西华三馆―影院文化基础设施项目给排水及消防设计探讨

[摘 要]河南省西华县三馆一影院项目给排水系统包括室内生活给水系统、排水系统、屋面重力流雨水系统；消防系统包括室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、水幕系统、大空间智能水炮系统。本文以探讨这个包含图书馆、档案馆、博物馆、电影院及剧院的文化项目的各系统设计过程及遇到的相关问题。

[关键词]各种系统；设计；过程

中图分类号：TU892 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

1 工程概况

河南省西华县三馆一影院项目。北侧为安康大道西侧为箕城路，南侧及东侧均为待建施用地。建筑由北侧的图书馆、档案馆、博物馆及南侧的文化演艺中心组成，其中文化演艺中心包括电影院及剧院。总建筑面积51246m2。建筑层数：博物馆、图书馆4层且共用地下室，地下1层；档案馆3层；电影院地上2层局部3层，局部地下室为设备用房；剧院3层。建筑高度：博物馆、图书馆20.4m，档案馆15.3m，电影院15.6m，剧院21.0m。

2 生活给水系统

本工程供水水源为市政自来水，从北侧安康大道接入2根DN200市政自来水管，在用地地块内布置成环状，市政接入口处设置倒流防止器，市政供水压力为0.25Mpa。

本工程用水点高度在市政供水压力范围内，故竖向不分区全部由市政供水。因图书馆、档案馆、博物馆、电影院、剧院投入使用后业主不同，各单体分别从室外环管接入给水管道，室外设置水表井。

本工程为公共建筑本着节能及卫生的原则，卫生洁具及给水、排水配件均应符合现行建设行业标准《节水型生活用水器具》CJ164-2002的规定。卫生间洁具材质均采用陶瓷材质制品。座便器选用3/6L两档式冲洗水量水箱。蹲便器采用脚踏式冲洗阀。小便器采用自动感应式冲洗阀。洗手盆采用自动感应给水龙头。

卫生间支管阀门后的给水管暗装在埋在垫层或嵌在墙槽内的给水管采用外敷铝合金保护层PP-R（无规共聚聚丙烯）管，热熔连接。其它室内明装管道均采用薄璧不锈钢管环压或卡压连接。室外给水管道采用高密度聚乙烯（HDPE）钢丝网骨架塑料管，热熔连接。

管道安装完毕后应按《建筑给水排水及采暖工程施工及验收规范》（GB50242-2002）有关要求进行水压试验，试验压力为1.0Mpa。试验压力表应位于系统或试验部分的最底部位。设在管井、吊顶内的给水管应做防结露保温。

3 生活排水系统

本工程污废合流，污废水在室外经管道汇合后经化粪池处理后，排入市政污水系统。地面层以上为重力流排水，地面层以下排入污水集水坑，经潜水排水泵提升排至室外排水管网。地下室污水集水坑内设2台排水泵，互为备用，轮换工作。水泵启停由集水坑水位控制。当水位达到启泵水位时，一台泵启动，当降至最低水位时停泵。如果水位继续上升至报警水位时，两台泵同时投入工作，且向值班室进行声光报警。污水集水坑设密闭盖板，并设透气管引至室外。公共卫生间排水管道采用专用通气立管系统。

污水管采用消音减噪型UPVC排水塑料管，承插粘接。通气管采用热镀锌钢管，丝接接口。与污水泵连接的管段均采用焊接钢管，法兰连接。室外污水管采用双壁波纹塑料排水管，橡胶圈承插连接。水箱的溢、泄水管采用给水用衬塑钢管，专用管件连接。出口处用16目不锈钢丝网包扎牢固。

污水管道穿过沉降缝、伸缩缝处可采用不锈钢波纹管或可挠曲橡胶接头，其工作压力应与所在管道工作压力一致。地漏及存水弯水封高度不小于50mm，地漏箅子采用镀铬制品，地漏箅子表面低于该处地面不少于10mm。清扫口顶面与所在地面平齐。严禁使用活动机械密封替代水封，严禁使用钟罩（扣碗）式地漏。立管检查口中心距地面1m。构造内无水封的器具，必须在排水口处加存水弯，水封的高度不小于50mm。

排水管道安装完毕后应按《建筑给水排水及采暖工程施工及验收规范》（GB50242-2002）有关要求进行灌水试验和通球试验。设在管井、吊顶内的排水管应做防结露保温。

4 雨水系统

按当地暴雨强度公式屋面雨水重现期按10年设计，总排水量按50年校核，不足部分设溢流口，降雨历时为5分钟。径流系数取0.9。室外地面雨水重现期按3设计，总排水量按10年校核，降雨历时为10分钟。

根据建筑功能和使用要求，主楼屋面采用内排水系统，雨水立管在一层地面以上排出室外散水，经室外检查井进入室外雨水管道。屋面雨水采用87型雨水斗收集，雨水斗设于屋面及天沟内。溢流口尺寸200*200mm。博物馆、图书馆、档案馆围合成的庭院及室外广场排水设置线性雨水排水系统，收集汇合后排入周边市政雨水管道。

重力流雨水管采用承压UPVC塑料排水管，承插粘接；室外采用双壁波纹塑料排水管，橡胶圈承插连接。线性排水系统需要厂家配合进行二次设计。

5 消防系统

用水量标准及一次灭火用水量见表1

5.1 室外消火栓系统

本工程的供水水源为市政自来水。从用地东侧接两根DN200市政给水管，经总水表后接入用地红线，在红线内以DN200的管道构成环状供水管网。满足消防双向供水的要求。给水压力为0.25Mpa。

室外消防系统为低压系统，室外消防用水由市政管道直接供给，从红线内环状供水管网上接出地下式消火栓，沿本工程周边布置，距建筑外墙不小于5m，距道路边不大于2m。消火栓保护半径150m，间距120m，供消防车取水，对本建筑全方位保护，同时，可通过接合器向室内消防系统补水。

5.2 室内消火栓系统

5.2.1 消火栓供水系统：

（1） 室内消火栓系统采用临时高压制。室内消火栓用水量20L/S，火灾延续时间为2h，一次灭火用水量为144m3。本工程按一处着火点考虑，室内消火栓用水量按最不利着火点计算。消火栓口设计水压最小为0.22MPa。本工程竖向不分区，消防泵房设在电影院地下一层设备用房内，设一组消防泵组供水，消火栓加压泵设二台，一用一备，当一台发生故障时，另一台自动投入运行。剧院顶层设有效贮水容积为36m3高位消防水箱，保证灭火初期的消防用水。

（2） 本建筑各层各部位均设消火栓保护。室内消火栓设在明显和易于取用处，其布置保证同层同一防火分区任何一点均有两股水柱同时达到。顶层设实验用消火栓。水枪充实水柱不小于13m，流量不小于5.7L/s。每个消火栓箱内均配DN65mm消火栓一个，25M的衬胶水带一条，DN65X19mm直流水枪一支， 5Kg装（灭火级别3A）手提磷酸铵盐干粉灭火器2具（试验消火栓除外），启泵按钮和指示灯各一个。消火栓栓口高度为地面以上1.1米.装修时应将消火栓做明显标志，不得封包隐蔽。消防按钮安装时应设有保护按钮的措施。

（3）室内消火栓系统水量为20L/s，需设置2套DN100水泵接合器。室外水泵接合器位置40米范围内设置室外消火栓。

5.2.2 消火栓系统控制：

（1）火灾时按动消火栓箱内的消防按钮，可以向水泵房和消防控制中心控制柜发出声光信号。当消火栓加压泵启动后，则该消火栓处指示灯亮，其它消火栓箱的指示灯也亮。

（2）消防控制中心和泵房内均可直接手动启停消防泵。消火栓加压泵的运转情况用灯光讯号显示在消防中心和泵房内控制屏上。消防水池、消防水箱水位达超低和溢流水位时，应向消防中心发出声光警报。消防加压泵启动后，便不能自动停止，消防结束后，手动停泵。

5.3 自动喷水灭火系统

本工程所有位置均设置自动喷水灭火系统，其中图书馆、档案馆、博物馆采用预作用系统，剧院采用湿式系统。按中危险Ⅱ级设计，喷水强度8L/s・m2，作用面积160 m2，设计流量为30L/s，火灾延续时间为1h，一次灭火设计用水量108m3；电影院及其他位置均采用湿式系统，按中危险级Ⅰ级设计，喷水强度6L/s・m2，作用面积160m2，流量为20L/s。火灾延续时间为1h，一次灭火设计用水量72m3。

（1）除设备机房、卫生间及不能用水扑救的场所外，其余均设有自动喷洒头保护。特殊部位做如下处理：

所有防火卷帘采用耐火极限≥3h（以背火面温升为判定条件）的复合式防火卷帘，因此在其两侧不设喷头保护；

自动喷水系统采用临时高压制，系统竖向不分区，用1组自喷泵供水，一用一备。每个报警阀控制喷头数量不超过800个。

5.4 供水系统

（1）本工程的自动喷水灭火系统按一处考虑，喷水系统的用水量按最不利着火点计算。本工程自动喷洒系统管网竖向不分区，消防水池及自动喷洒加压泵设在电影院地下一层设备用房内。自动喷洒泵设2台，1用1备，管网压力平时由设置于剧院顶部的屋顶水箱及稳压泵维持。稳压泵由设在管网上的压力开关控制启、停，当管网压力持续下降超过一定值时，启动喷洒加压泵，从地下消防水池抽水灭火，自喷稳压泵设二台，一用一备，稳压泵且交替使用，当其中一台加压泵发生故障时，另一台自动投入运行，加压泵和稳压泵均能在消防控制中心和泵房内手动启、停，其运转情况用灯光讯号反映在消防控制中心和泵房内控制屏上。

（2）整个自喷系统共设8套报警阀组其中湿式报警阀4套，预作用报警阀4套，分别设置在地下一层消防泵房和剧场水机房内。各报警阀处的最大水压均不超过1.2MPa，负担喷头数不超过800个。水力警铃设于报警阀处的通道墙上。报警阀前的管道布置成环状。每个报警阀所负担的最不利喷头处，设末端试水装置。

（3）每层每个防火分区均设水流指示器和电触点信号阀，并在靠近管网末端设DN25的试水阀。

（4）自动喷淋水量30L/S，设2个地下式水泵接合器DN150两组，水泵接合器位于室外消火栓15～40m范围内。

（5）喷头均选用标准K80玻璃球喷头。温级：为680C。

5.4.1 湿式自动喷水系统的控制和讯号：

（1）自动喷水系统加压泵均二台，一用一备，备用泵能自动切换投入工作，加压供水时工频运行，自动巡检时低速变频运行。

（2）水泵在消防控制中心和消防泵房内可手动启、停。

（3）加压泵的运行情况将用红绿讯号灯显示于消防控制中心和泵房内控制屏上。

（4）报警阀组、信号阀和各层水流指示器动作讯号将显示于消防控制中心。

（5）加压泵启动后，便不能自动停止，消防结束后，手动停泵。

5.4.2 预作用自动喷水灭火系统的控制和讯号：

（1）预作用报警阀的自动开启：当电气单连锁的预作用系统，在火灾自动报警系统两个探测器动作后，火灾自动报警系统输出信号，打开预作用报警阀的附属电磁阀和系统末端的快速排气阀上的电磁阀，预作用系统启动，管道充水变为湿式系统，水力警铃上的压力开关动作，直接连锁自动启动消防泵。

（2）消防控制中心远程手动开启预作用报警阀。

（3）现场手动打开放水阀使预作用报警阀开启。

（3）预作用报警阀后管网平时充满压缩空气，空压机维持压力。空压机启动压力0.033MPa，停机压力0.047MPa。当预作用报警阀开启的同时空压机停机。

（4）室内自动喷淋管采用内外壁热浸镀锌钢管DN

6 开式自动喷水灭火（水幕）系统

（1）本工程剧院舞台台口处防火幕处设防护冷却水幕系统。水幕系统设计流量为15L/s，持续时间为3h ，设计用水量162m3。

（2）系统专设消防泵向雨淋系统供水。设2台水幕泵，一用一备。雨淋阀前管网压力平时由高位消防水箱保持。

（3）舞台防火幕采用水幕喷头，K=62.5，喷头出口直径d=10mm。

6.1 系统控制

（1）自动控制：雨淋报警阀上的压力开关动作后自动启动消防泵。水幕系统雨淋阀在自动下降防火幕的同时开启。

（2）手动远控：在消防控制中心和舞台附近都能手动开启消防水泵和雨淋报警阀。

（3）现场操作：人工打开雨淋阀上的放水阀，使雨淋阀打开；泵房内手动开启消防泵。

（4）室外设一组DN150水泵接合器，自带安全阀和止回阀。

（5）防护冷却水幕管道采用内外壁热浸镀锌钢管丝扣或者沟槽连接。

6.2 大空间智能水炮灭火系统

（1）剧场观众厅、电影院一层局部中庭设置大空间智能灭火水炮系统，按非仓库类高大净空场所设计。每门水炮灭火水流量5L/s，火灾延续时间为1h。水炮灭火系统与自动喷水灭火系统为不同防火分区，其灭火用水量不重叠计算。

（2）剧场观众厅设置4门消防水炮，电影院一层局部中庭设2门消防水炮，每门水炮设计流量5L/s，射程/保护半径25m，防护区内任一部位有两股射流同时到达。消防水炮给水管网设信号阀、电磁阀、水流指示器及末端试水装置。

（3）消防炮系统不单独设置消防供水泵。与自动喷水系统合用供水系统，管网内平时的水压由稳压泵维持。

6.2.1 消防炮的控制装置应具有以下控制功能

（1）自动控制：由能提供火灾现场实时图像信号的火焰探测器和消防控制室相关设备联动共同实现。

（2）消防控制室手动控制：值班人员远程手动操作消防炮。

（3）现场手动控制：每门炮下方距地面1.5m高处配置一个现场手动控制盘，现场人员通过控制盘上的按纽操作消防炮。

（4）能控制消防炮的仰俯、水平回转和相关阀门的动作。

（5）能控制多台消防炮进行组网工作。

（6）智能水炮系统设有自动控制与手动控制的转换装置。演出及排练时应将灭火水炮系统转换到手动控制位置；演出或排练结束后，恢复到自动控制位置。

6.3 火探管式自动探火灭火装置

（1）设置部位：地下车库变电所的配电柜设火探管气体灭火装置。

（2）采用七氟丙烷（或二氧化碳）间接式或直接式。火探管探测火灾，爆破，利用火探管中的压力下降，启动容器阀，通过释放管把灭火剂释放到保护对象。

（3）火探管灭火装置能够自动探测火灾并实施灭火，包括在设备的深化设计中，自带自动控制装置，不需提供消防电源及备用电源。只需有信号反应到消防中心的接线端子。

6.4 干粉灭火系统

6.4.1 移动式干粉器系统

（1）各建筑物内配电间、π接室、弱电机房属于中危险级E类火灾，每点设置2具5公斤手提式（磷酸铵盐）干粉灭火器。最大保护距离20米

（2）地下变配电室按中危险E类火灾。设置20公斤推车式干粉（磷酸铵盐）灭火器。最大保护距离40米。

（3）剧场、舞台及后台、电影院、阅览室、书库、阅览室、档案馆、展览厅等属严重危险级A类火灾，每点设置3具5公斤手提式（磷酸铵盐）干粉灭火器。最大保护距离15米

（4）其他部位属于中危险级A类火灾。每点设置2具5公斤手提式（磷酸铵盐）干粉灭火器。最大保护距离20米。

（5）每个消火栓处均设3A手提式（磷酸铵盐）干粉灭火器2具，灭火器放置在消火栓箱内或消火栓箱旁的专用灭火器箱内，保护距离不足12m时单独设置灭火器。

6.4.2 气体管网灭火系统

（1）本工程在博物馆地下珍品库房处设IG541气体灭火系统。共一个防护分区，设置2组储存钢瓶组。珍品库房房间面积192m2，容积960m3，设计灭火浓度10% ，喷射时间10s。防护区围护结构承受内压的允许压强不低于1200pa，防护区的外墙需设置泄压口。

（2）系统控制应包括自动、手动远控、应急操作三种方式。在防护区外明显位置应装一绿色指示灯，并有告示牌，注明“入内时关闭自动开启手动”此时绿灯亮。释放灭火剂前防护分区内的通风机和通风管道上的防火阀门自动关闭，火灾扑灭后，应打开排风机将残余有害气体排除。

7 设计中遇到的困难及感触

此工程为西华县女娲广场重要的文化设施。集休闲、娱乐、教育、餐饮于一体，各建筑内房间众多，功能复杂，几乎涵盖了所有常用的消防系统。档案馆和博物馆保存了西华县重要的历史资料和文物。对这些物品的保护需要按照不同保存方式、设计相应的消防措施。并进行针对性的计算。场地内的雨水收集排放也在考虑到整个广场的美观、功能最终确定使用当今各地方广场排水较常见的线性排水方式。使广场不会因为雨水井盖的问题产生视觉上的不和谐，达到建筑设计师理想的效果。剧院的设计因其立面效果不可能在顶部设置消防水箱间，在与其他专业工程师多次沟通后才最终确定在剧场顶部3层位置设置水箱间。以满足消防要求。

参考文献

[1] 《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）.

[2] 《室外给水设计规范》（GB50013-2006）.

[3] 《建筑设计防火规范》GB50016-2006.

[4] 《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-2005）.

[5] 《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）.（2005年版）.