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2 0 1 0年 1 2月 第 7卷 第 4期 朵圳 土 木 与 律 鲔 从空中华西村看超限高层建筑给排水设计 周林森席鹏鸽 ( 深圳奥意建筑工程设计有限公司) 【 摘要】空中华西村是 以公寓式酒店 、商业、餐饮和观光为主的超限高层综合性建筑。总建筑面积为 2 1 - 2 万平 方米，建筑高度 3 2 8米。本文介绍 了给水、热水、直饮水、循环冷却水、消防、排 水及雨水 系统的设 计。并对设计中生活给水系统的选择、消防给水系统的选择、 中间转输水箱的设计计算、酒店热水系统换 热站房 的设置、给排水管材 、阀门的选用及给水系统减压 阀失效后的安全措施、排水消能措施、管井管位 的预 留、设计 中的绿 色、环保、节能进行 了总结说明。 【 关键词l超限高层 系统选择转输水箱 换热站绿 色节能 1 工程概况 空中华西村位于江苏江阴华西村，是 以公寓式 酒店、商业、餐饮和观光为主的超限高层综合性建 筑。项 目目前己封顶预计于2 0 1 2 年竣工。 项 目总建筑 面积为2 1 2 万平方米 ，建筑高度 3 2 8 米 。地下2 层，地上6 0 层，由三座对称 圆形超高 层及联系三座塔楼的核心筒体组成，项部球体4 层 。 其中地下二层为设备用房及管理用房；地下一层为 停车库及宴会厅厨房；地上南侧裙房三层为容纳 1 5 0 0 人的大宴会厅； 北侧裙房 四层为商业和公寓大 堂 ，主楼1 2 、2 4 、3 6 、4 8 、6 0 层 设空 中会所及设 备用房；5 5 4 层为酒店式公寓；5 5 S 9 层为总统 套房；球体为文化展示厅、旋转餐厅及观光层；在 主楼1 3 、2 5 、3 7 、4 9 、6 1 层设开敞式避难层 。 2给水系统 给水水源为市政 自来水，一路进水。最高 日生 活用水量2 2 3 0 m ( 其中含7 2 0 m0 空调冷却循环水 补水 ) ，地下二层设3 0 0 m0( 不含 空调冷却循环水 补水)生活水池 。 本工程生活给水采用市压供水、 水泵 水箱联合 供水相结合的供水方式。裙楼、塔楼部分生活水给 水系统分为 1 2区。 第 1区： 地下室 2层2 层为， 1 区， 由市政生活水直接供给；第2 1 2 区：由各自相应 区生活水箱减压或直接供给，具体给水分区供水系 统 图详见图1 。 2 4层生活水水箱 ( V =5 5 m0 )补水 由地下 2层 第一生活转输泵组提供 ；3 6 层生活水水箱 ( V =1 5 m ) 、 4 8层生活水水箱 ( V= 3 0 m0 ) 补水分别由2 4 层 周林森，深圳奥意建筑工程设计有限公司 地址：深圳市福 田区华发北路 3 0号 电话：8 3 2 6 4 8 7 1 46 第二 、三 生活转 输泵 组提 供 ；6 4 层 生 活水 水箱 ( V =2 0 m0 ) 、7 3层生活水水箱 ( V =3 5 m0 )补水 分别 由 4 8层第四、五生活转输泵组提供；中间水 箱容积分别按4 5 mi n低 区供水最大小时用水量加 1 5 2 5 mi n 上区转输泵的流量之和 ( 按规范应大于 3 0 mi n ( 区供水最大小时用水量加 5 l O mi n 上 区 转输泵的流量之和本工程适 当放大) 。 3 热水系统 本工程裙楼餐饮以及商业公共卫生间、公寓式 酒店、球体西餐厅、观光厅和空中会所需设集中热 水供应。热水出水温度为6 0 C ， 回水温度为S 0 ，最 大小时热水量5 2 m0 h ， 设计小时耗热量3 2 6 0 k W。 热 源采用华西热电厂废热蒸汽 。 热水系统采取 了和冷水系统完全一样 的分 区 供水方式，在地下二层 、2 4 层、4 8 层分别设容积式 换热器，各区分别设循环泵，循环管道采用同程布 置，热水分区供水系统 图详见图1 。 4直饮水系统 本工程设有直接饮用水系统，系对城市 自来水 进行深度处理后，直接饮用 。设计采用纳滤水处理 工艺，且充分采用其它独特 的工艺处理单元，对工 艺流程进行优化组合 ， 在主楼3 6 层设有直饮水净水 站， 处理规模 1 2 m0 h ， 分低区 ( 3 6 层 以下 )和高区 ( 3 6 层及以上)二大系统 ，循环供应。 5 循环冷却水系统 整个工程循环冷却水量为 6 0 0 0 m。 h ，采用 5台 M 一 8 0 0 U L 及2 台HM I O 0 0 U L 冷却塔降温 。 冷却塔设于室外并采用景观设计加 以隐蔽，补水采 用市政给水 。 6消防系统 消防按一类超高层综合楼设计 。建筑物各层均 2 01 0年 1 2月 第 7卷第 4期 梁圳 土 木 与 律筑 图 1 生 活给 水和 热水 分 区系 统 图 设有室 内消火栓及湿式 自动喷水灭火系统 。同时裙 1 6 2 m0( 按下段消防初期水量1 8 m3 ，上段1 5 mi n 转 楼中庭、宴会厅、球体观光等高大净空场所设大空 输容积3 6 m3 ，上段喷淋泵1 5时水量1 0 8 m0 累加考 间智能主动灭火系统，配 电室、通讯机房等采用七 虑 ) 。消防补水 由设在地下室2 层消防水泵房 内的专 氟丙烷气体灭火 。 用消防转输泵提供。X2 5 区火灾初期 1 0 分钟消 地下二层设消防用水水池，总容积为7 1 3 m0 ， 防水量由设在屋顶层的专用消防水箱提供，专用消 其中包括3 小时室 内消火栓消防用水量、1 S 小时 白 防水箱总容积1 8 m3 。 动喷水灭火用水量 ( 不贮存室外消防用水量 ，室外 低 段设有6 套消防水泵接合器 ( Xl 、X2 区各3 消防用水量 由室外 自来水一龙 西湖加 压湖水联合 套 ) ， 高段设有3 套消防水泵接合器 ( 管道接至消 供水管网保证，室外环状管网仅供室外消火栓取水， 防转输泵 出水管上) 。详见 图2 。 平时充满市政 自来水 ，龙西湖加压湖水作为室外消 防的另一路备用水源，平时供水管上的连接 阀门关 闭，当市政进水管维修且火灾发生时，打开该连接 阀门。火灾扑灭后 ，市政水 向该室外消火栓环网充 水前必须先对管网先冲洗并消毒处理，并且市政水 与该环网连接处必须设置倒流防止器 ) 。 6 1 室外消防系统 室外消防水量3 0 L S ， 按规范设置6 个室外消火 栓。 6 2室内消火栓系统 设计室内消防水量为4 0 L s ，充实水柱为1 3 m。 室 内消火栓给水系统垂直分区如下 ： 低段：地 下室2 层1 5 层为X1 区，1 6 层3 6 层 为X 2 区，其 中X2 区由设在地下室2 层消防水泵房 内 的低 区消火栓泵直接供水 ， X1 区经干管减压阀减压 后供水。 高段 ： 3 7层4 8层为X3 区， 4 9 层6 1层为 4 区，6 2 层及以上层为X 5 区，其中X5 区由设在3 6 层 的高区消火栓泵直接供水， X3 区、 4 区分别经干管 减压 阀减压后供水。 X1 区火灾初期1 O 分钟消防水量 由设在3 6 层 的 消防中间转输水箱提供，消防中间转输水箱总容积 螬 压 稳 压 设 施 _c I 【 1 ， 一 驯4B_2。rr_ J啊 一 一 移 动 接 由 供 水 泵 接 口 芒 I f 2 (一 l O 6 m ) 水 池卜 _ c 卜 T l _ F j 丽 # 输 水 雌 泵 X l 水 接 合 器 图2 消火栓系统不意图 6 _ 3自动喷水灭火系统 设计自动喷水灭火水量为5 2 L s( 考虑裙楼按 多排货架储物仓库危险级 I I 级， 1 2 L mi n m2 ， 2 0 0 m2 预留) ， 自动喷水灭火给水系统垂直分区如下 ： 低段：地下室2 层1 2层为Z P1 区，1 3 层2 8 47 2 0 1 0年 1 2月 第 7卷 第 4期 杲圳 土 木 与 建 筒 层为Z P 2 区，其中Z P 2 区由设在地下室2 层消防水泵 房 内的低 区自动喷淋泵直接供水 ，Z P1 区经干管减 压阀减压后供水。 高段：2 9 层至4 4 层为Z P 3 区，4 5 层6 3 层为 Z P 4 区， 6 4 层及以上为Z P 5 区， 其 中Z P 5 区由设在3 6 层 的高区 自动喷淋泵直接供水，Z P 3 区、Z P 4 区分 别经干管减压阀减压后供水。 Z P 1 、 Z P 2 区高位水箱利用 3 6 层消防中间水箱， Z P 3 、Z P 4 、Z P 5 区高位水箱利用屋顶消防水箱。 在屋顶水设备间设有 自动喷水灭火系统增压 、 稳压设备，以满足Z P 5 区在火灾初期的水量水压。 建筑室外设有喷淋系统水泵接合器 ，供消防车 直接往 自动 喷水灭火系统Z P 1 区、Z P 2 区补水 详 见图 3 。 6 4大空间智能主动灭火系统 大空间智能主动灭火系统设计水量 2 0 L S ， 与 自动喷淋系统管网综合设置 ，共用消防泵 。 7排水及雨水系统 排水系统采用雨、污分流制，雨水和污水分两 个系统排 出。污、废分别设立管排水，污水排放量 约为9 0 0 m0 d。粪便、盥洗等生活污水经化粪池处 理、公共厨房含油废水经室内隔油器和室外隔油池 处理后排入市政污水管网。塔楼屋面雨水采用重力 排水系统，裙楼屋面雨水采用压力排水系统。雨水 设计重现期塔楼采用S 0 年； 裙楼采用1 0 年并按5 0 年 48 图3 自动喷水灭火系统示意图 设雨水 口；屋面和室外雨水收集后经室外雨水管网 排至市政雨水管网。 8设计 总结 8 ， 】 生活给水系统的选择 超高层建筑裙楼部分一般面积较大，餐饮及大 楼配套部分均设于此，因此用水量较大，但该区域 对水压要求一般不是特别高，为减少避难层 水箱容 积 ，同时为避免生活水箱的二次污染， 建议采用变频 给 水。由于华 西村裙楼一二层采用市政给水 ， 三四层用水量相对较小，故仍采用水箱给水。对 超 高层塔楼部分生活给水， 笔者认为办公楼采用变 频和泵箱给水均可；对酒店、住宅建筑则采用屋顶 水箱重力供水较为适宜 。首先可利用超高层建筑每 1 2 1 5 层左右设置 的避难层来兼设备层， 一般每隔 一 个避难层设 中间转输水箱 ，每二个避难层间楼层 为一个大 区，采用变频或水箱供水 。由于办公楼用 水量较小， 时变化系数1 2 1 5 ，采用变频水泵 出 水量可以与实际用水量较好地吻合，同时转输水泵 采用工频泵可以保证水泵高效运行；屋顶水箱重力 供水可 以省去变频泵 同时所有水泵均 为工频泵也 可 以满足办公各层用水要求 。至于哪一种方式更节 能，学术界存在较大分岐，在此不多论述。对于酒 店及住宅建筑，由于酒店及住宅对压力的稳定性要 求较高，为避免变频加压 出现 的水压波动引起冷热 水 的不平衡 。采用屋顶水箱重力供水更为合理 。屋 顶水箱一般设二个，可定期清洗 ，并对水箱 出水加 设紫外线或臭氧消毒以避免水箱二次污染；另外酒 店及住宅用水特点是用水变化较大 ，时变化系数为 2 5 ， 如采用变频水泵给水很难与实际用水曲线吻合 ， 水泵不能保证高效运行。因此酒店及住宅的超高层 建筑一般采用重力水箱供水。水箱供水的意义还在 于可 以不问断供水。 8 2消防给水系统的选择 消防给水系统按照压力通常分为常高压制和 临时高压制，结合我国 目前己建和在建 的超高层建 筑来看，各种方式均有应用 ( 见表 1 ) 1 1 。 重力式常高压系统 的优势在于无论平 时还是 在火灾时，系统一直处于压力状态 ，无须火灾时再 启动水泵， 对整个消防系统来说是有利 的。 但在建筑 物 的顶部 的设备层需要储存 全部的消防用水 同时 中间设备层设减压水箱 ，这要看结构从荷载的角度 出发是否有条件在屋顶设置 储存全部消防用水的 消防水箱。空中华西村 由于顶部球体为观光层 ，建 筑和结构均不希望在球体设置储存全部消防用水 的大水箱。而压力式临时高压系统的优势在于只需 要在地下室设置全部的消防用水，中问设置转输水 2 01 0年 1 2月 第 7眷第 4期 梁圳土 木 与 律 笳 箱，屋顶设置初期1 0 分钟 的火灾用水量即可，虽然 火灾时，需要有一个启动水泵的过程，但对于超高 层酒店来说，本身管理相对完善，而且只要加强安 全巡检，一用一备的水泵外加移动泵 的设置，同样 可以保证其安全性与可靠性，因此本工程采取了临 时高压水泵供水的方案 。 表 1 我 国已建和在建超高层建筑消防给水方式一览表 按压力 按给水方 项目名称 建筑高度 按供水设备 分类 式分类 上海环球 5 0 0 m 临时高压 串联 消防水泵为主 金融中心 常高压 广州西塔 4 3 2 m 串联 高位水箱为主 为主 南京紫峰 常高压 4 2 O m 串联 高位水箱为主 大厦 为主 上海金茂 常高压 4 2 0 m 串联 高位水箱为主 大厦 为主 并联 ( 部 C C T V主楼 3 3 0 m 临时高压 消防水泵为主 分串联) 上海世贸 2 5 0 m 临时高压 串联 消防水泵为主 中心 8 - 3 中间转输水箱的设计计算 超高层中间转输水箱的设计含消防转输水箱及 生活转输水箱的设计 。消防中间转输水箱按 全 国 民用建筑工程设计技术措施给水排水 ( 2 0 0 9年) 7 4 2 2 c 中规定：“ 采用水泵转输串联时，中间转输 水箱同时起着上区转输水泵的吸水池及本区消防给 水屋顶水箱的作用， 其储水有效容积， 按 1 5 3 0 mi n 的消防设计水量经计算确定，并不宜小于6 0 m3 ” 。 一 般超高层建筑消火栓水量取4 0 L S ， 自动喷淋取 3 0 L S，则 中 间 转 输 水 量 容 积 V=( 4 0+3 0 ) X ( 1 o+S 1 X 6 0=6 3 0 0 0 ( L ) ，其中l O mi n 为本区屋顶 消防水箱的水量5 mi n 为上区水泵吸水池的水量。 为安全起见，空中华西村采用的是下部1 8 m0 消防水 箱容积加上部1 5 mi n 消火栓泵流量及喷淋 1小时消 防水量之和即1 6 2 m0 。若储存了1 0 8 m0 的喷淋水量， 则转输泵流量可减为只转输消火栓流量 。对于生活 转输 水箱 的转输调节容积宜为S l O mi n 转输水泵 的流量。而作为生活转输水箱 ，其作用除了转输上 区流量外还作为下区生活用水的调节容积 ( 下区采 用变频供水的除外) ，另外作为上区加压水泵的吸水 井 ，宜加上S l O mi n 的上 区水泵流量即最小应为 3 0 m n 低 区供水最大小时用水量 H l O mi n 上 区转输 泵的流量之和。生活用水 由于超高层建筑物有功能 布局调整的可能及考虑到供水安全建议该部分容积 宜适当放大。 8 4超高层酒店热水系统换热站房的设置 空中华西村5 6 0 层均按公寓式酒店设计， 且整 个大楼均设热水供应 。初步设计时考虑为冷热水分 别设水箱，在地下室设集 中加热供至各区的热水系 统 。但后来考虑到此系统对热水水箱的保温要求较 高 ，另外各区热水箱水位 的控制因回水的加入 比较 难实现 ，现改为分区分别设容积式换热器分散加热 的方式 。各区热水单独设换热器及循环水泵，冷热 水均接自同一区相应重力冷水箱，并在换热站各区 容积式换热器前分开 。本设计有效地实现 了冷热水 同源且基本同程并实现 了容积式换热器 的专管供水， 另外各区冷热水减压 阀均设在换热机房 内也有利于 以后的物业管理。 8 5给排水管材 、阀门的选用及给水系统减压阀 失效后的安全措施、排水消能措施 本篇提到的管材主要是给排水主立管管材，其 他各分区楼层管材 同其他高层建筑无异 。一般对生 活给水及直饮水系统酒店优先采用不锈钢管 。对于 工作压 力大于等于1 2 MP a 的消防镀锌管材采用厚 壁 ，其他工作压力小于1 2 MP a 消防管道采用普通镀 锌钢管；污水管主立管一般采用柔性抗震排水铸铁 管；塔楼雨水主立管一般采用涂塑钢管 。 阀门的选用必须与其相应供水压力相匹配。考 虑给水系统减压阀失效后的安全措施，对因减压 阀 失效后的管材及阀门应按失效后的压力核算 ( 当减 压阀串联时，按其中一个失效情况下，计算阀后最 高压力 ) 。 对管材如失效后压力大于2 O Mp a 建议使用 厚壁镀锌钢管 ( 生活给水压力一般减压阀失效后也 不超过1 6 Mp a ， 可不考虑 ) ； 对阀门如失效后压力大 于1 6 Mp a ，应按失效后的压力选相应压力等级的阀 门；另外也可在减压阀后加设安全泄压装置 以消除 可能产生的超压问题f 同时应考虑泄压后的排水) 。 由建筑高度引起的势能如何消除，雨水和污水 立管的消能在超高层建筑中应足够重视 ，在工程上 一 般每隔一段距离设置 乙字弯 ( 如每个避难层设二 个乙字弯)或隔一定楼层 ( 约l O O m高左右)进行立 管位置转换，通过横管来消除势能 ，并在管道拐弯 处加强固定。同时污水主立管设专用通气管也能释 放排水管系中的正压及负压危害，提高排水立管 的 排水能力。 8 6超高层管井管位的预留问题 对超高层建筑来说由于建筑物楼层多，功能可 变性较多，应在管井中预留足够 的管位为以后的装 修或功能改变 留足一定的余地 。另外应为排水管消 能立管位置转换预留管位 。 4 9 2 0 1 0年 1 2月 第 7眷第 4期 菜圳土 木 与 建 蒴 关于学生宿舍转换成运动员公寓给水计算探讨 武迎建赵建兵 ( 深圳大学建筑设计研究院) 0引言 现行 的学生宿舍 ( 集体宿舍)设计由于受每平 米经济造价指标的控制，设计时一般以仅仅满足现 行的 建筑给水排水设计规范，并加 以适当的安 全系数为原则；在现实使用中大多数情况下，供水 能力是可 以满足的，但在有大型集体活动出现的条 件下，往往出现供水水压不足的现象；本文想针对 这个现象及其解决方法 ，用一个特别典型的案例 ， 作一定深度的探讨。 1案例 某实际工程， 供水主体为5 栋学生宿舍 ， 共分1 6 个单元，1 7 层；其 中1 层架空，2 1 7 层每层每单元 约 2 0问宿舍， 每 问宿舍住4 人， 约5 0 0 0 问， 住2 0 0 0 0 人 。 每间宿舍有 1个阳台， 阳台一面是1 个座便器， 1 个淋浴小间， 另一面是2 个洗脸盆， 淋浴供冷热水， 洗脸盆仅供冷水 。 现计划开大型运动会，运动会期问每问宿舍住 中外运动员2 3 人，预计住1 3 0 0 0 人 。 运动会有开 闭幕式，开 闭幕式前后，中外运动 员的集中洗漱 ，将会给整个宿舍的给水排水带来巨 大的冲击负荷；冲击负荷如何计算，按哪一个公式 计算，这是将要面对 的问题。 2 原有宿舍供水系统供水能力及满足率 2 1原有宿舍供水系统供水能力计算 根据现行的 建筑给水排水设计规范 ( 6 B 武迎建，深圳大学建筑设计研究院 地址：深圳市深南大道深圳大学内 ( 建筑与城市规划学院 B座) 电话：1 3 8 0 2 2 4 1 9 2 7 5 0 0 1 5 2 0 0 3 )3 6 5 条，集体宿舍 ( 学生宿舍 ) 生活给水设计秒流量应按下式计算 ： V - - - q 口 =0 2 a f q 式中： q g 一一计算管段的给水设计秒流量( J L s ) ； 一 计算管段 的卫生器具给水当量总数； 一一 根据建筑物用途而定的系数 ， 宿舍为2 S 。 给水当量总数 =每问宿舍当量数 2 2 5 x 5 0 0 0 1=1 1 2 5 0 当量 ( 便器使用 中水 ) 按集体宿舍取2 S ，那么q 。=5 3 L S ； 实际设计中，我们又考虑 了一个安全系数K， 取值约1 5 ： H p q , = 1 55 3 L S =7 9 7 L S ： 再 用 区 域 给 水 公 式 校 核 ， 即 最 高 日Q d ： mf q 2 =1 6 0 x 1 3 0 0 0=2 0 8 0 m。 d ： ( 扣除中水 ) K 取 2 5， 最 大 时 Q m 口 =2 - 52 0 8 0 2 4= 2 1 7 m。 h=6 0 2 L S ； 实际设计供水能力8 0 0 L S ，大于6 0 O L S ，是 1 2 5倍。 2 2原有宿舍供水系统供水能力所能满足的供 水百分率 假 定5 0 0 0 问宿舍 5 0 0 0 个淋浴 1 0 0 0 0 个洗脸盆 全开供水率为1 0 0 ；供水 率1 0 0 时的秒 流量是 q g=Zq o 0 b=0 4 55 0 0 01 0 0 =2 2 5 0 L S； 与 原有宿 舍供 水系 统实 际 设计供 水 能力 比较 ， 8 0 L S 2 2 5 0 L S =3 5 6 ；原有宿舍供水系统供水 能力百分率仅为3 5 6 ，这个按现行的 建筑给水 H 一 H 一 一 H H H H H 一 一 H H H H H H H H H _一 H 一 一 一 8 7 本设计 中的绿色建筑及节能环保 为体现绿色、节能、环保设计理念，在考虑当 地实际情况前提下因地制宜，以求可持续发展。本 工程所有生活热水均采用华西热 电厂废热蒸汽。同 时设置容积式热水器对蒸汽凝结水进行热回收。室 内泳池采用恒温恒湿 热泵作为主要热源加热泳池 水 。 中水方面原设计考虑 以酒店淋浴排水作为 中 水水源回用于冲厕 ，后甲方考虑到管理及当地实际 情况 ( 自来水 由华西当地水厂供给， 成本相对较低 ) ， 0 取消 了整个中水系统。另外在室外考虑设置污水处 理站处理酒店淋浴排水用于整个华西村水景补水 。 室外绿化用水采用龙西湖加压湖水 。龙西湖为自然 湖泊，龙西湖加压湖水现兼作华西电厂冷却循环水。 故室外绿化用水间接采用 回收的自然雨水。 参考文献 ： 【 1 王学 良，李洋。 超限高层建筑消防给水系统设计特点探讨 。给水排水，2 0 0 7 ， 3 3 ( 10) 97 1 O0。 【 2 】 袁长标， 张昭杰， 翟瑞华。超高层建筑设计中几个问题的思考。 给水排水 ， 2 0 0 9 3 5 ( 9) ： 9 0 93。