【给排水案例】温州国际会展中心的消防给排水设计

本帖最后由 酷酷滴小叶 于 2014-11-12 09:38 编辑



温州国际会展中心位于温州市滨江路，总建筑面积7.5万㎡。该建筑共分为ABC三部分：A为: 层展览大厅，每层面积1.35万㎡，一层层高7m，二、三层层高10m，屋顶为网架结构；B为6层的三星级酒店，客房设于3-6层；C为5层高的呈倒锥状会议中心位于酒店与展厅中间，一层层高6.4m，二、三、四层层高9m，屋顶为圆球型透明顶，圆球顶最低端至五层楼面距离7.8m。地下室贯穿，作停车库与设备用房。鸟瞰图见图1。

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2.1供水方式
本工程采用了三套供水方式，地下室~地上二层利用市政管网的压力直接供水；酒店部分（B部分）的3-6层采用屋顶水箱与地下室水泵联合供水的方式；展厅及会议中心（A、C部分）的三层及以上采用变频调速泵供水。民用建筑的生活给水一般都要求恒压供水，尤其是热水系统，如果压力不够稳定就会时冷时热，影响使用。设屋顶水箱的稳压效果是最好的，虽然水泵的扬程是随着流量的变化而变化，但通过屋顶水箱调节后，压力稳定在一个固定的值。变频调速技术也是基于这一原理，通过改变水泵的转速而达到水压基本稳定。然而水泵调速有一定的范围，在调整范围内，水压也是有一定波动的，当流量的变化超出了调速的范围，水压的波动更大，尤其是变频泵突然启动时较为明显。笔者回访了已投入使用的几个酒店，采用变频调速泵供水的热水系统，都出现了热水时冷时热的问题。虽然变频调速泵能够节能，但对于星级宾馆，如果热水达不到预定效果，节能的意义就显得不是很重要了。为此本工程酒店部分采用了屋顶水箱与水泵联合供水，考虑到节能及减少二次污染，展厅、会议中心仍采用变频调速泵供水，因为对于冷水系统，压力有一定的波动不是很影响使用。

2.2水泵流量的确定
B部分设两台生活水泵，一用一备，水泵流量按最大小时流量Qh确定。

A、C部分采用变频调速泵供水，按《建筑给水排水设计规范》（以下简称“规范”）第2.7.1条规定，水泵的流量按设计秒流量确定。然而在实际应用当中，这样确定的流量往往偏大很多。新修改的“规范”已经注意到了这个问题，提出了新的计算公式。在新规范还未出来之前，建议采用平均的办法，即用按公式qg=0.2α√Ng+kNg计算的设计秒流量与按最大小时流量进行平均。

2.3水泵扬程的确定
对于恒速泵，扬程Hb=Hy+Hs+Hc(Hy为扬水高度，Hs为总水头损失，Hc为最不利点流出水头）。根据计算的流量与扬程，查找水泵Q~H曲线，让工况点落在水泵的高效区内就可以了。变频调速泵的选泵与恒速泵不一样，“规范”第2.7.2C条规定，计算用水工况宜在水泵“流量5 扬程”曲线的右侧，许多设计者未能引起重视，选择的水泵扬程偏低，实际上很难达到节能的目的。变频调速泵主要是通过水泵转速的改变，而改变水泵本身的特性曲线，使水泵工况点随着流量的变化而变化，管网压力维持在设定压力，避免超压造成浪费，从而达到节能的目的（见图2）。


从图2可知，当水泵转速从n1降到n2时，相应流量也从QA降到QB，水泵工况点从A点向左移至B点。为了不使工况点移出水泵的高效区，在选泵时应该适当放大水泵扬程，使用水工况落在水泵“流量5 扬程”曲线的右侧。具体放大多少，规范未作定量分析，要查水泵的Q-n曲线与Q-H曲线。当水泵变速超出一定范围时，比例律就不适用了，工况相似抛物线上各点的效率会发生变化，所以各变频厂家设定变频泵的调速范围一般在25%以内。从比例律Q1/Q2=n1n2和H1/H2=(n1/n2)2可以看出，流量的变化范围也在!&6以内，而扬程则以平方的形式变化。为了达到节能的目的，如果昼夜用水变化很大，建议设气压罐在小流量或零流量时稳压，变频泵的单泵流量不宜太大，采取多泵并联的形式。本工程采用变频调速泵供水部分的设计秒流量为6.2L/s，选用3台泵并联工作，1台变频，2台恒速，互为备用，定时切换，单泵流量为3.5L/s。

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3.1消火栓系统
本工程室内消防用水量取30L/s，按“高规”要求，消火栓的布置应保证任何地方有两股水柱到达。跟以往设计不同的是本工程结构专业采用了宽扁梁系统，结构梁比墙或柱宽很多，几乎每一根立管都靠不了墙或柱，很影响美观。为此采用了层层设环的方式，用两根主立管从水泵直接到达各环，再从环上引出小立管接消火栓。

3.2自动喷水灭火系统
层高小于8m的地方采用闭式自动喷水灭火系统，按中危险级!级考虑，计算所得流量Q=21.3L/s。展厅及会议中心的部分楼层层高已超过8m按《自动喷水灭火系统设计规范》要求采用雨淋系统。然而展厅部分每层的面积有13500㎡如果采用雨淋系统，雨淋阀会设得很多。通过与温州市消防局协商，决定采用水炮系统替代雨淋系统。水炮系统由水泵、管网、水炮组成，能有效地扑灭大空间的初期火灾，其系统原理见图3。


水炮的炮体和炮身总长570mm，炮体宽320mm，高345mm，最大流量20L/s，工作压力0.8Mpa,最大射程为50m。水炮能在水平、垂直方向旋转，可以悬挂于侧墙壁上的任何位置，以便瞄准室内任何起火地方。该系统要与火灾安全监控系统配套使用。该监控系统采用双波段图像火灾自动探测与空间定位扑救技术，能有效地探测到大空间的初期火灾情况并能将火灾的定位数据传给信息处理主机。由信息处理主机再将数据传给数控消防水炮控制器，指挥离火灾最近的水炮进行瞄准，最后启动水泵，开启水炮灭火，该系统也可以手动进行控制。水炮的布置间距，要考虑室内任何地方能有一只水炮的射程可以达到，间距计算可参照《建筑给水排水设计手册》中满足一股水柱到达室内任何地方时的室内消火栓布置间距，一般取40m左右，水炮离端头墙边距离不宜小于5m。水炮泵的流量按使用一只水炮计算为20L/s，灭火时间为1h。水炮安装在距该安装层顶板2m处，地下消防水池不同时储存喷水灭火系统与水炮系统的用水量，两者取大值。

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屋面的排水主要是重力流和压力流两种形式，重力流是传统的屋面排水形式，但主要存在以下两点不足：
①悬吊管需要一定的坡度。
②悬吊管连接雨水斗的数量不能过多（最多为4个），为了更好的排水，雨水斗还要呈对称布置。

压力流则克服了以上不足，悬吊管不需要坡度且连接的雨水斗数量不受限制。压力流排水系统主要是利用虹吸原理，根据“伯努里”定律，经过周密的计算，使雨水从悬吊管流经立管时产生虹吸，并在满流状况下快速排泄雨水。整个系统关键的部位是雨水斗，传统的雨水斗进水时夹杂有大量的空气，压力流雨水斗能将气水分离，不让空气进入管道。这样的雨水斗，其泄流量比传统的雨水斗大，DN20型有压流雨水斗的额定泄流量为6L/s，DN75型为12L/s，DN100型为25L/s。由于是有压流，要求管材能抗压，一般采用高密度聚乙烯管，悬吊管支架要牢固，以免虹吸排水时支架晃动。

由于本工程采取了宽扁梁结构形式，不允许太多的立管从屋面下到一层；网架结构的屋面下也不允许雨水悬吊管有太多的坡降，故采用压力流排水系统。展览厅屋顶共计13500㎡，按5年重现期考虑，查表得q5=5.9L/（s·100㎡），则qy=K1Fwq5=1×135×5.9=796L/s。在屋面中间沿长度方向设置两条350mm×3000mm的天沟，每条天沟的两端设置8个DN100雨水斗，共设置32个雨水斗。通过悬吊后，分四根主立管下至地面，每跟立管负担8个雨水斗。单根雨水立管的系统见图4。


在屋面天沟的外侧端头设溢流口，当雨水超重现期时，不能及时排走的雨水直接溢流排至室外地面。同样酒店部分网架结构屋面及会议中心的透明屋顶皆采用压力流排水系统，这里就不再详细介绍了。