工廠和民用建筑給排水設(shè)計體會與總結(jié)完成版

工廠和民用建筑給排水設(shè)計體會與總結(jié) 信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院有限公司 白登明筆者從事工廠和民用建筑給排水工程設(shè)計十多年，完成的設(shè)計項目達一百多項，項目客戶包括歐美、日本、韓國、臺資、國內(nèi)等企業(yè)及研究所，絕大部分為工廠項目，少數(shù)有高層民用建筑。不同國籍客戶會有不同的設(shè)計要求、不同的喜愛偏好、不同的工程習慣，不同行業(yè)客戶又有不同的行業(yè)特點與要求，民用建筑又有不同于工廠建筑的要求與特點，每參與一個項目就是一次學習與增長見識的機會，每完成一個項目都會有不同的體會和提高。以下是筆者對十多年給排水設(shè)計工作的體會與總結(jié)，希望能與業(yè)中同仁一起交流探討、共同提高，其中有的觀點不一定成熟，甚至可能是不正確的，歡迎多予批評指正。 （一）室內(nèi)消火栓保護半徑的數(shù)值是可變的室內(nèi)消火栓保護半徑的確定，是室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計最基本最常用的技術(shù)和工作程序。大家都知道，消火栓保護半徑計算公式為：R=Ld+ LsLd水帶敷設(shè)長度(m)，配用25m水帶時，Ld=250.8=20mLs水槍充實水柱在平面上的投影長度(m)Ls=cosq.Sk=cosq.(H1-H2)/sinq=ctgq.(H1-H2)Sk水槍充實水柱長度(m)q 水槍上傾角H1室內(nèi)最高著火點離地面高度(m)H2水槍噴嘴離地面高度(m)，一般取1m因絕大多數(shù)情況下，消火栓流量需滿足5L/s，對應19mm直流水槍的充實水柱為11.4m，水槍上傾角45時其充實水柱垂直投影長度為8.06m，可滿足9.0m層高建筑的滅火要求，這種情況下，最大Ls=S2k-(H1-H2)21/2=11.42-(H1-1)21/2。當建筑層高大于9.0m時，出于盡量降低水槍處操作壓力的考慮，一般水槍上傾角采用45到60，層高超過13.0m的廠房水槍上傾角最好采用60，這時Ls=ctgq.(H1-H2)。室內(nèi)消火栓保護半徑參考值水槍上傾角455060建筑層高H1充實水柱Sk (m)最大保護半徑R(m)Sk 值(m)保護半徑R(m)Sk 值(m)保護半徑R(m)Sk 值(m)保護半徑R(m)4.0m11.4030.99/5.0m11.4030.67/6.0m11.4030.24/7.0m11.4029.69/8.0m11.4029.00/9.0m11.4028.12/10.0m/12.7329.0011.7527.5511.4025.7011.0m/14.1430.0013.0528.3911.5425.7712.0m/15.5531.0014.3629.2312.7026.3513.0m/16.9732.0015.6630.0613.8526.9214.0m/16.9730.9015.0127.5015.0m/16.1628.08水槍充實水柱長度、壓力、流量對應數(shù)據(jù)19mm直流水槍的充實水柱長度、壓力、流量對應數(shù)據(jù)充實水柱Sk(m)11.412.012.513.013.514.015.015.516.017.0水槍噴嘴處壓力(m)15.717.018.520.522.524.527.029.532.533.5流量（L/s）5.05.25.45.76.06.26.56.87.17.5從上表中可見，太大的充實水柱長度是不可取的，充實水柱長度17m時，水槍噴嘴壓力高達33.5m，消防隊員操作時已比較困難，所以層高超過12.0m廠房，水槍上傾角宜采用60，這樣可降低要求的充實水柱長度，減小消防隊員操作難度。（二）冷卻塔系統(tǒng)設(shè)計中應注意的一些問題1.不設(shè)集水池的多臺冷卻塔并聯(lián)使用時，各塔集水盤應設(shè)連通管。雖然規(guī)范有相應規(guī)定，但由于設(shè)計理念慣性與惰性的原因，未設(shè)連通管的設(shè)計項目仍時有出現(xiàn)。設(shè)置連通管的好處是，可以平衡由冷卻塔出水管水頭損失差異引起的各塔集水盤液位差，有利于整個管路系統(tǒng)的水力平衡。2. 容量大小不同（同一規(guī)格模塊的除外）的冷卻塔盡量避免并聯(lián)使用，不可避免要并聯(lián)設(shè)置時，應注意各塔集水盤上口標高必須相同，否則高的集水盤會不停地補水，而低的集水盤會從集水盤上口不斷溢流，造成水資源浪費，增加業(yè)主運行費用。大多數(shù)冷卻塔廠商樣本上不會提供集水盤高度數(shù)據(jù)，需要設(shè)計人向廠商咨詢了解。3. 冷卻塔循環(huán)泵多臺（3臺以上）并聯(lián)設(shè)置，且低負荷時可能兩臺甚至一臺運行時，泵的揚程計算應力求準確，富余水頭取0.5m1.0m即可。因為多泵并聯(lián)設(shè)置減泵運行時，管路的水頭損失減小，單泵的工況點會偏移（流量增大、揚程降低），水泵軸功率變大，嚴重時甚至會過載造成電機燒毀。解決的辦法，首先要管路壓損計算準確，盡量使泵的工況點偏移量最?。黄浯?，管路最好設(shè)計為水泵與冷凍機一一對應，在冷凍機冷卻水出口設(shè)置動態(tài)定流量閥，這樣就可以保證水泵的流量在各種工作情況下均保持穩(wěn)定；第三，若考慮經(jīng)濟性不設(shè)置動態(tài)定流量閥，多泵并聯(lián)設(shè)置減泵運行時，應關(guān)小水泵出口閥開度，對應指標是相應電氣控制柜電流值不高于額定電流，水泵出口指示流量不大于設(shè)計工況點流量（水泵出口裝流量計時）。4. 冷卻塔系統(tǒng)作為生產(chǎn)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)，如生產(chǎn)設(shè)備臺數(shù)很多且可能分期設(shè)置或低負荷運行時，應設(shè)與生產(chǎn)設(shè)備并聯(lián)設(shè)置的旁通閥管路系統(tǒng)（手動或自動），旁通系統(tǒng)可設(shè)在供、回水總管之間，也可設(shè)在系統(tǒng)的末端，這樣系統(tǒng)在使用時適應性較好。5. 冷卻塔系統(tǒng)設(shè)集水池時應注意兩個問題，一是補水應補充至集水池而不是習慣的冷卻塔集水盤，二是注意冷卻塔出水管管徑選擇時，應滿足出水管管路總水損加流出水頭之和小于集水盤液位至管路末端的高差，一般情況出水管口徑應比廠商樣本中口徑大一號，必要時設(shè)計中可要求廠商按設(shè)計要求口徑提供產(chǎn)品。關(guān)于第二點，筆者有切身經(jīng)歷，某個項目冷卻水系統(tǒng)設(shè)集水池，冷卻塔設(shè)在集水池上，出水管直接引入集水池，系統(tǒng)啟動運行后冷卻塔集水盤上口四周不停溢水而集水池中浮球閥在不停補水，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)原因就是冷卻塔出水管口徑偏小，造成集水盤出水量小于進水量而引起溢水，而集水池是出水量大于進水量造成不停補水，后將該冷卻塔出水管改大后系統(tǒng)即正常運行。（三）地漏選用及設(shè)置十多年的工程實際經(jīng)驗，雖然設(shè)計師在設(shè)計圖紙中一再強調(diào)地漏要采用有效水封高度50mm的高水封地漏，但市場上極少能采購到符合要求的高水封防臭地漏，況且這類帶水封地漏水流通道狹窄、彎曲、容易堵塞，因此筆者建議衛(wèi)生間地漏采用無水封直通地漏，其下設(shè)存水彎并要求有效水封高度50mm（對存水彎比較容易做到）?，F(xiàn)在人們對美觀的要求越來越高以及方便施工時地磚切割，建議衛(wèi)生間選用不銹鋼方形地漏，因為筆者發(fā)現(xiàn)發(fā)達國家和地區(qū)（歐美、日本、韓國、臺灣等）的設(shè)計圖紙中衛(wèi)生間地漏幾乎全都采用不銹鋼材質(zhì)，并大多采用方形。根據(jù)十多年的工程經(jīng)驗，衛(wèi)生間小便器處地面是否要設(shè)地漏與使用頻率有關(guān)。對于一般工廠和辦公樓，衛(wèi)生間小便器處地面不宜設(shè)地漏，原因是此處地面濺水很少，如設(shè)地漏則不容易形成水封，造成有害異味氣體竄入室內(nèi)，污染了室內(nèi)環(huán)境。而對于公共建筑如醫(yī)院、商場、加油站等小便器使用頻率高的場所，則應該設(shè)置地漏以排除地面濺水和方便地面沖洗。（四）屋面雨水系統(tǒng)設(shè)計1 屋面雨水排放系統(tǒng)設(shè)計中重現(xiàn)期選擇和溢流設(shè)施建筑給水排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定，建筑屋面雨水排水工程應設(shè)置溢流口等溢流設(shè)施，同時規(guī)定了屋面雨水排水系統(tǒng)與溢流設(shè)施總排水能力，一般建筑不小于10年重現(xiàn)期的雨水量，重要公共建筑、高層建筑不應小于50年重現(xiàn)期的雨水量。實際工程設(shè)計中，考慮到溢流口設(shè)置與建筑立面整體效果難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)，在經(jīng)濟性允許的條件下，給排水專業(yè)可以直接將屋面雨水排水系統(tǒng)的能力提高至雨水重現(xiàn)期10年或以上，而不設(shè)置溢流設(shè)施，這樣既達到了規(guī)范的要求，又免除了與建筑專業(yè)的協(xié)作。（注：因雨水排水系統(tǒng)造價一般在整個項目投資中所占份額很小，所以提高雨水排水系統(tǒng)的能力對整個工程造價增加的影響極小。）2 鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面雨水排放系統(tǒng)設(shè)計應注意的一些問題鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋面與其天溝在連接處設(shè)有搭接縫，故當天溝中水位高度超過搭接縫時，不可避免地雨水就會從搭接縫處翻入室內(nèi)造成漏雨損失。還有鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面天溝深度經(jīng)常受屋面檁條高度的限制而不可能設(shè)計得很深，高度一般在200mm左右，而有效深度僅150mm左右。另外鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面坡度較混凝土屋面大（常見為5%），屋面急流而下的雨水在天溝處產(chǎn)生沖擊涌流，極易造成天溝翻水進入室內(nèi)?；谝陨系脑?，鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面雨水系統(tǒng)設(shè)計時應慎重考慮，準確計算。首先建議設(shè)計取較大的暴雨強度重現(xiàn)期，有溢流設(shè)施時重現(xiàn)期不小于10a，不設(shè)溢流設(shè)施時重現(xiàn)期至少取20a，要求高的外資項目重現(xiàn)期可取50a，最近有個項目業(yè)主的保險商甚至要求重現(xiàn)期采用100a。其次，雨水斗具有整流作用，可以避免水流形成過大旋渦，可以穩(wěn)定斗前水位，減少進水攙氣并能攔截樹葉等雜物。而實際工程中往往很多承包商直接在鋼天溝板上開孔，并在天溝下焊接鋼短管與雨水立管相連接。這種做法大大降低了雨水系統(tǒng)的排水能力，樹葉等雜物極易進入雨水管造成系統(tǒng)堵塞。因此設(shè)計文件中必須明確雨水斗的制作、安裝、設(shè)置要求，選用國標時應注明選用的國標圖集號和具體型號（鋼天溝雨水斗與混凝土天溝雨水斗的制造安裝均不同），并且在項目設(shè)計交底時提請承包商注意。3 壓力流（虹吸式）屋面雨水排放系統(tǒng)的應用壓力流（虹吸式）屋面雨水排放系統(tǒng)在國外已有幾十年使用歷史，其工作原理是利用雨水斗與排出管之間的幾何高差，當降雨強度達到設(shè)計值時，管道內(nèi)呈滿流狀態(tài)，雨水從水平管流入立管跌落時管道內(nèi)形成負壓產(chǎn)生虹吸作用，可以快速排出雨水。壓力流雨水排放系統(tǒng)的核心組件是壓力流雨水斗，核心技術(shù)是壓力流雨水斗的水力模型，但并不是采用了壓力流雨水斗就可實現(xiàn)壓力流排水，它是一套完整的系統(tǒng)，每一個組件都必須經(jīng)專業(yè)設(shè)計計算軟件計算確定，才能使系統(tǒng)在設(shè)計工況下形成單相滿管流，迅速排除屋面雨水。當現(xiàn)場需局部修改管路系統(tǒng)時，還得用計算軟件重新校核新管路，必要時需要修改一些管件的尺寸。壓力流雨水排放系統(tǒng)應用于大型或造型復雜的屋面時比重力流系統(tǒng)有更多優(yōu)越性，相同設(shè)計要求條件下，設(shè)計出的系統(tǒng)會更簡單方便，能夠更好地滿足建筑造型要求。但壓力流雨水排放系統(tǒng)的造價是傳統(tǒng)重力流雨水系統(tǒng)的1.52.5倍，且缺少相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和資料，設(shè)計計算需由專業(yè)供應商的專用軟件完成，再加上習慣因素的影響，該系統(tǒng)在國內(nèi)的應用還不是很多。目前這種系統(tǒng)的應用呈上升趨勢，相信隨著經(jīng)濟的發(fā)展，建筑使用要求的不斷提高，壓力流屋面雨水排放系統(tǒng)的應用會越來越多。4 雨水斗與雨水立管應密閉連接工程實際中還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，由于雨水斗多為鋼制或鑄鐵材質(zhì)，而雨水立