上海朗诗规划建筑设计有限公司 上海 200082
摘要：结合实践，针对不同建筑类型在进行排水系统、给水系统、热水系统、室内外消火栓、喷淋系统、生活水泵房、消防水泵房消防水池和高位消防水箱等设计时应考虑的事宜及设计顺序，避免前期方案设计不足，对整体项目设计进度及质量的影响。
关键字：前期方案
给排水前期方案设计很关键，方案阶段要定的内容很多，包括排水方案、给水系统分区、热水系统、管井大小、室内消火栓位置、生活水泵房的大小和位置、消防水泵房的大小和位置、高位消防水箱的大小和位置等等。
一、排水系统
排水系统作为项目正常运行的基础，在方案阶段考虑统筹项目红线内总体排水方案的合理性。
首先，根据市政雨、污水检查井的位置确定场地内排水走向和路径。然后，根据雨、污水管管长和坡度计算出各个雨、污水检查井的标高，最后，核对每个雨、污水井标高，确保雨、污水最终能够顺利的排到市政雨污水井里。前期方案阶段若忽略此问题，将可能导致后期深化设计无法进行。
图1. 排水系统设计流程
例如，某多栋楼住宅项目，因地下车库占地面积比较大且内设有大面积人防区域、车库上方覆土不够，导致靠近车库中间位置的几栋住宅单体的排水无法正常排到市政检查井里。最终根据排水管道的整体走向，将车库进行局部降板，实现了排水需求。
二、给水系统
项目方案阶段，先确定项目有几路供水（是否满足两路供水和室外消防有很大关系）以及给水的引入点，然后根据市政给水资料确定采用市政给水可以供几层。再根据每个区的给水压力不大于0.35Mpa对建筑进行给水分区。接下来根据水力计算结果确定整个建筑给水系统的管径；根据扬程计算公式确定建筑给水设备所需要的设计扬程；根据流量计算确定建筑给水设备所需要的设计流量。当流量和扬程都确定了，就可以确定各区生活水泵的选型。同时也计算一下整个项目的总用水量，确定一下生活水箱的大小。进而确认一下生活水泵房的大小，和建筑专业商量一下水泵房的大小及位置。
三、热水系统
热水系统有局部供热和集中供热两种形式。
图2. 热水系统
局部供热热水系统
局部供热热水系统分为燃气热水器和电热水器等。
住宅项目中燃气热水器供应热水较为普遍。这种热水系统比较简单，具有管道短、热损失小、造价低、占空间小的特点。
在酒店式公寓中因为没有天然气，所以普遍采用电热水器，一般采用容积式热水器或者是半容积式热水器，自带水箱，可以储存热水。这种热水系统的缺点是因为家用热水箱的体积一般在80L左右，所以储存的热水量有限。在实际使用中，出现了两个人连续洗澡，无法提供足够热水的案例。
集中供热热水系统
集中供热的优点有：加热设备放置集中，便于维护管理；各热水用水点不需要另设设备；加热效率较高、节能。其缺点是设备、系统较为复杂。
根据《建筑给排水设计规范》GB50015-2003，热水管道要同程布置，避免短路现象冷水、热水供应系统应分区一致，尽量保证冷水和热水在同一点的的压力相近。另外《民用建筑节水设计标准》也规定了热水出水时间，“全日供应热水循环系统，应保证配水点出水温度不低于45度的时间，对于住宅不得大于15S，医院和旅馆等公共建筑不得大于10S。”[4]在房间比较大，管线比较长的项目中，通过采用电伴热或者支管循环实现上述规定。
现在有很多科技住宅项目具有集中供热和集中采暖功能，此种项目大多采用地源热泵系统。需要注意的是住宅项目不能采用支管循环，因为在满足上述规定外还需要满足《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010中的规定：用水点压力不允许大于0.2Mpa。为了满足此规定，部分楼层采用减压阀进行支管减压。因为冷热水的系统要保持一致，压力要平衡，所以部分楼层的热水也要采用支管减压，经过减压后再采用支管循环后，就会使得回水管的压力过小，无法满足系统正常循环。所以住宅不能采用支管循环，而应采用电伴热辅助加热。
图3. 空气源热泵工作原理
现在很多酒店和公寓集中供热采用空气源热泵系统。空气源热泵是一种利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置，它有很多优点：空气源热泵系统冷热源合一，不需要设专门的冷冻机房、锅炉房，机组可任意放置屋顶或地面，不占用建筑的有效使用面积，施工安装十分简便。空气源热泵系统由于无需锅炉、无需相应的锅炉燃料供应系统、除尘系统和烟气排放系统，系统安全可靠、对环境无污染。但要注意的是空气源热泵的性能会随室外气候变化而变化。气温较低时，热泵将供热量不足，相应地区需另设辅助加热。
传统锅炉集中供热的方式现在已经很少使用了，能效比较低，而且还有污染。
四、室内外消火栓系统
大多数项目室外消火栓是要求两路供水，如果达不到两路供水的条件，消防水池就要加上室外消火栓的用水量。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（后简称为“消规”）里的6.1.3的第1条的规定：“室外消火栓设计流量小于等于20L/s且建筑高度小于等于54m的住宅可以采用一路供水。”[2]如果不满足一路供水的要求且没有两路供水的时候，必须要设置消防水池。
当有两路供水，室外消火栓采用市政给水直供时，要满足平时运行工作压力不应小于0.14Mpa，火灾时水力最不利市政消火栓的出流量不应小于15L/s，且供水压力从地面算起不应小于0.10Mpa。[2]
布置室外消火栓时要注意保护半径不应大于150m。[2] 建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个；人防工程、地下工程的出入口附近设置消火栓，且出入口的距离不宜小于5m，并不宜大于40m。[2]
消规还特意提到，“室外消火栓给水引入管当设有倒流防止器，且火灾时水头损失导致室外消火栓不能满足压力要求时，应在该倒流防止器前设置一个室外消火栓。” [2]此条主要是为了确保发生火灾时，至少在小区引入管的附近有一个室外消火栓可以正常使用。
室内消火栓，消规规定了“消火栓按钮不宜作为直接启动消防水泵的开关，但可以作为发出报警信号的开关或启动干式消火栓系统的快速启闭装置等。”此条较旧规变化非常明显。另外对消火栓设置也有了明确的要求，比如设置室内消火栓的建筑，包括设备层在内的楼层均应设置消火栓，以前设备层要不要设置消火栓还是比较有争议的。消防电梯前室应设置室内消火栓，并应计入消火栓使用数量，没出此规定之前，也是有些争议的。
五、喷淋系统
喷淋需要保证喷淋头不能在电气用房内，设计师在设计图纸重新套建筑底图时，要注意电气用房的位置是否发生改变。末端试水装置和末端试水阀容易搞混淆，末端试水装置（有试水阀、压力表以及试水接头）设置于一个报警阀组控制的最不利点处，其他的楼层设25mm的末端试水阀。喷淋头的选择，要根据不同的系统选用不同的喷头。特殊的场所需选用特殊的喷头，比如厨房上方要采用耐高温的喷头，公共娱乐场所、中庭环廊、地下商业、医院、疗养院等等要采用快速响应洒水喷头。
六、生活水泵房
现在新建项目多是采用生活水箱加变频泵直接供水方式，所以要确定一个生活水泵房的大小，就要先确定整个项目的给水分区，需要几组加压设备，根据规范确定水泵之间的间距，合理布置水泵位置。根据总用水量计算出水箱的有效容积，再根据生活水泵房的建筑高度和水箱的有效水深计算出需要水箱的面积。合理的规划长宽比例，然后再考虑水泵摆放位置，最终确定需要一个多大的生活水泵房。水泵房要有自己独立的排水设置，通常是在水泵房里设置集水沟连接到集水坑，通过用潜水泵排至室外。
七、消防水泵房和消防水池
图4. 消防水泵房大样图
先根据消规中的4.3.1条确定是否需要设置消防水池。消防水池的容量大小根据消规规定“当市政给水管网能保证室外消防给水设计流量时，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内的室内消火栓用水量的要求；当市政给水管网不能保证室外消防给水设计流量时，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。”[2]所以要确定消防水池的有效容积，就要先确定整个项目有哪些消防用水，常规的消防设施有室外消火栓、室内消火栓、喷淋，个别的项目可能会用到消防水炮等。确定这几种消防设施的用水量，然后查表得到各种火灾延续时间。最后计算出消防水池所需要的有效容积。然后根据最高水位，和最低水位计算出消防水池的大小。
多数消防水池都是放在地下车库，有些柱子会占用消防水池的容积，所以当计算出消防水池容积确定消防水池的面积时，尽量将面积放大一些。这样就能保证消防水池里有足够的消防用水量。但要注意的是消防水池的总蓄水有效容积大于500m³时，宜设两格能独立使用的消防水池；当大于1000m³时，应设置能独立使用的两座消防水池。所谓独立的两座消防水池，就是要完全分开，不能共用一堵墙。而且中间要留有一定的检修间距。当消防水池储存有室外的消防用水时，要设置取水口，这一点是比较容易忽略的。消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时应有最高和最低报警水位。
消防水池也要有通气管或者呼吸管，很多人不理解什么是呼吸管，其实也就是一高一低的两个通气管。消防水泵房主要就是摆放消防水泵的地方，它和生活水泵房不同的是生活水箱要放在生活水泵内，而消防水泵房只要放消防水泵，有时也会将喷淋报警阀组放在消防水泵房内。所以只要将消防泵按照距离摆放好，喷淋报警阀组摆放好（当然也不是所有的喷淋报警阀组都摆放在消防水泵房内）就可以确定消防水泵房的大小。同样消防水泵房也要有自己独立的排水措施，也即是集水井和潜水泵。消防水泵房比较容易忽略的一点是忘了设计消防水泵的起重设施，消规规定了一定要设。
还有一点值得注意的是，消防水泵应采取自灌式吸水，而且是强条，所以在设计消防水池和消防水泵地面标高的时候，要注意自己所选泵的吸气口的高度，从而确定消防水池和消防水泵的地面相应的标高，以满足消防水泵自灌式吸水的要求。
八、高位消防水箱
图5. 高位消防水箱大样图
高位消防水箱的大小可以根据《消防给水及消火栓系统技术规范》5.2.1条来确定，因为高位消防水箱的设置位置要高于其所服务的水灭火设施。所以我们通常都会将其设置在一个项目中最高的一栋楼的屋顶。确定好摆放位置后要给建筑和结构专业提资，让建筑复核位置是否可行，让结构专业复核荷载。消防水箱的最低有效水位应满足水灭火设施最不利点的静水压力。当不满足时，需要增设稳压泵，稳压泵的扬程大小可以根据消规的5.3.3条确定：
1.稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求；
2.稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07Mpa~0.10Mpa；
3.稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。[2]
此条规范不仅规定了稳压泵的启泵压力值，还能间接的计算出消防主泵启泵的压力值。在消规图示的第45页和46页有这条规定的图示说明。消规还规定了屋顶消防水箱的出水管上要设置流量开关，当消防水管的流量大于流量开关设置的流量值时，流量开关可以直接启动消防主泵。流量开关的位置，根据消规2018年的新图示是放在稳压泵之后的，位置要注意。
九、总结
给排水设计是一个积累的过程，在这个过程中需要不断的学习新规范，总结设计经验，做到融会贯通，本文受众主要是有一定设计经验的设计师，所以有些地方只是一笔带过。对于一个合格的给排水设计师来说，对前期方案的把控尤其重要，应确保给各专业提资的准确性，避免提资错误带来的重复修改。
参考文献
[1]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
[2]《消防给水与消火栓系统技术规范》GB50974-2014
[3]《建筑设计防火规范》GB50016-2014
[4]《民用建筑节水设计标准》GB50555-2010
论文作者:秦武
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/9
标签：消火栓论文; 水泵论文; 水池论文; 系统论文; 水箱论文; 室外论文; 热水论文; 《建筑实践》2019年第07期论文;