呂 永 哲

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

忻州大劇院給排水設(shè)計概述

呂 永 哲

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

以忻州大劇院工程為例，結(jié)合劇院的工程特點，對劇院室內(nèi)生活給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)等設(shè)計方法進行了研究，并提出了排水設(shè)計中控制環(huán)境噪聲和保持環(huán)境衛(wèi)生的措施，以期為同類型建筑的給排水設(shè)計提供參考。

劇院，給水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)，環(huán)保，衛(wèi)生

1 工程簡介

忻州大劇院(忻州藝術(shù)中心)位于忻州市鳳棲街以南，幕山路以東。其主要功能由1 326座大劇場、580座小劇場、540座影城、群藝館、展覽大廳及首層周邊商業(yè)等組成。本工程總建筑面積72 211.52 m2，建筑高度51.28 m。

本工程設(shè)計范圍為大劇院室內(nèi)生活給水工程、排水工程(包括生活排水和雨水)、熱水工程、飲水供應工程和消防工程。

2 系統(tǒng)設(shè)置

1)生活給水系統(tǒng)。

本工程由城市自來水作為生活用水的水源，目前城市自來水可提供的供水壓力為0.25 MPa，新水廠(坪上水廠)投入運行后供水壓力可達0.4 MPa，其水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》的要求。本工程中自基地北側(cè)鳳棲街的DN900和西側(cè)幕山路的DN800的市政給水管分別接出一條DN200的給水引入管，經(jīng)總水表后接入用地紅線內(nèi)，供給本工程的室內(nèi)、室外生活和消防用水。

結(jié)合本工程的功能組成特點和劇場類建筑的用水要求，本工程采用分區(qū)生活給水供水系統(tǒng)，由市政給水管網(wǎng)直接供給11.600 m標高層及以下各層的低區(qū)用水，而17.600 m標高層及以上各層的高區(qū)用水則采用市政給水管網(wǎng)—疊壓工頻供水設(shè)備—高位水箱聯(lián)合供水的供水方式，既充分利用了市政給水管網(wǎng)的余壓，又保證了室內(nèi)各用水點的壓力穩(wěn)定。

在40.800 m標高層的水箱間內(nèi)設(shè)有兩座有效容積各為15 m3的高位生活水箱，在-5.000 m標高層的高區(qū)生活給水設(shè)備間設(shè)有由供水泵兩臺、穩(wěn)流罐一個和防負壓裝置等組成的疊壓工頻供水設(shè)備。供水設(shè)備的啟閉由四座高位水箱(包括兩座消防水箱)內(nèi)的水位聯(lián)合控制，其中一座水箱的水位降至啟泵水位時供水設(shè)備啟動，所有水箱水位上升到最高水位時供水設(shè)備停運。每座水箱進水管上均裝設(shè)電動閥，其內(nèi)水位上升到最高水位時電動閥自動關(guān)閉，水泵停運的同時所有電動閥自動打開。所有水箱均設(shè)有水位監(jiān)視和溢流報警裝置，其信號傳至消防控制中心。

2)排水系統(tǒng)。

根據(jù)城市排水體制規(guī)劃，本工程中生活排水與雨水分流排出。

生活廢水與生活污水合流排至室外污水管道，經(jīng)室外化糞池處理后，通過一條DN300的污水管排入基地西側(cè)幕山路市政污水管道(臨基地側(cè))。

為了保證室內(nèi)生活污水排水暢通并且控制室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生及噪聲處于良好水平，本工程中室內(nèi)生活排水系統(tǒng)均設(shè)通氣系統(tǒng)，分別設(shè)伸頂通氣管、主(副)通氣立管和環(huán)形通氣管。

值得一提的是，在本工程中，由于首層周邊布置有環(huán)形商業(yè)用房且首層室內(nèi)布置有零散的公共衛(wèi)生間，導致有很長的一段(60 m左右)排水橫干管在室內(nèi)埋地敷設(shè)，更棘手的是，沿線還有許多公共衛(wèi)生間的排水支管接入，這就帶來了管道清通和支管接入方面的困難。依據(jù)國家規(guī)范《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(2009年版)4.5.12條的規(guī)定，在DN150排水橫管的直線管段上設(shè)置清掃口時的最大間距為10 m，設(shè)置檢查口時的最大間距為15 m，并且按照4.5.14條的規(guī)定，埋地橫管上設(shè)置檢查口時，檢查口應設(shè)在磚砌的井內(nèi)。也就是說，在這條排水橫干管上需要至少設(shè)置6個清掃口或4個檢查口(帶井)，這種情況下，在埋地橫干管上設(shè)置如此多的清掃口或檢查口，不但影響室內(nèi)地面的美觀，而且也不利于管道的清通和支管的接入。經(jīng)過對多個方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，依據(jù)國家規(guī)范《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(2009年版)4.5.14第2條備注的規(guī)定，可采用密閉塑料檢查井替代埋地橫管上的檢查口，而4.5.3條規(guī)定，DN150排水橫管上的檢查井的間距不宜大于30 m，也就是說，在此條埋地橫干管上只需設(shè)置2個密閉塑料檢查井即可滿足相關(guān)規(guī)范的要求，這樣既最大限度的降低了對室內(nèi)地面美觀的影響，又方便了管道的清通和支管的接入。此處需要特別注意的是，室內(nèi)設(shè)置的密閉塑料檢查井需要設(shè)通氣管與室內(nèi)通氣立管相連通。

根據(jù)本工程的屋面形式及平面布置，屋面雨水采用87斗內(nèi)排水系統(tǒng)排至室外雨水管道，會同由雨水口收集的地面雨水，經(jīng)兩條雨水管分別排入基地北側(cè)鳳棲街和西側(cè)幕山路市政雨水管道(臨基地側(cè))。

本工程中屋面雨水計算采用的參數(shù)如下：重現(xiàn)期P=50年，降雨歷時t=5 min，屋面徑流系數(shù)Ψ=0.95。

3)生活熱水系統(tǒng)。

根據(jù)項目投資計劃，本次設(shè)計未設(shè)生活熱水系統(tǒng)，但按照劇院功能要求，為將來設(shè)置生活熱水系統(tǒng)預留了電源，并提出了相應施工安裝技術(shù)要求。

本工程中采用設(shè)于每個供應生活熱水房間附近電加熱間內(nèi)的電熱水器供應生活熱水，供水溫度為60 ℃，供應范圍為貴賓室衛(wèi)生間洗手盆和演員化妝間洗面盆，在演出和開會期間供應生活熱水。在供熱水前1 h啟動電熱水器。生活熱水采用機械循環(huán)系統(tǒng)，熱水循環(huán)水泵的啟、停由設(shè)于熱水循環(huán)水泵吸水口前回水管上的電接點溫度計自動控制，啟泵溫度為50 ℃，停泵溫度為55 ℃。

4)飲水供應系統(tǒng)。

本工程中在±0.000 m，6.300 m和11.600 m標高層設(shè)置電加熱開水器供應開水和直飲水，開水供水溫度為100 ℃。

5)消防系統(tǒng)。

按照有關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，本工程按同一時間一次火災進行消防設(shè)計。結(jié)合本建筑的功能組成和火災特點，本工程設(shè)有室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)、濕式自動噴水系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、防護冷卻水幕系統(tǒng)、微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)和滅火器。

在-5.000 m標高層的專用消防水池、水泵房內(nèi)集中設(shè)有消防貯水池和各消防給水系統(tǒng)加壓泵以及濕式自動噴水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)的三套穩(wěn)壓裝置。消防貯水池總有效容積為1600 m3，分設(shè)兩格，每格有效容積800 m3。各消防給水系統(tǒng)均選用兩臺加壓泵，一用一備，且各消防給水系統(tǒng)的兩臺加壓泵分別從兩個消防貯水池吸水。

另有兩座消防專用水箱設(shè)于屋頂水箱間內(nèi)，每座消防水箱有效容積為37.5 m3(其中貯存消防用水25 m3，冷卻塔補水12.5 m3)。

室內(nèi)各消防給水系統(tǒng)均按照各自的消防用水量配置規(guī)定數(shù)量的自帶安全閥、單流閥和閘閥的室外地下式水泵接合器，水泵接合器按每組每個消防給水系統(tǒng)最多兩個進行分組設(shè)置，每組水泵接合器周邊15 m～40 m范圍內(nèi)設(shè)置兩個室外地下式消火栓。單個室外消火栓、水泵接合器的流量均為10 L/s～15 L/s。

消防水池和消防水箱設(shè)有水位監(jiān)視和溢流報警裝置，其信號連同消防水泵運轉(zhuǎn)信號均傳至消防控制中心。消防水泵應保證在火警后30 s內(nèi)啟動。

a.室外消火栓系統(tǒng)。本工程中室外消火栓采用低壓制系統(tǒng)，從基地北側(cè)鳳棲街和西側(cè)幕山路市政給水管分別引入一條DN200供水管，沿本建筑周邊布置成環(huán)狀管網(wǎng)。由于在新水廠(坪上水廠)投入運行前，市政給水管網(wǎng)不能滿足室外消防用水的水量、水壓要求，所以室外消防用水量由室外消防供水泵自水池抽水提供；新水廠(坪上水廠)投入運行后，由市政給水管直接供水。室外和11.600 m標高層平臺消防車道邊均按規(guī)范要求設(shè)置室外地下式消火栓，每個消火栓設(shè)有DN100和DN65栓口各一個。室外消火栓、閥門、消防水泵接合器等設(shè)置地點應設(shè)置相應的永久性固定標識。

b.室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。本工程中室內(nèi)消火栓采用臨時高壓制系統(tǒng)，系統(tǒng)豎向不分區(qū)，管網(wǎng)立體成環(huán)布置。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)加壓水泵2臺，一用一備，另設(shè)隔膜式氣壓罐穩(wěn)壓裝置1套、水泵接合器4套。除不宜用水撲救的部位外，室內(nèi)分層、分防火分區(qū)均按規(guī)范要求設(shè)置室內(nèi)消火栓，并保證有兩股不小于13 m的充實水柱同時到達室內(nèi)任一部位，且消火栓間距不大于30 m。消火栓均設(shè)于組合式消防柜內(nèi)，每個組合式消防柜內(nèi)設(shè)DN65消火栓一個，長25 m的DN65襯膠麻織水帶一條，QZ19水槍一支，DN25消防自救卷盤一套，按鈕、指示燈各一個。平時室內(nèi)消火栓系統(tǒng)壓力由屋頂水箱和穩(wěn)壓裝置保持，火災時管網(wǎng)水壓下降自動控制加壓水泵啟動，同時，消防柜、消防泵房和消防控制中心處均可手動啟動消防加壓泵并報警，加壓泵啟動后，反饋信號至消火栓和消防控制中心處，同時穩(wěn)壓裝置停止工作。消防結(jié)束后由消防泵房或消防控制中心處手動停加壓泵，并且需要手動恢復穩(wěn)壓裝置運行功能。

c.濕式自動噴水系統(tǒng)。本工程中濕式自動噴水系統(tǒng)采用臨時高壓制，報警閥前水源側(cè)管網(wǎng)環(huán)狀布置，報警閥后系統(tǒng)側(cè)管網(wǎng)枝狀布置。濕式自動噴水系統(tǒng)設(shè)15套濕式報警閥組、4套水泵接合器、2臺加壓水泵(一用一備)，另設(shè)隔膜式氣壓罐穩(wěn)壓裝置1套。除不宜用水撲救和凈空高度大于12 m、已設(shè)置其他自動滅火系統(tǒng)空間外，其余部位(包括觀眾廳吊頂內(nèi))均按規(guī)范要求設(shè)置濕式自動噴水系統(tǒng)。凈空高度不大于8 m的-5.000 m標高層、-8.700 m標高層、舞臺柵頂上部、天橋下部、展覽大廳、周邊商業(yè)均按中危險Ⅱ級設(shè)計，其余部位按中危險Ⅰ級設(shè)計。每套報警閥控制噴頭數(shù)不超過800個。汽車庫、設(shè)備用房、物資儲藏間及設(shè)置電伴熱進行防凍保溫的部位，采用72 ℃溫級的易熔合金直立型噴頭，柵頂上部及吊頂內(nèi)采用標準響應直立型玻璃球閉式噴頭，其他部位均采用快速反應玻璃球閉式噴頭。玻璃球閉式噴頭除舞臺柵頂上部、天橋下部為79 ℃溫級外，其余均為68 ℃溫級。

平時濕式自動噴水系統(tǒng)壓力由屋頂水箱和穩(wěn)壓裝置保持，火災時噴頭破裂噴水，管網(wǎng)水壓下降，報警閥動作，敲響水力警鈴，壓力開關(guān)報警并直接啟動水泵，同時，消防泵房和消防控制中心處均可手動啟動消防加壓泵并報警，加壓泵啟動后，反饋信號至消防控制中心處，同時穩(wěn)壓裝置停止工作。消防結(jié)束后由消防泵房或消防控制中心處手動停加壓泵，并且需要手動恢復穩(wěn)壓裝置運行功能。

d.雨淋系統(tǒng)。本工程中雨淋系統(tǒng)采用臨時高壓制，雨淋報警閥前水源側(cè)管網(wǎng)環(huán)狀布置，報警閥后系統(tǒng)側(cè)管網(wǎng)枝狀布置。雨淋系統(tǒng)共設(shè)16套雨淋報警閥組、8套水泵接合器和2臺加壓水泵(一用一備)。大劇場、小劇場的主臺、側(cè)臺、后舞臺葡萄架下部以及布景庫均按規(guī)范要求按嚴重危險Ⅱ級設(shè)置雨淋系統(tǒng)，雨淋系統(tǒng)選用大口徑開式噴頭，噴頭流量系數(shù)K=115。根據(jù)劇場建筑火災特點，為便于觀察和操作，雨淋閥(包括水幕系統(tǒng)的雨淋閥)集中設(shè)于舞臺和布景庫附近的專用雨淋閥間內(nèi)。平時雨淋報警閥前管網(wǎng)中的壓力由屋頂水箱保持，發(fā)生火災時雨淋系統(tǒng)的控制方式為：在演出期間，由雨淋閥間的值班人員緊急開啟對應雨淋閥處的手動快開閥，雨淋閥開啟，壓力開關(guān)動作，自動啟動雨淋系統(tǒng)加壓泵；在非演出期間，由對應保護區(qū)的空氣采樣自動報警裝置探測到火災后發(fā)出信號并確認，打開該保護區(qū)對應雨淋閥處的電磁閥，雨淋閥開啟，壓力開關(guān)動作，自動啟動雨淋系統(tǒng)加壓泵。雨淋系統(tǒng)加壓泵啟動后向消防控制中心發(fā)出聲光信號，消防控制中心可手動遠傳開啟雨淋閥。消防控制中心和消防泵房均可手動啟停雨淋系統(tǒng)加壓泵。

e.防護冷卻水幕系統(tǒng)。本工程中防護冷卻水幕系統(tǒng)采用臨時高壓制，報警閥前水源側(cè)管網(wǎng)環(huán)狀布置，報警閥后系統(tǒng)側(cè)管網(wǎng)枝狀布置。防護冷卻水幕系統(tǒng)設(shè)2套雨淋報警閥組、4套水泵接合器和2臺加壓水泵(一用一備)。大劇場主舞臺臺口、主舞臺與后臺交界處設(shè)置的鋼質(zhì)防火幕上部的主舞臺側(cè)均按規(guī)范要求設(shè)防護冷卻水幕系統(tǒng)。防護冷卻水幕系統(tǒng)采用水平雙縫隙式水幕噴頭，噴頭流量系數(shù)K=60。平時水幕系統(tǒng)的雨淋報警閥前管網(wǎng)中的壓力由屋頂水箱保持，發(fā)生火災時水幕系統(tǒng)的控制方式為：在演出期間，當鋼質(zhì)防火幕手動下降時，水幕雨淋閥處的值班人員緊急開啟對應雨淋閥處的快開閥，雨淋閥開啟，壓力開關(guān)動作，自動啟動水幕系統(tǒng)加壓泵；在非演出期間，水幕系統(tǒng)的自動控制與鋼質(zhì)防火幕聯(lián)鎖，防火幕自動下落的同時，自動開啟對應雨淋閥處的電磁閥，雨淋閥開啟，壓力開關(guān)動作，自動啟動水幕系統(tǒng)加壓泵。水幕系統(tǒng)加壓泵啟動后向消防控制中心發(fā)出聲光信號，消防控制中心可手動遠傳開啟雨淋閥。消防控制中心和消防泵房均可手動啟停水幕系統(tǒng)加壓泵。

f.微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)。本工程中微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)采用臨時高壓制，管網(wǎng)環(huán)狀布置。微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)設(shè)2套水泵接合器、2臺加壓水泵(一用一備)，另設(shè)隔膜式氣壓罐穩(wěn)壓裝置1套。室內(nèi)凈空高度超過12 m的高大空間設(shè)置微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)進行保護，每臺裝置出水量5 L/s，工作壓力0.6 MPa，最大射程32 m，按兩股水射流同時到達保護區(qū)的任一部位進行設(shè)計。平時微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力由屋頂水箱和穩(wěn)壓裝置保持，火災時，系統(tǒng)在接收到火警信號后，自動進行掃描并鎖定火源，然后自動啟動微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)加壓泵，同時開啟電磁閥進行噴射滅火，水流指示器將出水信號反饋至消防控制中心，同時穩(wěn)壓裝置停止工作。微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)具有自動控制、消防控制中心手動控制和現(xiàn)場手動控制三種控制方式，其中最優(yōu)先的是現(xiàn)場手動控制方式。

g.氣體滅火系統(tǒng)。本工程采用IG541氣體滅火系統(tǒng)，共設(shè)3個全淹沒組合分配系統(tǒng)，21個保護區(qū)，1個貯瓶間。消防控制中心、聲光控制室、舞臺機械控制室、功放室、變電站等不宜用水撲救的房間采用IG541氣體滅火系統(tǒng)進行保護，滅火設(shè)計濃度42%。IG541氣體滅火系統(tǒng)有自動控制、手動控制和應急機械啟動三種控制方式：自動控制——每個保護區(qū)設(shè)兩套探測回路，當其中一路報警后，該保護區(qū)的警鈴動作；當另一路報警后，該保護區(qū)的聲光報警器動作，根據(jù)需要經(jīng)30 s延時或不延時，關(guān)閉保護區(qū)開口部位，鋼瓶上的瓶頭閥電啟動器及相應保護區(qū)的選擇閥電啟動器被控制器啟動，IG541氣體被輸送到火災區(qū)進行滅火，同時安裝在管道上的壓力開關(guān)被氣流驅(qū)動，將滅火信號反饋至滅火控制器或消防控制中心。手動控制——當發(fā)現(xiàn)火災時，打開保護區(qū)門外的緊急啟動開關(guān)，系統(tǒng)將無延時，直接釋放IG541氣體進行滅火。應急機械啟動——若所有電器操作失效，也可手動啟動相應保護區(qū)瓶頭閥手動啟動器和火災區(qū)的選擇閥手動啟動器，進而釋放IG541氣體進行滅火。

h.滅火器。本工程中組合消防柜內(nèi)均設(shè)有手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。劇場的舞臺及后臺和展覽大廳按嚴重危險級布設(shè)，劇場觀眾廳、汽車庫等其他部位按中危險級布設(shè)。

3 環(huán)保與衛(wèi)生

劇場建筑作為建設(shè)標準較高的一類公共建筑，其對給排水設(shè)計中控制環(huán)境噪聲和保持環(huán)境衛(wèi)生及保證水質(zhì)安全也提出了較高的要求，據(jù)此，本工程設(shè)計中采取了如下措施：

1)生活水泵機組、消防穩(wěn)壓裝置及其進出水管均采取相應的減振隔振措施，穩(wěn)壓裝置設(shè)于-5.000 m標高層，以降低水泵運行時產(chǎn)生的噪聲對建筑室內(nèi)環(huán)境的影響。

2)屋頂生活水箱、消防水箱均設(shè)置自潔消毒裝置，以保證水箱內(nèi)的水質(zhì)安全。

3)公共衛(wèi)生間的小便器采用紅外線控制感應沖洗閥，洗手盆采用紅外線控制感應水龍頭，以提高建筑內(nèi)用水的衛(wèi)生條件，同時也可以取得較好的節(jié)水效果。

4 結(jié)語

劇場建筑由于其本身具有功能構(gòu)成多樣、結(jié)構(gòu)復雜、設(shè)計標準高、人員密集且火災危險性大等特點，其給排水系統(tǒng)設(shè)計是一項龐大且復雜的工程。本文就忻州大劇院的給排水系統(tǒng)設(shè)計進行了簡單的介紹，其中難免有紕漏與不足之處，還望同行們可以及時進行批評指正。

[1] JGJ 57—2000/J67—2001，劇場建筑設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50015—2003，建筑給水排水設(shè)計規(guī)范(2009年版)[S].

[3] GB 50016—2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[4] GB 50045—95，高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(2005年版)[S].

[5] GB 50084—2001，自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(2005年版)[S].

[6] GB 50370—2005，氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[7] GB 50140—2005，建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范[S].

[8] GB 50067—97，汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范[S].

[9] DB 34/T608—2006，微型自動掃描滅火裝置系統(tǒng)設(shè)計、施工與驗收規(guī)范[S].

Brief introduction of water supply and drainage design of the Xinzhou Theater

Lv Yongzhe

(ShanxiArchitecturalDesignandResearchInstitute，Taiyuan030013，China)

Taking the project of Xinzhou Theater as the example, the paper researches the design methods for indoor daily water supply system, the drainage system, and heating system by combining with its engineering features, and points out the measures to control the environment noise and maintain environment hygeine in the drainage design, so as to provide reference for the water-supply and drainage design of similar buildings.

theater, water-supply system, drainage system, environment protection, hygeine

2014-07-26

呂永哲(1983- )，男，碩士，助理工程師

1009-6825(2015)10-0132-03

TU992

A