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[建筑给水排水常规]

上海建筑设计院精华总结:大型主题乐园给排水设计

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发表于 2017-7-12 17:00:36 |显示全部楼层
导语:本文对目前上海地区建设的某大型国际主题乐园以及国内的一系列主题乐园项目的给排水设计进行系统整理、归纳和分析,并对主题乐园中的关键技术应用和特殊工艺的设计进行了深入研究和总结。

1主题乐园

1.1主题乐园的简介
我国大型主题乐园(以下简称主题乐园)的建设自20世纪90年代以来得到较大发展,但由于设计简单、缺乏文化积淀和可持续性建设理念,不够成功。随着国家经济和人民生活水平的发展与提高,人们对于智慧人文的旅游设施有了更高的使用要求及标准。近几年,从开始新建的迪士尼主题乐园、亚特兰蒂斯、海昌极地海洋公园以及大王山主题乐园等项目的特点看,主题乐园的规模、文化的植入、游艺设施的先进程度等都取得了长足进步。

上海迪士尼乐园的引入,对周边地区的旅游业产生了巨大的辐射效应。根据已公布的资料可知,上海迪士尼主题乐园占地约963英亩(1英亩≈4046.86 m2),是世界上第六座迪士尼乐园,一期建有米奇大街、奇想花园、宝藏湾、探险岛、明日世界及梦幻世界6个主题园区以及人工湖区、酒店和后勤等配套设施;集中了游玩、观演、互动演出、就餐、购物,甚至住宿等各种功能。

主题乐园通常功能多样,造型独特,游艺设施众多,集聚了当今国际上最流行、最先进的技术和装备。一般分为单一和综合两大类,见图1。综合类是指:包含了游艺设施、影剧院、组团场景室外表演、博物馆乃至真人秀互动表演等多种内容,这类主题乐园中最知名的全球性品牌是迪士尼与环球影城。这两个品牌根植于美国的传统文化,也符合欧洲传统文化的思想,园内无论是游艺的设施种类、故事情节、游玩的过程以及购物、餐饮等内容均带有鲜明的西方文化特点。邻国日本在主题乐园的建设方面颇有自己的特点,建造了比较典型的荷兰主题乐园——豪斯登堡,该园投入巨资,建设规模庞大,但知名度不高,原因是荷兰园仅属地区文化,而迪士尼和环球影城是属于世界的。单一类是指:以海洋公园或者是纯粹的游艺类设施为主要功能的主题乐园。
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图1各类大型主题乐园效果

1.2主题乐园与给排水设计
从在建的主题乐园中,可以看到大量与水系统密切相关的设计内容,无论是园区中的大型湖区,还是水上游艺设施,在技术要求上往往超越了传统建筑模式,突破了现行规范要求,延伸出许多国内规范及标准未涉及的内容。在技术难度、资源充分利用、环境保护、能源综合利用、材料选用上,都提出了更全面的要求。例如,大型湖区既是景观的部分,又是雨水综合利用的部分;园区能源中心的建设,可以避免每个片区或单体建筑设置大量加热设备,虽然在管网输送方面看损耗增加了,但是管理方便,维护大量减少;集中设置大型给水及排水泵站,对于确保设计水压,满足基地雨水重现期设计要求非常有利,同时也提高了设备的使用效率,减少了设备维护;此外,主题乐园中往往还需要设置大量具有特殊工艺需求的给水系统。以下将详细予以论述。

2 给排水总平面设计

主题乐园园区内一般布置有大量的室外管网,既有给水、雨污水、燃气、绿化浇洒及冲洗水管网(中水管网),又有各类游艺项目所需的高压水雾、游艺效果水、压缩空气管网等;此外,还有用于集中供热的热媒管网及其回水管网等。因此,应考虑将整个园区划分成若干片区,划分的原则可按照功能确定,各片区应便于独立进行设计。

2.1给水系统
主题乐园体量巨大,通常每天都会有数万名游客,其生活给水用水量一般会达到100 L/s左右,或者更高,而夜间还需对漏失和漂水的设施进行大量补水,因此长年存在较大规模的用水情况;同时由于园区构筑物以多层建筑为主,对水压要求不高,一般0.5 MPa的设计水压即可基本满足用水压力的需求;而消防用水情况则有所不同,虽然消防用水量也会超过100 L/s,但水压会远高于生活用水,根据调研,由于存在剧场及大空间等功能,水压可能高达1.0 MPa。一般主题乐园同一时间内的火灾次数按一次设计。

为避免过多设置泵房,减少机房面积,减少设备维护,在贴临园区的外部设置大型集中给水泵站,采用大流量供水泵向园区输水更好。考虑到供水的安全性,一般应由2座水厂分别向园区供水,并设置完全独立的2座生活给水泵站。考虑到园区生活及消防供水水压差距很大,从节能、经济的角度出发,应在园区内设置2条环状供水管网,一条为低压供水管网,主要用于园区生活用水及室外消防用水,另一条为高压供水管网,主要用于园区室内消防用水,见图2。
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图2主题乐园供水方案

2.2排水系统
园区内生活污废水及雨水管道采用重力枝状排水管道布置,由于输送至园区外围市政排水管网的距离很长(大型主题乐园的占地面积会达到数平方公里),出园区后难以通过重力排水方式排出,因此必须在园区出口附近设置集中污水泵站及雨水泵站,通过提升排放至园区外部的市政排水管网,以确保园区排水安全可靠。

2.3中水系统
绿化浇洒及冲洗水管网通常可以与中水管网合并考虑,即园区内这部分供水水源可采用回用水经处理后供给,供水水源设一路即可,但管道布置仍应采用环状布置,所有用水点从管网上直接引出。

2.4特殊工艺系统
用于游艺项目的各类管道系统属于工艺设计范围,其设计需要根据游艺设施的功能、规模和需求决定。这类管道均与游艺设施紧密结合,不是针对全园区的,尽管会有穿越园区部分区域的可能,但其管道系统的布置范围相对集中。

2.5热媒及其回水系统
热媒管网及其回水管网属于集中系统,通常仅为了生活热水,在大型园区内采用集中供热时热损耗过大,因此往往与暖通专业的集中供热系统合并设计。由于暖通专业的热负荷大,采用集中系统比较合理,所以园区内用水量较大的生活热水区域利用暖通专业已经设计的热媒管网作为热源是合理的;当园区内存在热水用水量很小的用水点时,应考虑局部采用电加热或燃气加热设施更合理,比如小食摊类的小型店铺及小型的员工休息区域。

2.6需要关注的共性问题
在总平面设计时,还需要特别注意的是:
(1)室外管网众多,必须严谨协调园区公共部分、独立片区内部大量管网系统的平面敷设位置和埋设深度,尤其是在室外有变坡的情况。

(2)因为各个单体地面标高可能不同,所以总体排水管网的坡度及埋深,需要根据所服务的建筑单体的首层标高进行相应的调整,相比传统民用建筑,园区总体的排水管埋深更深,出户管也有可能出现大坡度敷设的情况。

(3)园区各部位的视觉效果都需要与所在区域相应的主题特色对应,因此排水管网中传统的室外检查井雨水口设置的位置、形式也应有严格的规定,需要与建筑、景观专业进行更多的协调,在满足功能需求的情况下保证园区的主题效果。

(4)必须充分考虑园区内部可能存在的人工水体、河道对总平面设计的影响。

(5)由于园区所有雨水均通过雨水泵站加压提升至园区外的市政雨水管网,且绝对不能在园区内产生积水现象,因此,雨水管网的设计重现期仅按照现行规范2~5年设计会明显偏小,应大幅度提高管网的设计重现期(尤其是园区外围存在围场河的设计模式时),建议取50年设计标准,并按100年复核。

3建筑单体及游艺设施给排水设计
3.1设计参数的选择
主题乐园中建筑物和游艺设施众多,给排水设计参数按照单体分开选择偏差很大,比较准确的是按照整个园区的游客人数以及后勤管理和维护所需要的用水量确定园区总用水量;而单体计算时,则需要根据卫生器具和供水设施的配置情况,通过秒流量计算公式进行管径计算;当特殊单体确需计算用水量时,对可以统计人数的(如剧场、餐饮),直接按照规范选用用水量标准,对难以统计的(如游艺场所),可以按照6 L/(m2·d)的用水量标准对游艺场所用水量进行估算。

3.2变化中的剧场设计
主题乐园中通常会设计多座剧场,不同主题的剧场在舞台布置、构造、立面效果上变化很大。通常,因演出内容的需要,舞台与观众席位定期将改变形式,见图3。当舞台区域发生变化时,舞台与观众席位之间就不能设置固定的防火分隔设施,舞台上方也难以固定设置葡萄架。传统的剧场不仅在舞台与观众厅之间需要设置防火幕分隔,在设置葡萄架的正下方也需要设置雨淋系统,为此必须采用如下特殊的设计方式:
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图3主题乐园剧场布置形式

(1)当无法设置防火分隔措施时,则需要将观众厅和舞台视为同一个防火分区。
(2)由于舞台与观众厅采用同一个防火分区,所以雨淋与喷淋系统存在同时开启可能,需叠加计算系统用水量。
(3)没有固定的葡萄架布置区域,则需要将所有可能出现的舞台布置形状进行叠加考虑,并将覆盖面积最大的区域作为雨淋系统可能覆盖的保护区域。
(4)舞台及观众厅范围区域多为高大空间设计,当不能采用设置消防炮的设计方式时(FM不认可该方式),需要采用大流量喷头布置方式,满足喷水强度要求(目前国内流量最大的喷头K值为360)。
(5)因为舞台及观众席位都会出现变化,对室内消火栓箱的布置会造成影响,甚至造成个别消火栓被遮挡不能使用,此时需增设消火栓,甚至是在不同的高度上增设消火栓,满足消防灭火的要求,见图4。
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图4设置双层消火栓示意


(6)由于剧场的消防用水量及水压都远高于其他单体,因此需要进行准确的水力计算,并以此作为主题乐园内园区高压给水管网的重要设计依据,或用以校核主题乐园消防主泵站的水泵参数。
此外,剧场内每天的演出场次较多,计算用水量时需要考虑演出的次数及演员日常生活用水;化妆间、演员更衣室、卫生间、洗衣房等处均需提供热水,需通过热交换器制备热水提供化妆间、卫生间等处使用,其中洗衣房对水质有软化要求,需设置独立的水处理机房,提供软化水;剧场每场演出参演人数在十至数十人,因此洗衣房面积和规模都较小,配置的洗衣机多为小型设备,所需热水也可采用容积式电热水器,无需设置专门的热交换器,以减少机房面积。

3.3餐饮的设计特点
主题乐园中的餐厅分中餐、西餐、小食摊等多种类型,用餐人数多、时间集中,一般对冷热水量计算的准确性、供水水质标准等方面要求很高。通常餐饮设计应注重如下几个方面:
(1)所有生活给水需二次过滤,室内需设置专用的水处理机房,配备独立的水质过滤装置,保证出水达到生活饮用水的标准,经过滤后,出水分别供至热水系统、软水系统、生活给水系统。
(2)餐厅内热水使用温度可能存在以下几类:供洗碗机、烟罩清洗机等厨房设备为60 ℃热水,供拖布池等地面清洗设备为48 ℃热水,供员工及顾客洗手为40 ℃热水,此时需要确保集中供应的热水出水设计温度不得低于60 ℃。
(3)餐厅内烤箱、炒锅、蒸箱等厨房设备所需冷水需经软化处理,防止水垢产生,影响正常使用。
(4)水处理设备工作的峰值负荷需根据厨房内所有用水设备的用水定额及同时使用情况确定。
(5)厨房内排水管道及排水沟数量众多、排水距离长,支管末端均需设置通气管。
(6)厨房排水管材多采用铸铁管等耐热材料;碳酸饮料机排水管则需采用耐酸性废水的塑料管,酸性废水可在与普通废水混合稀释后接入铸铁排水管内。
(7)主题乐园内餐厅面积一般不会超过单个防火分区的划分上限要求,根据规范无需在一个防火分区内设置防火分隔措施。但考虑到餐厅人员密集,且餐厅内存在大量可视厨房的情况,因此当厨房与就餐区在同一个防火分区内时,仍需单独设置防火分隔措施将厨房与就餐区分隔开,并满足2 h耐火极限的要求。具体做法是采用2 h防火卷帘加喷水保护的方法。
(8)喷淋系统的布置必须同时满足规范和建筑装饰的布置要求。
(9)若存在较大规模的冷库时,可以采用带干簧管的喷头进行保护。

3.4激流勇进类漂流设施的设计
漂流类游艺设施通常会有大型漂流水系统、假山及一些辅助系统,见图5,同时也会设计一些比较重要、特殊的给水系统,例如:漂流道用水、假山瀑布效果水、间歇式喷泉效果水、水喷雾或滴水性特殊效果水等。漂流道用水系统最为复杂,需要设置一个大型水库,可以存储整个系统的水量,白天通过大流量水泵将系统所需用水在半小时内输送至整个漂流道内,夜晚则全部回流至水库。由于系统很大,需要经过详细的计算确定设计参数,确保漂流水量和设计水位的稳定;此外,渗漏、漂水的情况也需要考虑,一般在夜间补充漏失的水量。而其他效果水虽然复杂,但是只要根据现场实际需要达到的效果,计算出精确的流量和扬程就可以比较准确地控制好系统的出流,为产生满意的效果则往往还需要设置一些特殊的电磁阀、喷嘴等。

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图5漂流设施效果
漂流类游艺设施经常会在室内、室外穿越,这对室内的消防设计造成一定的困难。由于消防管道不能凌空在室内、室外进行穿越,需要隐蔽敷设,所以必须根据构筑物的特殊造型,找寻合适的穿越管道的位置;喷淋系统布置相对容易些,布置在穿越的山洞顶上不明显,而消火栓除了要考虑设置在隐蔽的位置,还需要考虑在装饰上进行一定的处理。

3.5大型游艺设施的设计特点
主题乐园内存在部分大型的游艺设施,或完全布置在室外,或完全布置在大型建筑物内(例如:高空滑车、疯狂老鼠或是赛车等追逐性游艺设施)。这类设施一般不需要生活用水,本身因为采用完全不燃的材料建造,也不需要特殊的消防水系统进行保护。当设置于室外时,利用周边的室外消火栓系统即可以达到消防安全的要求;但是当其设置在室内时,这类建筑物通常体量大、净空高,国内一般可以采用设置消防炮的方式实现消防灭火,但是一些境外消防认证公司(如FM认证)对此并不认可,此时往往也需要设置K值系数大的喷头进行保护,满足大空间室内建筑物的消防要求。

3.6街区的设计特点
主题乐园内往往会布置商业及功能性街区,这类建筑物与传统城市街区相仿,但是规模小、功能全,这里主要是满足游客就餐、购物、休憩和参观等需求。一般街区会设置一定数量的餐饮、咖啡厅、商店、小型博物馆等,还会设置一些邮政、消防、公共安全、医疗站等特殊功能的建筑物。建筑物的给排水及消防设计与普通民用建筑要求一致,但是设计人员需要重点关注的是:
(1)建筑物无论面积大小,均需要设计自动喷水灭火系统,这主要是为了满足诸如FM认证的要求,而国内则根据规范的要求设计即可,很多不需要设置喷淋系统。
(2)一般均会根据建筑物需求布置小型卫生间,需要配置给排水系统。

3.7室外拓展类游艺设施的设计特点
室外拓展类游艺设施是主题乐园中又一种比较常见的大型室外游戏,见图6。这类设施主要需要考虑消防的设计问题,国外设计师的理念就是建造这些游艺设施的材料是否有可燃物,如果存在可燃物,就应当设置必要的消防灭火设施。例如,对于一些有顶的开敞式构筑物就应该设置自动喷水灭火系统进行保护,而完全是室外游艺设施时,只要附近设有室外消火栓即可,但是会在必要的位置配置一定数量的手提式灭火器具。
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图6丛林挑战效果

3.8城堡的设计特点
城堡是西方建筑的典型代表,主题乐园经常会建造这类建筑。从建筑设计形式上看基本分成2类,一类是真实的城堡,其中各个建筑部位都是可以实际使用、展示的场所,规模较大;另一类是模拟的城堡,大部分功能仅是一种造型,只是在内部设置一个大厅参观而已。大型的城堡一般会和剧院类建筑相结合,用于舞台演出或展览参观用。由于这类建筑造型过于特殊,其消防系统也相对复杂,可以参考剧场或展厅的设计要求。
3.9辅助性小型建筑的设计特点
主题乐园内会设计大量小型建筑,如小卖部、小食摊、演员与游客互动区(如会面亭)等,这类建筑物面积小,位置分散,功能却有很多种类型。设计人员需要重点关注的是:
(1)建筑物无论面积大小,均需要设计自动喷水灭火系统,这主要是为了满足FM认证的要求,而国内则根据规范的要求选择即可,大多不需要设置喷淋系统。
(2)小型饮食区域多为简餐,无厨房,因此产生的废水排水可不经隔油处理直接排放。
(3)有演员出现的地方往往需要设置盥洗设施,应考虑热水,甚至是淋浴设施,但是用水量小,生活热水采用电加热热水器制备即可。
3.10后场设计的特点
主题乐园内很多建筑物或大型的游艺设施均会设计后场建筑物,主要用于维护人员工作、休息以及维护设施、工具的存储。这类场所通常都会有生活热水的使用要求,有时,还需要在维修区设置紧急洗眼水盘及冲洗设施。另外,后场会有大型游艺设施的配电用房,这类用房,国外比较坚持直接采用自动喷水灭火系统保护,而国内则会采用气体灭火系统,或者是只设置手提式灭火器具。
此外,后场区域可能会存在烟花堆放的危险品仓库等,这类建筑需要进行特殊的消防设计。


4独特和先进的给排水设计技术

4.1室外雨污水窨井的设置理念
主题乐园室外场地内一般会设置大量的雨污水窨井,但在发达国家则相对很少,例如,美国的迪士尼乐园中几乎看不到雨污水窨井,取而代之的是检修人孔,上海在建的迪士尼乐园采用了同样的设计标准。室外减少窨井设施设置会让场地美观整洁很多;也不会在使用一段时间后,产生窨井盖损坏的维护问题;甚至在雨天也不会有井盖被顶起影响安全的问题。缺点是,当排水管道在室外采用室内相同的方式连接时,对排水管道的材质和质量要求更高,这会提高排水管网的造价;其次管道转弯和连接处不设窨井,需要考虑增设检修人孔,这种配件在国内没有标准,需要专门定制;同时,因为检修人孔的尺寸很小,人员无法进入清淤,就需要专门的清淤设备,国内同样没有这种设备的标准。当技术问题可以被解决时,少设窨井的做法是科学的:大量的窨井被直径只有10多公分的检修人孔取代,节约了大量建材;清淤的工具采用标准产品后,可以在任何区域使用,维护人员根本不需要进入管道系统就可以方便维护;通过管道直接连接时,连接处光滑,对水流状况的影响很小,不易产生淤积,大大降低了维护的工作量。

室外雨污水窨井并非完全取消,实际大幅度减少的主要是出户窨井。但在某些关键位置仍然需要设置少量的窨井,这些位置通常位于矩形建筑物四周的转角处,或者设置在与园区主干道下排水总管的连接处。这些位置排水范围较大,敷设管道的管径也较大,人员进入维护清淤可以提高排水管网的安全性。

4.2管道的防沉降措施
通常建筑物建造完成后会有少量的沉降,这对穿越外墙的管道系统是严重的威胁。目前国内虽然对软土地基有处理方式,但规范未做明确规定,而国外往往要求所有的重力、压力管道在穿越建筑物外墙处必须设置防沉降接头,保护好管道系统。对于重力排水管道而言,防沉降接头一般可以承受100 mm的不均匀沉降;当管道处于室内时,底部应设混凝土支墩,位于室外时,底部采用压实土做基础;设置的位置应在出建筑物外墙2 m范围内,当为重力管道时,上下游埋深相差至少为125 mm,同时还要考虑增加100 mm的沉降因素;防沉降接头一般采用2个,中间采用不小于1 m的直管连接;做法也可参见国标图集04S520中第60页。对于压力管道,则根据设计计算的不均匀沉降量,直接选定金属软接头即可。这类设施多在室外,并且采用直埋的方式,因此应当考虑严格的防腐措施,尽可能减缓设施的维护间隔时间。

4.3独特的入户供水方式
发达国家对园区建筑物入户管的限制和要求很多,比较独特的做法是:
(1)入户管上一般会至少采用1大1小2个减压阀,有时甚至会配置2大1小3个减压阀,减压阀采用并联方式安装
(2)入户管上均设置带双止回阀型的倒流防止器。
(3)入户管上一般设有过滤器,当水质有更高要求的场所,如洗衣房、厨房用软水供水点等处,室内还需经过二次过滤或软化处理,方可使用。
(4)所有入户管上设有带低频脉冲信号的能量监测装置。
这些做法中,设置多个减压阀组合供水最为独特。当减压阀进出口压力恒定时,流量越小,减压阀的开度就越小,而整个园区生活用水存在差别较大的高低峰时刻,若在用水低谷时仍采用大口径减压阀对小流量的生活用水进行减压,那么减压阀的开度就会很小,造成出水压力小于设计值,对能源造成了较多的浪费;同时,园区内各单体的功能不同,用水的高峰期也不同,因此根据不同时刻生活用水量的不同,采用不同大小的减压阀可以起到节省水量和降低能耗的作用,使得管网内流量及压力的调配更加合理,避免出现波动。

4.4科学的能耗监控系统
随着能源中心以及绿色建筑的概念深入工程设计领域,人们开始越来越重视建筑的能耗大小。主题乐园作为一个长期开放(尤其是节假日)的大型工程项目,能耗监控系统(EMS)的建设更加必要。

通过在各设备系统上设置能量监控装置,将各系统的能耗用量反映到园区的能源监测中心,实现对各个单体内用水、用电及空调能耗的实时监控。通过对能耗的监控,可以及时了解主题乐园各设备系统的工作情况,以及人流量的分布情况,方便园区管理人员及时调配资源,分流集中客流,保障游客的安全以及各机电系统的安全稳定运行,实现科学化管理。

4.5有顶棚的室外开放区的喷淋设计
主题乐园内一些有顶棚的室外、半室外场所可能需要设置自动灭火系统,例如:大面积的室外就餐区、半室外疏散通道、半室外卸货区、室外排队等候区等。国内一般不会在开放型的室外排队等候区等位置布置喷淋系统,但是FM认为,只有当这类区域内所有设施均采用不燃物质建造时,才不考虑设置自动灭火系统,而如果存在可燃物时,仍需要设置喷淋系统。设置喷淋系统的最大难度在于冬季的保温,目前室外保温的方式有多种:①直接外包保温材料,但采用这种方式时,当喷淋管径较大再外加保温层后,会显得管径过大,对建筑外观造成显著影响;②采用电伴热的技术,但FM一般不认同这种方式,认为存在不安全的隐患;③采用干式系统,但是干式系统的保护距离不能过长,当为等候区时,往往距离很长不适合采用;④采用添加防冻液的措施,由于防冻液系统可保证在-20 ℃情况下管道内水不结冰,故在此类低温环境下可以安全使用,且这种方式基本保持了喷淋系统的原有外观,对建筑外观影响最小。但实际设计中,添加防冻液的喷淋系统很少。因为防冻液喷淋系统日常维护的成本较高,在夏季管道需要排空一次,防止防冻液受热膨胀造成管道泄漏;在冬季需要将管道内水放空后加入适当比例的防冻液,并且定期更换,该系统在国内尚未全面推广。

防冻液系统设计要点有:系统可从湿式系统中直接引出;与湿式系统连接处应设置倒流防止器严禁混有防冻液的水回流主系统;系统应在高位设置防冻液添加口;系统中应设置测试阀组、止回阀及放空阀等。

4.6室外雨水收集方式的处理
境外设计师偏好在室外及半室外只设置雨水地漏,不设置雨水口。这种设计方式与减少设置室外雨污水窨井的理念一致,是一种值得推崇的设计方式,尤其是可以从主题乐园推广至建筑小区。采用的雨水地漏应自带截污清淤功能,当被树叶等杂物遮挡时,可以非常方便地进行清理。取代雨水窨井后,雨水地漏可以直接通过排水管道排除雨水,相应节省大量的建筑材料

4.7不可缺少的冲洗系统
主题乐园中很多地方需要进行高压冲洗,往往会设计一个独立的给水系统用于冲洗,但国内设计很少会关注这个给水系统。园区内冲洗的地方主要有:所有的卫生间、盥洗室、非电气设备用房等;还有一些有冲洗地坪要求的特殊场所,如剧场为了增强节目的娱乐效果、提高与观众之间的互动,往往会在表演中采用各种大型道具车辆,因此在舞台内需设置清洗地坪的水嘴及贯通的排水沟,清洗因大型车辆带入室内的污渍。

4.8特殊效果给水系统
主题乐园中存在较多特殊效果给水系统,例如:比较独特的水气效果管路系统,该系统是利用压缩空气和水通过特制的混合器混合成为的一种效果水。其特点是:水气效果管路将压缩空气和水混合,气压和水压控制在人体可以接受的范围内,从而制造出各种独特的效果;此外,直接作用在游客身上的软化效果水系统,需要在效果水产生之前,进行软化处理。各类效果给水系统,均自成系统,各自设置独立的给水设备、管道及附件。

4.9特殊的理念
4.9.1存水弯补水系统的巧妙设计
长期不使用的地漏会有异味产生,国内通常采用自带水封或带磁性密封性能的地漏,也有采用设置多通道地漏的方式解决产生异味的问题,而在有些发达国家存在一种直接采用自来水或中水进行补水的地漏,彻底杜绝了异味的产生。

这种自带补水装置的地漏是指:在地漏水封上部接入一根水管,水管的入水口上设置有电磁阀和真空破坏器,真空破坏器是用于防止水的倒流,电磁阀用于定期补水。这样的装置在美国经常使用,一套补水装置可以同时用于4个地漏。据调研,国内的主题乐园虽然未采用这样的技术,但是这种确保水封不被破坏的技术的确是一种新颖的设计思想,并进而可以推广到针对易干涸存水弯的使用中,从而提高排水系统的使用安全性能及舒适性。

4.9.2湿式报警阀组中水力警铃的设置
国内一直是按照一个湿式报警阀组配置一个水力警铃来设计的,如果湿式报警阀组很多时,水力警铃也会同样很多,相应的管道也很多,之前从未对此提出不同看法或疑义,但与外方设计交流后,发现存在一种不同的设计理念:并非需要一对一配置设计。

水力警铃并非直接用于报警或启动消防设施,消防报警是由电气专业设置的消防报警系统来实施的,而启动消防水泵是由水力警铃之前的压力开关发出信号启动的。水力警铃一般只安装在设备机房附近,大楼内的工作人员都在工作区,无法听到警铃的声响,除非临近设备机房的工作人员才可能听到,但此时大楼内消防报警的广播必定也已经启动。因此国外设计理念给出了很好的说明:水力警铃设置在离设备机房很近的位置,只能通知临近的工作人员,当湿式报警阀组很多时,只要将连接水力警铃的管道连接起来,上面接1个即可,如考虑备用的问题,可以设置2个。这是个极好的建议,虽然国内的主题乐园也未采用这样的技术,但在最传统的设计领域给出了一种建设性的设计理念,非常值得深思。

4.10给排水设计通用特点
(1)除厨房等热水集中用水量较大的区域外,多会在洗手盆等用水器具末端设置自动混合阀,实时控制末端用水温度;为防止儿童、老年游客发生烫伤等事故发生,供游客使用的热水温度均为40 ℃。
(2)卫生间内卫生器具除蹲便器外,均采用后出水的排水方式,满足室内装修的效果;同时后出水管及器具通气立管集中设置在同卫生间贴邻的管道井内,方便维修和管理。
(3)原则上卫生器具均采用器具通气,排水横干管的排水能力得到较大提高,有利于减少排水出户管的数量,进而减少室外检查井的数量,满足室外景观设计要求。
(4)建筑物排水出户管大幅减少,即便无地下室设计,排水支管也在室内地坪下合并连接,合并区域多设在卫生间或厨房等排水管道密集的用房区域地坪下,干管则在公共区域地坪下穿越。
(5)全部选用带自动感应式冲洗阀的卫生器具,节约用水。
(6)园区内一些公共大型建筑物内(如餐厅处),一般会分散设置直饮水装置,供游客饮水。
(7)园区内设计的餐厅基本都没有地下室,因此隔油设施多采用地埋方式设置在室外地坪下。
(8)园区内每个片区都有各自不同的主题,其建筑单体造型各异,且屋面平整度低。雨水排水多采用重力流排水系统,并尽量采用外排水方式结合建筑造型统一设计,减少雨水立管对建筑内部功能区域的影响。对于外立面要求高,无法开设溢流孔的建筑,可另设一套溢流排水系统,提高雨水排水系统的安全性。屋面重力流雨水系统按10年重现期设计,溢流系统按50年重现期设计。

4.11分析与思考
4.11.1游艺设施与建筑物结合的特殊设计要求
大型游艺设施往往与建筑物相结合,空间上高低落差大,室内、室外不断互换场景,空间变化复杂,对给排水及消防系统的管道设计要求很高。不仅要符合我国规范的要求,又要满足设施功能的设计要求,还要满足建筑美观的要求,此时会出现超规范设计的可能,需要专项设计或性能化分析。

主题乐园中的建筑物功能性都很强,不仅造型独特,演绎功能的方式也很特殊。例如,剧院的设计采用了灵活性很强的活动舞台和观众席位的布置方式,对于将来的发展和功能的调整均非常有利,因此,可变化性和适当的预留是非常必要的。

主题乐园中所有的游艺设施都是独特的,甚至是唯一的,工艺设计非常独特。例如,人造假山上会有泉水的模拟设计,假山内需要布置水气、喷雾、滴水等效果的给水系统;类似激流勇进的设施存在大流量输水系统和泵站设计,这要求设计师必须完全掌握工艺要求,才能设计出符合要求的系统。

4.11.2园区节水、节能和环保设计
为节约水资源,园区内应考虑设置集中的中水管网,用于灌溉及冲洗。例如,为充分利用好大量的雨水资源,在主题乐园内可设置一定数量的存蓄河道,雨季时存蓄河道内的雨水排入园区周边的围场河,而围场河水可通过泵闸与中心湖相连,园区可建设大型的水处理厂,采用中心湖水作为水源,处理后出水通过中水管网供园区使用,其水质需满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)要求。

园区供水系统应进行压力控制,每处入户总管上均设置多组减压阀控制水压。

园区所有卫生设施均为国家认可的节水型器具,包括感应式卫生洁具、水龙头等,坐便器采用用水效率等级2级的卫生器具。

每栋建筑物的给水入户总管上均设置水量监测装置,用水量数据传送到园区EMS(能量管理控制中心)集中管理。

因为园区内特殊的主题效果和建筑美观的需要,太阳能集热板的设置几乎没有可能,所以最佳的方式是在园区后勤办公区及外围的酒店区域设置太阳能热水系统。

4.11.3景观水补充水水源的选择
关于水质标准有如下3种:
(1)与人体不接触的观赏性水体:水质处理要求达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)V类标准并且粪大肠菌群应达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)“观赏性景观环境用水水景类”“≤2 000个/L”的要求。
(2)与人体非直接接触的水体:水质处理达到《地表水环境质量标准》IV类标准且粪大肠菌群应按照《城市污水再生利用景观环境用水水质》“娱乐性景观环境用水水景类”“不得检出”的要求。
(3)与人体直接接触的水体:水质要求达到《地表水环境质量标准》III类标准并同时满足《生活饮用水水质标准》(GB 5749-2006)要求。
主题乐园中一般存在大量景观水体,据调研存在与人体不接触、偶尔接触和互动接触3大类。偶尔接触水体是指可能通过飘水、喷溅等方式与游客接触的游艺设施或景观水体;互动接触用水体,是指可以与游客互动、接触的水体,水体水量大小各有差别。按照国内规范,景观水体不得采用市政自来水或地下水,因此只能采用雨水等非传统水源进行补水,同时水体水质应该满足相应的卫生标准。通常主题乐园内大部分水体属于与人体接触的水体,使用雨水等非传统水源补水,难以保证卫生要求。为了主题乐园内水体的卫生安全,这些与人体接触的景观水体可采用城镇给水作为其补水;而与人体不接触的观赏性景观水体设置数量少,实际上也可考虑采用自来水补水。

4.11.4排水系统的通气方式选择
主题乐园开园后客流量很大,而园区内一般不设置专用的大型公共卫生间,只依靠各单体内的卫生间供游客使用。通常,各单体内设置的专供游客使用的卫生间,面积大、器具多、排水管线长,因此卫生器具的使用频率会相当高,对室内排水管网的排水能力也提出了较高要求。

为满足节水的要求,多采用用水效率等级高的卫生器具。例如,目前国内坐便器单次冲水的用水量越来越小,为了保证排污能力,先进的便器多采用负压抽吸的排水方式。这种方式虽然能起到节水的效果,但是对管道内水封的保护有很大影响。同一根排水管上的多个便器同时使用会对管道内气压产生较大波动,传统的末端环形通气管也无法保证多数卫生器具同时使用时排水管道内的气压平衡,所以采用器具通气管的通气形式使每一个卫生器具的存水弯在排水时得到及时的气压补充,防止上下游卫生器具的使用对其产生影响,对排水干管的排水条件也有很大提升,保证污废水顺利排出。

除卫生间外,厨房内的排水系统也采用器具通气形式。厨房内的排水器具以地漏和排水沟为主,而且根据现有国家规范,厨房内上方无法设置排水横管,因此,厨房的器具通气管及汇合通气管均设置于降板内,在降板内汇合后,沿管道井或隔墙内设置立管,伸顶通气。因此,在计算厨房降板高度时需考虑通气横管的高度及坡度。

采用器具通气管后,会间接造成屋面伸顶通气立管数量增多,当建筑物女儿墙高度较低甚至不设女儿墙时,这类伸顶通气立管的位置需要与建筑专业配合,避免对建筑外立面视觉效果产生影响。

4.11.5三维设计技术的应用
主题乐园内建筑物造型特殊,仅采用平面设计,已不能将各个位置的设计内容表达完整,为了在设计过程中尽量减少管道、桥架、风管间的碰撞,表达完整的管道系统,多采用MEP、Revit等三维制图软件,进行三维设计,进而利用navisworks等软件在三维模型中寻找各类管线的碰撞问题,并及时为现场安装提供可视、直接的指导方法。

三维设计实际为各专业间互相提资提供了精确的平台。与传统项目的设计过程不同,首先,三维设计需要在设计时,就确定管道及阀门等设备的安装高度,校核梁底及吊顶标高;其次,在各独立专业完成设计后,还需与其他各专业的设计数据合并在一起,生成完整的三维模型;其后,利用计算机对三维模型内机电管线进行碰撞试验,寻找管线与结构、管线与管线之间的冲突;最后,再回到各独立专业的设计中,对管线进行走向及高度的调整。当管道布置复杂时,三维设计甚至需经过多轮的碰撞及调整才能找出合理的设计方案。最终完成后的三维设计是一个巨大无比的三维设计模型,一个文件甚至包含了土建和机电的所有设计内容。

三维技术不仅运用在室内机电设计,也可以运用于室外管线综合、游艺设施的工艺设计中;可以使设计和施工人员更清晰、直观地了解一些造型复杂、室内标高多变的建筑单体或游艺设施;并将问题在设计阶段就予以解决,从而确保施工质量和进度。


5总结

我国主题乐园的建设在今后较长一段时间内,会是一种常态,这需要更多的设计人员和科研人员对此进行深入细致的研究,在给排水设计领域尤其需要针对游艺设施及具备特殊功能的给排水及消防系统的设计进行钻研,合理选择节水、节能、环保的系统、设备及材料。

同时,在引进国际品牌的主题乐园的过程中,设计人员也应当充分利用与国外同行合作的机会,将国外先进的设计经验和理念,引用至国内的设计中,化腐朽为神奇,在传统的给排水设计领域耕耘出一片新的天地。



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11周年站庆

发表于 2017-7-13 12:17:00 |显示全部楼层
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发表于 2017-8-31 10:21:55 |显示全部楼层
非常详细的讲解主题公园的给排水专业设计,好文值得收藏!

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hitlpc  感谢楼主无私分享  详情 回复 发表于 2017-8-31 16:29

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huahuocanlan_2013 发表于 2017-8-31 10:21
非常详细的讲解主题公园的给排水专业设计,好文值得收藏!

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