中学给排水设计若干问题研究

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0引言

随着中国城镇化发展，城市人口增速较快，为解决学生学位问题，近几年各地政府大力兴建各级学校。学校的给排水系统设计的合理性、安全性与建筑的实际使用功能息息相关，因而在设计过程中需要不断优化中学校园建筑给排水设计，如何合理地设计学校给排水系统变得尤为重要。消防设计水量的准确、设备和管道布置的合理性，是设计过程中的重点，可以使学生处于安全绿色环境内进行学习。但现阶段中学校园建筑给排水设计中仍存在一定问题，需要采用高效可行的措施对这些问题加以优化与完善，进而提高设计质量。

1工程概况

本工程规划总用地面积为67097.7m2，总建筑面积为80000m2，地上总建筑面积为66000m2，地下室建筑面积：14000m2。地上部分为6栋单体建筑：其中1号楼为行政综合楼，地上6层，消防建筑高度23.8m，主要功能为：报告厅、卫生保健室、设备房、电子阅览室、行政办公室、教学办公室等。2号楼为实验楼，地上6层，消防建筑高度23.8m，主要功能为：生物探究室、化学探究室、化学实验室、生物实验室、物理探究室、物理实验室、仪器室、准备室等。3、4号楼为教学楼，地上6层，消防建筑高度23.50m，主要功能为：架空活动、合班教室、普通教室、年段办公室等。5号楼为体育馆，地上2层，消防建筑高度20.10m，主要功能为：游泳池、室内体育馆、体育器材室、设备房等。6号楼（6A、6B）为学生宿舍楼，地上10层，消防建筑高度37.80m，主要功能为：一层为厨房、食堂，2～10层为宿舍和自习室。地下室为车库和设备用房。

2学校宿舍楼的冷热给水管系统及管道布置

随着人们生活水平的提高，近几年新建的学生宿舍多数为独立卫生间。宿舍楼最常见的布置方式是居住区靠近走道，卫生间布置在阳台，宿舍的床位为上下铺或者上床下桌的布置方式。如今家长和学校也更关注学生在宿舍生活的安全性和舒适性。设计前期阶段也听取建设单位的意见，给水管道应尽量避免出现在宿舍居住区内，减少安全隐患。本项目热水采用空气源热泵为热源的集中供热热水系统

屋面设置热水箱、空气源热泵和加压泵，冷水和热水分区一致[1]。屋面放置空气源热泵和热水加压泵的位置需避开宿舍居住区，布置在公共走道的上方。对于宿舍的给水管道布置做了两个方案，比较给水系统分区和管道布置合理性与安全性。方案一：2～6层为加压一区，采用下行上给的供水方式；7～10层为加压二区，采用上行下给的供水方式，热水分区与冷水一致。为了让给水管道不穿或少穿宿舍区，加压一区的给水横管在首层（餐厅）与供2～6层各立管连接，热水回水管在六层连接汇集；加压二区的给水横管在屋面与供7～10层各立管连接，热水回水管在七层连接汇集。方案一热水系统示意图如图1所示：方案二：2～10层为加压供水，采用上行下给的供水方式，热水分区与冷水一致。为了让给水管道不穿宿舍区，冷热水主管在屋面与各立管连接，热水回水管在首层连接汇集。方案二热水系统示意图如图2所示。方案一分区较方案二更为合理，系统比较节能，2～6层的宿舍热水可以利用屋顶热水箱的静水压力供水。但是加压一区和加压二区的热水回水管会分别敷设在六层和七层，无法避免横穿宿舍居住区。热水管暴露在宿舍中，考虑到热水管的漏水检修和学生在不知情的情况下，会碰触热水管，存在较大的安全隐患。建设单位也有要求，需尽量避免热水管道横穿宿舍的情况。设计过程中也有考虑让建筑专业配合在宿舍的墙角做局部吊顶，来隐藏横穿宿舍的热水管，此方案方案二给水系统为一个加压区，相比于方案一较不节能，2～10层的热水均经过屋顶的热水加压泵加压供水，2～6层的热水给水支管上再设置支管减压阀，让阀后压力满足设计要求。方案二的优点是可以在不花大代价的前提下，避免所有的冷热水管道横穿宿舍居住区，大大提高了宿舍的安全性，消除安全隐患[2-4]。冷热水分区满足规范要求，同时系统为一个分区，也节省了一部分管材，节省造价。最后多方综合比较，设计选择了方案二的布管方式与给水分区形式。在设计中不仅需要考虑系统的合理性、经济性，更应注重后期实际使用人群的安全性。设计过程中应想办法规避存在安全隐患的地方，在学校设计中，安全第一始终放首位，在满足安全的情况下，再考虑优化系统，让系统更节能、更经济。

3化学实验室给水系统减压设计

中学的化学实验室是老师开展化学实验教学，学生进行科学活动，提高科学素质的重要场所。化学实验中常见的试剂有酸和碱，有较强的腐蚀性。为了避免化学实验室由于水嘴出水压力较高，造成实验室用水时发生溅水现象。实验室的水嘴需要一个较为稳定的压力，利于学生的使用安全[5]。根据《中学建筑设计规范》中10.2.5条“当化学实验室给水水嘴的工作压力大于0.02MPa，急救冲洗水嘴的工作压力大于0.01MPa时，应采取减压措施”[6]设计常见的减压措施有设置减压阀和稳压水箱。

3.1减压阀

减压阀的工作原理是通过改变节流面积，将其稳定至设定的出口压力，并能保证在进水压力不断变化的情况下，保持出口压力值在一定范围内。化学实验室水嘴要求的压力值要求相对稳定，若采用减压阀宜选用可调式减压阀。根据《建筑给水减压阀应用设计规程》中4.3.1条规定可调式减压阀阀后压力最高值和最低值（MPa），如表1所示：由此可见，可调式减压阀的最小阀后压力均为0.05MPa，达不到化学实验室的要求。还有减压阀的进口压力不应小于出口压力加0.2MPa。建筑专业通常将化学实验室布置在教学楼的首层，一般情况下化学实验给水为市政压力直接供给。若采用减压阀加压需考虑减压阀前的水压是否能达到要求。

3.2稳压水箱

化学实验室水嘴和急救冲洗水嘴的压力要求不同，可以设置两个大小和高度不同的稳压水箱，分别向实验室水嘴和急救冲洗水嘴供水。以某化学实验室为例：实验室中布置了14个双联水嘴和一个急救冲洗水嘴，化学实验室层高4.5m。实验室水嘴稳压水箱底的安装高度h，水嘴（下部）安装高度为1.0m。实验室水嘴稳压水箱底的安装高度为3.5m，急救冲洗水嘴稳压水箱底的安装高度用同样的方法计算，水箱底安装高度为2m。稳压水箱可以通过设置水箱的高度来调节末端用水点位的出水压力，与减压阀相比，可以满足化学实验室水嘴出水压力的要求。设计中，不能一味地追求简便，采用减压阀减压。需要了解各种产品的性能，使用要求，在特定的情况下能否达到设计要求[7-8]。合理选择各种设备和新技术，来提升设计的成果。

4消防用水量的确定及问题分析

4.1消防用水量的确定

本项目一起火灾最大消防用水量发生在宿舍楼中，消防用水量如表2所示：本工程室内外消防用水量为648m3。室内消火栓系统由地下室消防泵房内室内消火栓给水泵（一用一备）供水，水泵流量30L/s，扬程为88m。系统不分区。喷淋系统由设在地下室消防泵房内喷淋给水泵（一用一备）供水，水泵流量为40L/s，扬程为90m。系统不分区。宿舍楼屋顶设36m3消防水箱，设置增压稳压设备。

4.2学校宿舍楼室内消防用水量确定的分析

本项目一起火灾最大消防用水量发生在宿舍楼中。宿舍楼建筑高度为37.8m，宿舍楼建筑定性为关键。由于设计人员的疏忽，经常将建筑高度大于24m，小于等于50m的学校宿舍定性为二类高层公共建筑。室内消火栓设计流量为20L/s，高位消防水箱有效容积为18m3，与准确的消防用水量相差较大。设计中容易将该类型建筑按照普通宿舍楼去定性消防。根据《建筑设计防火规范》5.1.1中大于24m的“重要公共建筑”为一类高层公共建筑。《建筑设计防火规范》

2.1.3条条文解释中对重

要公共建筑做了说明，其中包括“规模较大的中学校园教学楼、宿舍楼”[9]。由此可见，学校建筑中大于24m小于等于50m的宿舍楼建筑定性为一类高层公共建筑，其室内消火栓设计流量为30L/s，高位消防水箱有效容积为36m3[10]。建筑定性的正确与否，直接关乎着消防用水量的取值，也关乎着整个项目的消防安全。消防无小事，设计人员在设计过程中，需与建筑专业紧密配合，确保建筑的定性无问题，最后才能保证消防用水量的准确取值，保证建筑的消防安全。

5宿舍喷淋平面布置及问题分析

本项目宿舍阳台为封闭阳台，阳台的喷淋支管按常规做法也会横穿宿舍居住区。为了避免喷淋支管横穿或减少横穿宿舍居住区的情况。在喷淋布置的前期工作中，提出了两个方案进行比较。宿舍的阳台区域，被走道、疏散楼梯和电梯厅分割成5个成片的区域。方案一：为了避免喷淋支管完全不出现在宿舍中，设计考虑在每个区域的阳台单独设置喷淋立管和水流指示器，让阳台区域的喷淋独立成一系统，不与公共区域的喷淋合用。方案二：让喷淋支管减少横穿宿舍，在每个阳台成片的区域中，选择一间宿舍敷设喷淋支管，连接该范围阳台的喷淋。将喷淋支管对宿舍的影响降为最低。方案一可以让宿舍居住区完全不出现喷淋支管，宿舍的管线布置效果最好。但是两个塔楼每层增加了10个水流指示器和10根喷淋立管和末端试水阀，对造价影响较大，且增加了系统的复杂性，也大大增加了后期物业维护喷淋系统的工作量。方案二影响一小部分的宿舍，喷淋管道穿梁贴板顶敷设。穿宿舍的喷淋支管管径控制在DN50，喷淋支管贴着墙角布置，让管道对宿舍的空间影响最小。综合比较两个方案，最后选择方案二。方案二在不增加造价的情况下，让管线对宿舍的影响降为最低，每层有五间宿舍墙角出现喷淋支管。校方也同意该方案，和通常每间宿舍都布置的方案比较会合理很多。阳台喷淋布置的时候还有需要注意的地方，宿舍卫生间布置在阳台，卫生间的隔墙让建筑专业不用砌到顶，这样可以减少每个阳台的喷头个数，同时减小喷淋支管的管径。

6结语

通过该项目的给排水设计，笔者总结提出了若干学校给排水设计中的注意要点和应对措施。给排水管道布置要合理、美观，设计中尽可能想办法消除各种安全隐患。化学实验室的给水在设计过程中不能一味地用减压阀去减压，实际可调式减压阀的阀后压力满足不了化学实验室的水嘴出水压力要求。可以采用设置稳压水箱来解决化学实验室中给水压力过大的问题。学校建筑中若出现高层，特别是学校宿舍楼需注意它的建筑定性，这往往是设计过程中容易有疏漏的地方。消防系统为给排水设计的重中之重，消防时的各个系统，最终均要通过水为介质达到灭火的要求。可见一个项目消防用水量取值准确性是非常重要的，设计过程中设计人员还是要引起重视。消防系统设计中，要结合不同建筑的不同功能特点合理设计，在保证供水系统可靠的前提下，使整个供水系统合理、简洁、经济。

最后设计人员应结合实际情况，确保设计方案的科学性与合理性，提高设计质量与成果。设计人员应制订行之有效的策略，强化中学校园建筑给排水设计工作，提高建筑质量，将其建筑价值充分发挥出来，为中学生提供良好的学习与生活环境。

参考文献

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作者:罗荣嵘 单位:厦门天华建筑设计有限公司