所有的冷熱水管道橫穿宿舍居住區，大大提高了宿舍的安全性，消除安全隱患[2-4]。冷熱水分區滿足規范要求，同時系統為一個分區，也節省了一部分管材，節省造價。最后多方綜合比較，設計選擇了方案二的布管方式與給水分區形式。在設計中不僅需要考慮系統的合理性、經濟性，更應注重后期實際使用人群的安全性。設計過程中應想辦法規避存在安全隱患的地方，在學校設計中，安全第一始終放首位，在滿足安全的情況下，再考慮優化系統，讓系統更節能、更經濟。

3化學實驗室給水系統減壓設計

中學的化學實驗室是老師開展化學實驗教學，學生進行科學活動，提高科學素質的重要場所。化學實驗中常見的試劑有酸和堿，有較強的腐蝕性。為了避免化學實驗室由于水嘴出水壓力較高，造成實驗室用水時發生濺水現象。實驗室的水嘴需要一個較為穩定的壓力，利于學生的使用安全[5]。根據《中學建筑設計規范》中10.2.5條“當化學實驗室給水水嘴的工作壓力大于0.02MPa，急救沖洗水嘴的工作壓力大于0.01MPa時，應采取減壓措施”[6]設計常見的減壓措施有設置減壓閥和穩壓水箱。

3.1減壓閥

減壓閥的工作原理是通過改變節流面積，將其穩定至設定的出口壓力，并能保證在進水壓力不斷變化的情況下，保持出口壓力值在一定范圍內。化學實驗室水嘴要求的壓力值要求相對穩定，若采用減壓閥宜選用可調式減壓閥。根據《建筑給水減壓閥應用設計規程》中4.3.1條規定可調式減壓閥閥后壓力最高值和最低值（MPa），如表1所示：由此可見，可調式減壓閥的最小閥后壓力均為0.05MPa，達不到化學實驗室的要求。還有減壓閥的進口壓力不應小于出口壓力加0.2MPa。建筑專業通常將化學實驗室布置在教學樓的首層，一般情況下化學實驗給水為市政壓力直接供給。若采用減壓閥加壓需考慮減壓閥前的水壓是否能達到要求。

3.2穩壓水箱

化學實驗室水嘴和急救沖洗水嘴的壓力要求不同，可以設置兩個大小和高度不同的穩壓水箱，分別向實驗室水嘴和急救沖洗水嘴供水。以某化學實驗室為例：實驗室中布置了14個雙聯水嘴和一個急救沖洗水嘴，化學實驗室層高4.5m。實驗室水嘴穩壓水箱底的安裝高度h，水嘴（下部）安裝高度為1.0m。實驗室水嘴穩壓水箱底的安裝高度為3.5m，急救沖洗水嘴穩壓水箱底的安裝高度用同樣的方法計算，水箱底安裝高度為2m。穩壓水箱可以通過設置水箱的高度來調節末端用水點位的出水壓力，與減壓閥相比，可以滿足化學實驗室水嘴出水壓力的要求。設計中，不能一味地追求簡便，采用減壓閥減壓。需要了解各種產品的性能，使用要求，在特定的情況下能否達到設計要求[7-8]。合理選擇各種設備和新技術，來提升設計的成果。

4消防用水量的確定及問題分析

4.1消防用水量的確定

本項目一起火災最大消防用水量發生在宿舍樓中，消防用水量如表2所示：本工程室內外消防用水量為648m3。室內消火栓系統由地下室消防泵房內室內消火栓給水泵（一用一備）供水，水泵流量30L/s，揚程為88m。系統不分區。噴淋系統由設在地下室消防泵房內噴淋給水泵（一用一備）供水，水泵流量為40L/s，揚程為90m。系統不分區。宿舍樓屋頂設36m3消防水箱，設置增壓穩壓設備。

4.2學校宿舍樓室內消防用水量確定的分析

本項目一起火災最大消防用水量發生在宿舍樓中。宿舍樓建筑高度為37.8m，宿舍樓建筑定性為關鍵。由于設計人員的疏忽，經常將建筑高度大于24m，小于等于50m的學校宿舍定性為二類高層公共建筑。室內消火栓設計流量為20L/s，高位消防水箱有效容積為18m3，與準確的消防用水量相差較大。設計中容易將該類型建筑按照普通宿舍樓去定性消防。根據《建筑設計防火規范》5.1.1中大于24m的“重要公共建筑”為一類高層公共建筑。《建筑設計防火規范》

2.1.3條條文解釋中對重

要公共建筑做了說明，其中包括“規模較大的中學校園教學樓、宿舍樓”[9]。由此可見，學校建筑中大于24m小于等于50m的宿舍樓建筑定性為一類高層公共建筑，其室內消火栓設計流量為30L/s，高位消防水箱有效容積為36m3[10]。建筑定性的正確與否，直接關乎著消防用水量的取值，也關乎著整個項目的消防安全。消防無小事，設計人員在設計過程中，需與建筑專業緊密配合，確保建筑的定性無問題，最后才能保證消防用水量的準確取值，保證建筑的消防安全。

5宿舍噴淋平面布置及問題分析

本項目宿舍陽臺為封閉陽臺，陽臺的噴淋支管按常規做法也會橫穿宿舍居住區。為了避免噴淋支管橫穿或減少橫穿宿舍居住區的情況。在噴淋布置的前期工作中，提出了兩個方案進行比較。宿舍的陽臺區域，被走道、疏散樓梯和電梯廳分割成5個成片的區域。方案一：為了避免噴淋支管完全不出現在宿舍中，設計考慮在每個區域的陽臺單獨設置噴淋立管和水流指示器，讓陽臺區域的噴淋獨立成一系統，不與公共區域的噴淋合用。方案二：讓噴淋支管減少橫穿宿舍，在每個陽臺成片的區域中，選擇一間宿舍敷設噴淋支管，連接該范圍陽臺的噴淋。將噴淋支管對宿舍的影響降為最低。方案一可以讓宿舍居住區完全不出現噴淋支管，宿舍的管線布置效果最好。但是兩個塔樓每層增加了10個水流指示器和10根噴淋立管和末端試水閥，對造價影響較大，且增加了系統的復雜性，也大大增加了后期物業維護噴淋系統的工作量。方案二影響一小部分的宿舍，噴淋管道穿梁貼板頂敷設。穿宿舍的噴淋支管管徑控制在DN50，噴淋支管貼著墻角布置，讓管道對宿舍的空間影響最小。綜合比較兩個方案，最后選擇方案二。方案二在不增加造價的情況下，讓管線對宿舍的影響降為最低，每層有五間宿舍墻角出現噴淋支管。校方也同意該方案，和通常每間宿舍都布置的方案比較會合理很多。陽臺噴淋布置的時候還有需要注意的地方，宿舍衛生間布置在陽臺，衛生間的隔墻讓建筑專業不用砌到頂，這樣可以減少每個陽臺的噴頭個數，同時減小噴淋支管的管徑。

6結語

通過該項目的給排水設計，筆者總結提出了若干學校給排水設計中的注意要點和應對措施。給排水管道布置要合理、美觀，設計中盡可能想辦法消除各種安全隱患。化學實驗室的給水在設計過程中不能一味地用減壓閥去減壓，實際可調式減壓閥的閥后壓力滿足不了化學實驗室的水嘴出水壓力要求。可以采用設置穩壓水箱來解決化學實驗室中給水壓力過大的問題。學校建筑中若出現高層，特別是學校宿舍樓需注意它的建筑定性，這往往是設計過程中容易有疏漏的地方。消防系統為給排水設計的重中之重，消防時的各個系統，最終均要通過水為介質達到滅火的要求。可見一個項目消防用水量取值準確性是非常重要的，設計過程中設計人員還是要引起重視。消防系統設計中，要結合不同建筑的不同功能特點合理設計，在保證供水系統可靠的前提下，使整個供水系統合理、簡潔、經濟。

最后設計人員應結合實際情況，確保設計方案的科學性與合理性，提高設計質量與成果。設計人員應制訂行之有效的策略，強化中學校園建筑給排水設計工作，提高建筑質量，將其建筑價值充分發揮出來，為中學生提供良好的學習與生活環境。

參考文獻

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作者:羅榮嶸 單位:廈門天華建筑設計有限公司