摘要：外交部辦公大樓是全國重點工程之一。在簡要介紹該工程的給排水及消防系統(tǒng)設計及特點的同時重點介紹了施工配合及實際運行中的體會和 問題 。
關鍵詞：建筑給排水 系統(tǒng)設計 消防設計
1 工程概況
外交部辦公大樓位于北京市朝陽門立交橋的東南角，主樓面對朝陽門立交橋，兩翼分別平行于朝陽門南大街和朝陽門外大街。占地面積3.6萬m2，總建筑面積近12萬m2。主樓地上19層，配樓地上12層和4層，地下2層。建筑高度75.4m，設計總人數(shù)3 500人，整個建筑分為4段。是 目前 國內(nèi)規(guī)模最大，裝修標準最高，最重要的辦公建筑之一。
2 給水系統(tǒng)
2.1 水源
外交部辦公大樓(以下簡稱“大樓”)是國家重點項目，不允許有斷水情況發(fā)生，為了保證大樓的供水安全，從朝外大街和南輔路接入大樓紅線內(nèi)兩路供水管，形成雙向供水。大樓總用水量：最高日991.60m3/d，最大時187.47m3/h。其中中水回用水量：最高日163.88m3/d,最大時61.19m3/h。給水系統(tǒng)見圖1。
圖1 給水系統(tǒng)示意圖
市政水壓0.18MPa是能滿足地上1、2層的用水要求的，但考慮到1、2層主要為對外部分，一旦斷水將造成不良 影響 ，為了保證絕對安全，1、2層仍由水箱供水。中區(qū)供水采用減壓水箱而沒有采用減壓閥，也是從安全角度出發(fā)。
2.2 屋頂小水箱和20層水箱的關系
由于屋頂水箱間放不下供全樓用水的64m3水箱(其中18m3消防水量)，故只能把64m3的水箱放在20層的管道設備間內(nèi)。這樣，19層供水水壓就不足了，而19層又是高級宴會廳廚房。為了解決此問題，可在20層水箱間設變頻供水裝置或氣壓供水裝置。但是，一旦電源出現(xiàn)故障，也不能滿足供水。經(jīng)比較決定在20層上面的屋頂水箱間內(nèi)放置一座2m3的小水箱。既充分利用了屋頂?shù)拿娣e，又能保證安全供水。
圖2
屋頂小水箱和20層水箱均由地下泵房內(nèi)的生活泵提升供水。兩層水箱的水位均能控制生活泵的啟停。設3臺生活泵(2用1備)。由水箱的3個水位控制生活泵(水位關系見圖2)。平時用水量小時，任意一只水箱的水位達到中水位時，啟動1臺泵(2臺工作泵交替運行)，兩層水箱的水位均達高水位時，停泵。高峰用水時，用水量大于1臺泵的補水量，任意一只水箱的水位繼續(xù)下降至最低水位時，2臺工作泵同時運行向水箱補水。兩層水箱均達到最高水位時，2臺泵同時停止。由于兩層不同高度的水箱水位控制同一組泵，就要在水箱進水管上安裝浮球閥。這樣做，對水泵的控制要求比較復雜，優(yōu)點是用水量小時，避免了大馬拉小車的情況，也減小啟動電流，可以延長水泵的壽命。
2.3 水箱3個控制水位之間的關系
最低水位(2臺泵同時啟動水位)——為了確保消防水不被動用，就不能把最低啟泵水位定在消防水位。一般水泵的啟動時間不大于30s，從水泵啟動到管口出流大約需1min左右的時間。如果把啟泵水位定在消防水位，那么在這1min內(nèi)水箱就沒有出水(生活出水管有虹吸破壞管的情況)，即造成瞬間停水。故啟泵水位要高于消防水位，高出部分所含容積為不小于1min的最大時用水量，并不小于100mm。
中水位(1臺泵啟動水位)——3臺同型號的泵，可取生活水量的1/2水位。
高水位(停泵水位)——設在總生活水量的最高水位。
2.4 運行情況
大樓從1997年9月1日正式投入使用。運行初期生活泵啟動頻繁，5min左右啟動一次，1h啟動次數(shù)多達12次。這主要是由屋頂小水箱的控制水位引起的。原設計屋頂小水箱僅負擔19層用水和20層中水水箱的應急補水，而19層只是宴會廳廚房用水及衛(wèi)生間用水。后經(jīng)修改，廚房規(guī)模增大，增加了許多用水點。在把屋頂水箱從2m3改為4m3之后，生活泵的啟動情況仍沒有太大改善。經(jīng)過系統(tǒng)檢查，發(fā)現(xiàn)是由于中水處理站沒有投入運行，致使20層中水水箱全靠屋頂小水箱補水，造成了小水箱的水在幾分鐘內(nèi)就用完。后將中水清水池及中水提升泵投入運行，至今已一年多的時間，運行情況良好。從中體會到，對于一些如廚房等不可預見用水量較大的場所，為其供水的水箱應盡量大些。中水箱必須由中水提升泵補水。中水系統(tǒng)的自來水補水應補給中水站的清水池，而不應由屋頂生活水箱向中水箱補水。
3 中水系統(tǒng)
3.1 原水
本大樓洗滌廢水和南區(qū)配樓的浴室淋浴廢水。
3.2 供水范圍
本大樓的沖廁用水，沖洗汽車及室外綠化用水。
3.3 處理工藝
3.4 水量平衡
回收廢水量163.88m3/d加上補給自來水43.22m3/d，與中水回用水量207.10m3/d平衡。中水處理設備每天運行22h。
3.5 供水系統(tǒng)
19層沖廁用水由屋頂生活小水箱供水，20層中水箱供應18層以下的沖廁用水，其它豎向分區(qū)同給水系統(tǒng)。
3.6 運行情況
由于中水系統(tǒng)的主要原水是南區(qū)配套工程的浴室淋浴廢水。大樓內(nèi)的回收水量洗手盆廢水及部長浴室廢水，僅占總回收水量的30%。而大樓運行至今南區(qū)的配套工程還未竣工，中水處理站無法正常運行，只能靠補充自來水。如前所述，這就引出了生活水泵啟動頻繁的問題。盡管這種情況很少發(fā)生，但在今后的設計中也要引起重視。中水站清水池補水管管徑不能只按正常運行下的補水量 計算 ，還要按中水站停運情況下負擔全部中水量的補水即平均時的中水用水量計算管徑。
4 生活熱水系統(tǒng)
4.1 熱源
熱源主要由城市熱力管網(wǎng)供應，供水溫度冬季為125℃，夏季為70℃;回水溫度冬季為70℃，夏季為40℃，熱力管網(wǎng)檢修時由自建鍋爐房提供125℃的熱水熱源。
4.2 19層宴會廳廚房的熱水供應
大樓內(nèi)需供應熱水的部位集中在6層以下的部長衛(wèi)生間、涉外衛(wèi)生間、廚房、南區(qū)浴室。生活用熱交換間設在二段地下1層，與采暖熱交換間毗臨，便于一次熱水管道的敷設。初步設計后，甲方提出要求，在19層增加宴會廳廚房。如果單獨為此再設高區(qū)熱交換器，不但熱水壓力無法保證，而且 經(jīng)濟 上也不合算。經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，在19層廚房單獨設置容積式電熱器制備熱水，19層淋浴間采用電淋浴器制備熱水。
5 人防工程給排水系統(tǒng)
5.1 給水
大樓一段地下2層為四級人防工程，二、三段地下2層為五級人防工程。根據(jù)《人防地下室設計規(guī)范》，四級人防內(nèi)要有戰(zhàn)時的獨立供水系統(tǒng)，即水沖廁所，洗消淋浴等。要在人防工程內(nèi)單獨設置這套系統(tǒng)，而不能與上部給水系統(tǒng)相連。我們在設計中采用了全自動供水裝置，從人防水池吸水，恒壓供應各用水點。這套裝置按設計秒流量選擇？紤]到平戰(zhàn)結合，各用水點又與上部的給水系統(tǒng)相連，用防爆閥門隔開。戰(zhàn)時關閉，用全自動供水裝置供水;平時打開防爆閥門，利用上部給水系統(tǒng)供水。
5.2 排水
《人防地下室設計規(guī)范》規(guī)定，四級人防在防毒密閉時間內(nèi)不向外排水。但這個“時間”，規(guī)范又沒有規(guī)定？紤]到集水坑不能太大，經(jīng)征求人防辦同志的同意，密閉時間取30mim。潛水泵按設計秒流量選用。
6 生活污、廢水系統(tǒng)
室內(nèi)±0.000以上生活污水、廢水采用分流制，沖廁污水直接排出室外，經(jīng)化糞池排入市政污水管網(wǎng);洗浴廢水在室外內(nèi)院匯集后進入四段地下2層的中水處理站，南區(qū)配套樓的淋浴廢水跨過南輔路進入四段中水處理站。
7 消防設計
本建筑按《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)一類一級建筑設計，設有下列消防給水和氣體滅火系統(tǒng)：室內(nèi)、外消火栓系統(tǒng)，自動噴水滅火系統(tǒng)，氣體滅火系統(tǒng)。
7.1 消火栓系統(tǒng)
7.1.1 用水量
室內(nèi)消火栓40L/s，3h;室外消火栓30L/s，3h。
7.1.2 消火栓系統(tǒng)圖示(見圖3)
大樓是在新《高規(guī)》頒布前設計的。室外地下水池貯存了全部消防用水量(室內(nèi)、外消火栓用水量和自動噴灑用水量)，生活、消防合用水池共計1 150m3，分兩格設置。
高區(qū)消火栓系統(tǒng)平時由20層水箱間的增壓泵保證系統(tǒng)壓力，而水箱的高度能滿足高區(qū)12層以下各層消火栓的壓力要求，就不必再補壓了，只利用20層水箱的靜壓。高區(qū)系統(tǒng)最大靜壓56m,水箱消防貯量18m3。
|
圖3 消火栓系統(tǒng)示意圖
補壓泵由電接點壓力表控制，而電接點壓力表裝在補壓泵的出水管上。由于補壓泵的啟停使壓力表波動很大，在啟停壓差只有0.05MPa的情況下，壓力表的波動使補壓泵運行不正常。后來將壓力表改裝在高區(qū)DN200的橫干管上，補壓泵運行才恢復正常。
低區(qū)消火栓系統(tǒng)平時由減壓水箱保證系統(tǒng)壓力，最大靜壓55m。減壓水箱消防貯量18m3。
7.1.3 防超壓措施
本大樓消火栓系統(tǒng)采用2臺小泵并聯(lián)工作替代1臺大泵工作。消防初期消火栓用水量小，1臺泵先啟動。但必須明確壓力控制器作用的先后順序，一定是在消火栓按鈕啟動1臺泵以后才發(fā)揮作用，并在水箱作用的常壓下不發(fā)揮作用。從另一方面講，水泵臺數(shù)多了，必然要增加占地面積，所以要根據(jù)不同工程具體考慮。
2臺泵并聯(lián)替代1臺大泵適用于特性曲線較陡的泵，這種泵由于流量的變化，揚程增加或減少比較明顯。特性曲線較平緩的泵由于流量的變化，揚程的變化不大，所以一臺泵在小流量狀態(tài)下工作，不會有太嚴重的超壓現(xiàn)象。本大樓采用的IS泵屬于前一種情況。兩臺并聯(lián)工作的泵，單泵運行時，每臺泵的流量會增大，揚程會降低、功率比每臺泵的功率有所提高。在設計選泵時，揚程要適當留有富余。但這些變化對于兩臺同型號的泵 影響 不是太大。
7.2 自動噴水滅火系統(tǒng)
7.2.1 用水量
根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(以下簡稱《自規(guī)》)，本大樓的自動噴水系統(tǒng)按中危險級要求設計，系統(tǒng)的設計流量為26L/s。由于低區(qū)系統(tǒng)包括地下汽車庫的自動噴水系統(tǒng)，所以低區(qū)按30L/s設計。
7.2.2 系統(tǒng)示意圖(見圖4)
《自規(guī)》上沒有規(guī)定自動噴水系統(tǒng)的分區(qū)壓力，據(jù)有關資料介紹，其分區(qū)高度一般為40～50m。以避免一個區(qū)的高、低層壓差太大，本大樓分為高、低兩區(qū)。為了維持系統(tǒng)平時的高壓狀態(tài)，本大樓在地下室泵房內(nèi)設置了德國制造的RIZT泵(后改為威樂泵)，作為高區(qū)系統(tǒng)補壓之用。低區(qū)系統(tǒng)利用20層水箱的高度保證最不利點噴頭有不低于0.05MPa的壓力，省去了穩(wěn)壓泵。
|
|
圖4 自動噴水滅火系統(tǒng)示意圖
7.2.3 系統(tǒng)試驗放水裝置的設置
全樓共設有濕式報警閥15套，集中設在1層報警閥間內(nèi)，另在四段地下1層設3套干式報警閥，為地下車庫服務。由于本大樓每層的面積較大，在每段每層均設水流指示器和安全信號閥，以便觀察失火區(qū)域。每段均設試驗放水裝置。系統(tǒng)的試驗放水裝置放在何處，《自規(guī)》并無規(guī)定。初步設計時，考慮到系統(tǒng)試水主要檢測水流指示器的靈敏度，故將放水試驗裝置設在水流指示器后，這樣試水立管也便于與供水立管在同一管井內(nèi)。相對而言，在系統(tǒng)末端有時很難找到合適的泄水立管位置。初步設計審批時，消防局也沒有對此做法提出異議。但在施工圖消防審批時，消防局卻不同意此種做法。后又恰商修改，把試驗裝置改在了末端。為此體會到，對《自規(guī)》或《高規(guī)》沒有明確規(guī)定或模棱兩可的條文，在設計之前，一定要與消防局交換意見，以免不必要的修改。
7.2.4 噴頭溫級的確定
《自規(guī)》規(guī)定，噴頭公稱動作溫度宜比環(huán)境最高溫度高30℃，但特殊情況要特殊對待，如大樓的大堂網(wǎng)架。按《自規(guī)》要求，大堂凈高大于8m，可不加噴頭，但消防局意見，不銹鋼網(wǎng)架要刷防火漆才可以不設噴頭保護。但刷防火漆對網(wǎng)架的美觀效果影響較大，后決定在網(wǎng)架內(nèi)增加噴頭保護網(wǎng)架，噴灑管道采用不銹鋼管。由于當時沒有網(wǎng)架下環(huán)境溫度的實測資料，采用了溫級68℃的玻璃球噴頭。在夏季最炎熱的時候，出現(xiàn)了一個噴頭爆裂的情況，幸好大樓還沒有投入使用，否則將造成不良影響。后經(jīng)實測，在最炎熱的季節(jié)，玻璃頂下的輻射溫度高達70℃，遂將噴頭全部換成了93℃的玻璃球噴頭。
7.3 氣體消防系統(tǒng)
大樓內(nèi)的重要檔案庫，高、低壓變配電間，柴油發(fā)電機房， 計算 機房設置了氣體消防系統(tǒng)。采用了美國產(chǎn)品“煙烙盡”潔凈氣體作為氣體消防系統(tǒng)的藥劑，取代了鹵代烷氣體。
大樓的消防系統(tǒng)于1997年8月底通過驗收。
8 從施工、運行中得到的啟示
筆者從配合施工及運行回訪中 總結 出一些設計過程中容易忽略的 問題 ，供大家 參考 。
8.1 走廊的噴頭布置
個別層的走廊排滿了管道，有些地方風管寬度幾乎占滿了整個走廊，以致于在風管下的噴灑管無法接向上的噴頭，或者在風管上的噴灑管無法接向下的噴頭。即使能接下來，也要從風管側面接，噴頭還要彎到走廊中間(這是質檢站要求的)。這樣就出現(xiàn)了在吊頂中，安裝空間不夠或接噴頭的支管無法固定的情況，詳見圖5。
|
|
圖5
在施工中的解決辦法是：遇到圖5(a)情況，取消上噴頭，主要是考慮到整個走廊吊頂空間都被風管占滿，沒有什么可燃物。遇到圖5(b)情況，將接噴頭的支管改用金屬軟管。
在設計中，一般只注意管道的標高互相不打架，對安裝的問題欠考慮。如果能在設計中加以注意，就能及早找到解決問題的辦法，以免在施工中被動。如向土建提出降低吊頂或將部分管道走在有吊頂?shù)姆块g內(nèi)，或者在走廊安裝邊墻型噴頭等都是可以考慮的辦法。
8.2 走廊內(nèi)管道的布置
走廊多層管道排列，下層管道把上層管道全部擋住(如圖6(a))。上、下排管道如為不同單位安裝，施工中又配合不好，上排管道根本無法安裝。大樓施工安裝中就有互相拆卸的情況。即使先安裝了上排管道，以后的檢修也成問題。所以一個成功的工程需要各方面的配合。我們在設計中，也要為安裝和檢修創(chuàng)造條件。如圖6(b)所示，這樣做雖然占據(jù)了更大的吊頂空間，但也是十分必要的。
|
|
圖6
8.3 管道上的閥門應便于操作
由于在設計中，往往考慮不到閥門的安裝和操作空間，造成管道雖然能走過去，可是管道上的閥門即使能勉強裝上，也無法操作，只是個擺設。這種情況，在走廊尤為常見，我們在設計中應引起重視。
8.4 雨水管的合理布置
由于建筑的需要，雨水管全部埋于柱子內(nèi)，雖然美化了建筑，又不另外占據(jù)空間，但也為以后檢修帶來隱患。況且從柱子內(nèi)接出的底層檢查口也影響建筑裝修，只能在出戶管的端部設檢查口，如圖7所示。所以如果有條件， 雨水管還是應盡量設在有檢修門的管道井或有檢修孔的包箱內(nèi)。
|
|
圖7
8.5 室外埋地水池與室內(nèi)泵房的連接
室外埋地水池與主體建筑外墻有3m的凈距，從水泵房到水池的管道從這3m的空間穿過。由于施工中配合不好，水池做完后，管道沒有埋進去，就回填土了。覆土太深，重新開挖有一定困難，致使管道無法安裝。最后采取頂管施工的 方法 ，將管道從泵房內(nèi)頂向水池，這就要求泵房外墻的留洞與水池壁的留洞相當精確，在同一水平線上。為了避免這種情況，凡設置于室外的埋地水池，我們在設計中可采取如下措施：將水池和泵房外墻之間的空間做成管廊，而不回填土，如圖8。這樣對安裝和檢修都是有利的。
|
|
圖8
8.6 地下構筑物設計應與總圖專業(yè)協(xié)調
在地下水池的單體設計中與總圖專業(yè)的配合欠缺，水池的通氣管和人孔設在了道路邊，如圖9(a)。雖然不至于影響 交通 ，但看起來不美觀。解決的辦法有，將通氣管在池頂?shù)母餐翆觾?nèi)拐到路牙上的綠化帶，如圖9(b)。這樣改動要開挖路面，而且水池人孔亦不好改動。最后采取的辦法是縮小拐彎半徑，如圖9(a)虛線所示。所以在進行地下構筑物的單體設計中，應與總圖專業(yè)相協(xié)調，使其外露部分不影響交通。
|
|
圖9
8.7 地下水池應設檢修平臺
室外地下水池一般都要有不小于冰凍深度的覆土厚度，從地面人孔處到水面以上的浮球閥一般有1m多的高度。要檢修浮球閥從人孔處是無法操作的，站在爬梯上操作不但不方便而且危險。所以在人孔下水面以上設一檢修平臺是必要的，如圖10。使檢修平臺既不影響浮球閥的工作，又不擋住池內(nèi)爬梯，在設計中是值得考慮的。大樓的地下水池后來用槽鋼和不銹鋼板架起了檢修平臺。
|
|
圖10 地下水池內(nèi)檢修平臺示意圖 圖11 雙層井蓋示意圖
8.8 室外地下水池的人孔應做雙層蓋板
地下水池直接暴露在室外，人孔是細菌污染物浸入的主要通道。大樓的地下水池開始是單層井蓋，井蓋周圍覆蓋著污垢，經(jīng)水質化驗不符合衛(wèi)生標準。后來在外面又加一層扣蓋并加鎖，衛(wèi)生情況大為改觀。對這些細小的部位，設計和施工往往重視不夠，嚴重者影響到人身健康。所以在設計中有些細部，一定要畫詳圖表示清楚。如雙層井蓋的做法見圖11。
8.9 廚房間給排水設計
在大樓施工圖設計中有一家廚房公司做了簡單配合，上、下水管及排水溝按其所提工藝已做好設計。后來正式與甲方簽合同的兩家廚房公司所提工藝與原設計完全不同，廚房間重新設計，致使樓板打洞，隔墻拆除重砌，返工量很大。所以在設計廚房間時，在廚房公司未介入之前，最好向土建提示將廚房間地面做墊層或樓板下降做反梁，墊層內(nèi)做明溝，所有廚房用具及洗滌池的排水管均走在墊層內(nèi)接入排水溝，以不變應萬變，不管是哪家廚房公司配合，都不必大量穿樓板打洞。
8.10 報警閥負擔的噴頭數(shù)應適當
報警閥負擔的噴頭數(shù)要留有富余，不要接近800個，一般500～600為宜，以防修改時增加噴頭。本工程由于甲方多次提出修改及吊頂裝修的需要，噴頭數(shù)即比原設計大大增加。
8.11 管道施工要分清室內(nèi)、外系統(tǒng)
屬于室內(nèi)系統(tǒng)的管道，有局部管段敷設在室外，一定要特別說明該段管道的管材和試壓應與室內(nèi)系統(tǒng)一致。本大樓從四段中水提升泵至一段屋頂中水箱的一段管道要跨過院芯埋地敷設。而室內(nèi)、室外分兩家施工單位施工，負責室外管道的施工單位對室內(nèi)系統(tǒng)不了解，加之設計中沒有說明清楚，施工時將其按室外管道的管材和試壓做，出現(xiàn)了中水泵停運，水泵出口壓力迅速下降，不能保持管道內(nèi)靜壓的現(xiàn)象。但此時院內(nèi)路面已做好，重新開挖已不可能。只有將此管段從出外墻的兩端截斷，另從暖溝中重新敷設。
8.12 消防電梯井的排水坑宜設在電梯井外
本大樓受條件所限，排水坑設在了電梯井底。據(jù)甲方反映，坑內(nèi)有積水，使電梯零部件經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)下，影響電梯壽命。由于在施工中電梯井不可避免會有進水，所以將集水坑移到電梯井外，不但對電梯有利，而且檢修潛水泵也方便。
8.13 機房內(nèi)排水泵不宜過小
我們一般認為，機房內(nèi)僅是地面廢水，采用清水潛水泵就可以了。但實際上，施工中雜質沉積在坑內(nèi)，加之管理不善，塑料袋、磚塊都往坑里扔，造成潛水泵堵塞。為了防止這種情況，機房內(nèi)也應選用大通道的排污潛水泵。
8.14 如何保證冷卻塔正常運行
冷卻塔運行不穩(wěn)定，有的塔水盤虧水，有的塔水盤溢水，這是冷卻塔運行中普遍存在的問題。大樓在第一年夏季運行中也有這種情況發(fā)生。停運以后，在各塔之間增加了連通管，意在使各塔的水盤水位相平。運行效果如何，待明年夏季運行中筆者將跟蹤回訪。冷卻塔之間加連通管是否是解決冷卻塔運行不穩(wěn)定的唯一方法，愿與廣大同行商討。
|
聲明：轉載此文是出于傳遞更多信息之目的。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將及時更正、刪除，謝謝。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
