1外交部办公大楼给排水消防设计及施工 运行中的体会摘要：外交部办公大楼是全国重点工程之一。在简要介绍该工程的给排水及消防系统设计及特点的同时重点介绍了施工配合及实际运行中的体会和问题。 关键词：建筑给排水系统设计消防设计 1 工程概况 外交部办公大楼位于北京市朝阳门立交桥的东南角，主楼面对朝阳门立交桥，两翼分别平行于朝阳门南大街和朝阳门外大街。占地面积 3.6 万 m2，总建筑面积近 12 万 m2。主楼地上 19 层，配楼地上 12 层和 4 层，地下 2 层。建筑高度75.4m，设计总人数 3500 人，整个建筑分为 4 段。是目前国内规模最大，装修标准最高，最重要的办公建筑之一。 2 给水系统 2.1 水源 外交部办公大楼(以下简称“大楼”)是国家重点项目，不允许有断水情况发生，为了保证大楼的供水安全，从朝外大街和南辅路接入大楼红线内两路供水管，形成双向供水。大楼总用水量：最高日 991.60m3/d，最大时 187.47m3/h。其中中水回用水量：最高日 163.88m3/d,最大时 61.19m3/h。给水系统见图 1。 图 1 给水系统示意图 市政水压 0.18MPa 是能满足地上 1、2 层的用水要求的，但考虑到 1、2 层主要为对外部分，一旦断水将造成不良影响，为了保证绝对安全，1、2 层仍由水箱供水。2中区供水采用减压水箱而没有采用减压阀，也是从安全角度出发。 2.2 屋顶小水箱和 20 层水箱的关系 由于屋顶水箱间放不下供全楼用水的 64m3 水箱(其中 18m3 消防水量)，故只能把 64m3 的水箱放在 20 层的管道设备间内。这样，19 层供水水压就不足了，而19 层又是高级宴会厅厨房。为了解决此问题，可在 20 层水箱间设变频供水装置或气压供水装置。但是，一旦电源出现故障，也不能满足供水。经比较决定在 20层上面的屋顶水箱间内放置一座 2m3 的小水箱。既充分利用了屋顶的面积，又能保证安全供水。 图 2 屋顶小水箱和 20 层水箱均由地下泵房内的生活泵提升供水。两层水箱的水位均能控制生活泵的启停。设 3 台生活泵(2 用 1 备)。由水箱的 3 个水位控制生活泵(水位关系见图 2)。平时用水量小时，任意一只水箱的水位达到中水位时，启动 1台泵(2 台工作泵交替运行)，两层水箱的水位均达高水位时，停泵。高峰用水时，用水量大于 1 台泵的补水量，任意一只水箱的水位继续下降至最低水位时，2 台工作泵同时运行向水箱补水。两层水箱均达到最高水位时，2 台泵同时停止。由于两层不同高度的水箱水位控制同一组泵，就要在水箱进水管上安装浮球阀。这样做，对水泵的控制要求比较复杂，优点是用水量小时，避免了大马拉小车的情况，也减小启动电流，可以延长水泵的寿命。 2.3 水箱 3 个控制水位之间的关系 最低水位(2 台泵同时启动水位)为了确保消防水不被动用，就不能把最低3启泵水位定在消防水位。一般水泵的启动时间不大于 30s，从水泵启动到管口出流大约需 1min 左右的时间。如果把启泵水位定在消防水位，那么在这 1min 内水箱就没有出水(生活出水管有虹吸破坏管的情况)，即造成瞬间停水。故启泵水位要高于消防水位，高出部分所含容积为不小于 1min 的最大时用水量，并不小于100mm。 中水位(1 台泵启动水位)3 台同型号的泵，可取生活水量的 1/2 水位。 高水位(停泵水位)设在总生活水量的最高水位。 2.4 运行情况 大楼从 1997 年 9 月 1 日正式投入使用。运行初期生活泵启动频繁，5min 左右启动一次，1h 启动次数多达 12 次。这主要是由屋顶小水箱的控制水位引起的。原设计屋顶小水箱仅负担 19 层用水和 20 层中水水箱的应急补水，而 19 层只是宴会厅厨房用水及卫生间用水。后经修改，厨房规模增大，增加了许多用水点。在把屋顶水箱从 2m3 改为 4m3 之后，生活泵的启动情况仍没有太大改善。经过系统检查，发现是由于中水处理站没有投入运行，致使 20 层中水水箱全靠屋顶小水箱补水，造成了小水箱的水在几分钟内就用完。后将中水清水池及中水提升泵投入运行，至今已一年多的时间，运行情况良好。从中体会到，对于一些如厨房等不可预见用水量较大的场所，为其供水的水箱应尽量大些。中水箱必须由中水提升泵补水。中水系统的自来水补水应补给中水站的清水池，而不应由屋顶生活水箱向中水箱补水。 3 中水系统 3.1 原水 本大楼洗涤废水和南区配楼的浴室淋浴废水。 3.2 供水范围 本大楼的冲厕用水，冲洗汽车及室外绿化用水。 43.3 处理工艺 3.4 水量平衡 回收废水量 163.88m3/d 加上补给自来水 43.22m3/d，与中水回用水量207.10m3/d 平衡。中水处理设备每天运行 22h。 3.5 供水系统 19 层冲厕用水由屋顶生活小水箱供水，20 层中水箱供应 18 层以下的冲厕用水，其它竖向分区同给水系统。 3.6 运行情况 由于中水系统的主要原水是南区配套工程的浴室淋浴废水。大楼内的回收水量洗手盆废水及部长浴室废水，仅占总回收水量的 30%。而大楼运行至今南区的配套工程还未竣工，中水处理站无法正常运行，只能靠补充自来水。如前所述，这就引出了生活水泵启动频繁的问题。尽管这种情况很少发生，但在今后的设计中也要引起重视。中水站清水池补水管管径不能只按正常运行下的补水量计算，还要按中水站停运情况下负担全部中水量的补水即平均时的中水用水量计算管径。 4 生活热水系统 4.1 热源 热源主要由城市热力管网供应，供水温度冬季为 125，夏季为 70；回水温度冬季为 70，夏季为 40，热力管网检修时由自建锅炉房提供 125的热水热源。 4.2 19 层宴会厅厨房的热水供应 大楼内需供应热水的部位集中在 6 层以下的部长卫生间、涉外卫生间、厨房、5南区浴室。生活用热交换间设在二段地下 1 层，与采暖热交换间毗临，便于一次热水管道的敷设。初步设计后，甲方提出要求，在 19 层增加宴会厅厨房。如果单独为此再设高区热交换器，不但热水压力无法保证，而且经济上也不合算。经过技术经济比较，在 19 层厨房单独设置容积式电热器制备热水，19 层淋浴间采用电淋浴器制备热水。 5 人防工程给排水系统 5.1 给水 大楼一段地下 2 层为四级人防工程，二、三段地下 2 层为五级人防工程。根据人防地下室设计规范，四级人防内要有战时的独立供水系统，即水冲厕所，洗消淋浴等。要在人防工程内单独设置这套系统，而不能与上部给水系统相连。我们在设计中采用了全自动供水装置，从人防水池吸水，恒压供应各用水点。这套装置按设计秒流量选择。考虑到平战结合，各用水点又与上部的给水系统相连，用防爆阀门隔开。战时关闭，用全自动供水装置供水；平时打开防爆阀门，利用上部给水系统供水。 5.2 排水 人防地下室设计规范规定，四级人防在防毒密闭时间内不向外排水。但这个“时间”，规范又没有规定。考虑到集水坑不能太大，经征求人防办同志的同意，密闭时间取 30mim。潜水泵按设计秒流量选用。 6 生活污、废水系统 室内0.000 以上生活污水、废水采用分流制，冲厕污水直接排出室外，经化粪池排入市政污水管网；洗浴废水在室外内院汇集后进入四段地下 2 层的中水处理站，南区配套楼的淋浴废水跨过南辅路进入四段中水处理站。 7 消防设计本建筑按高层民用建筑设计防火规范(以下简称高规)一类一级建筑设计，6设有下列消防给水和气体灭火系统：室内、外消火栓系统，自动喷水灭火系统，气体灭火系统。7.1 消火栓系统7.1.1 用水量室内消火栓 40L/s，3h；室外消火栓 30L/s，3h。7.1.2 消火栓系统图示(见图 3)大楼是在新高规颁布前设计的。室外地下水池贮存了全部消防用水量(室内、外消火栓用水量和自动喷洒用水量)，生活、消防合用水池共计 1 150m3，分两格设置。高区消火栓系统平时由 20 层水箱间的增压泵保证系统压力，而水箱的高度能满足高区 12 层以下各层消火栓的压力要求，就不必再补压了，只利用 20 层水箱的静压。高区系统最大静压 56m,水箱消防贮量 18m3。图 3 消火栓系统示意图补压泵由电接点压力表控制，而电接点压力表装在补压泵的出水管上。由于补压泵的启停使压力表波动很大，在启停压差只有 0.05MPa 的情况下，压力表的波动使补压泵运行不正常。后来将压力表改装在高区 DN200 的横干管上，补压泵运行才恢复正常。低区消火栓系统平时由减压水箱保证系统压力，最大静压 55m。减压水箱消防贮量 18m3。7.1.3 防超压措施本大楼消火栓系统采用 2 台小泵并联工作替代 1 台大泵工作。消防初期消火7栓用水量小，1 台泵先启动。但必须明确压力控制器作用的先后顺序，一定是在消火栓按钮启动 1 台泵以后才发挥作用，并在水箱作用的常压下不发挥作用。从另一方面讲，水泵台数多了，必然要增加占地面积，所以要根据不同工程具体考虑。2 台泵并联替代 1 台大泵适用于特性曲线较陡的泵，这种泵由于流量的变化，扬程增加或减少比较明显。特性曲线较平缓的泵由于流量的变化，扬程的变化不大，所以一台泵在小流量状态下工作，不会有太严重的超压现象。本大楼采用的IS 泵属于前一种情况。两台并联工作的泵，单泵运行时，每台泵的流量会增大，扬程会降低、功率比每台泵的功率有所提高。在设计选泵时，扬程要适当留有富余。但这些变化对于两台同型号的泵影响不是太大。7.2 自动喷水灭火系统7.2.1 用水量根据自动喷水灭火系统设计规范(以下简称自规)，本大楼的自动喷水系统按中危险级要求设计，系统的设计流量为 26L/s。由于低区系统包括地下汽车库的自动喷水系统，所以低区按 30L/s 设计。7.2.2 系统示意图(见图 4)自规上没有规定自动喷水系统的分区压力，据有关资料介绍，其分区高度一般为 4050m。以避免一个区的高、低层压差太大，本大楼分为高、低两区。为了维持系统平时的高压状态，本大楼在地下室泵房内设置了德国制造的 RIZT 泵(后改为威乐泵)，作为高区系统补压之用。低区系统利用 20 层水箱的高度保证最不利点喷头有不低于 0.05MPa 的压力，省去了稳压泵。8图 4 自动喷水灭火系统示意图7.2.3 系统试验放水装置的设置全楼共设有湿式报警阀 15 套，集中设在 1 层报警阀间内，另在四段地下 1 层设 3 套干式报警阀，为地下车库服务。由于本大楼每层的面积较大，在每段每层均设水流指示器和安全信号阀，以便观察失火区域。每段均设试验放水装置。系统的试验放水装置放在何处， 自规并无规定。初步设计时，考虑到系统试水主要检测水流指示器的灵敏度，故将放水试验装置设在水流指示器后，这样试水立管也便于与供水立管在同一管井内。相对而言，在系统末端有时很难找到合适的泄水立管位置。初步设计审批时，消防局也没有对此做法提出异议。但在施工图消防审批时，消防局却不同意此种做法。后又恰商修改，把试验装置改在了末端。为此体会到，对自规或高规没有明确规定或模棱两可的条文，在设计之前，一定要与消防局交换意见，以免不必要的修改。7.2.4 喷头温级的确定自规规定，喷头公称动作温度宜比环境最高温度高 30，但特殊情况要特殊对待，如大楼的大堂网架。按自规要求，大堂净高大于 8m，可不加喷头，但消防局意见，不锈钢网架要刷防火漆才可以不设喷头保护。但刷防火漆对网架的美观效果影响较大，后决定在网架内增加喷头保护网架，喷洒管道采用不锈钢管。由于当时没有网架下环境温度的实测资料，采用了温级 68的玻璃球喷头。在夏季最炎热的时候，出现了一个喷头爆裂的情况，幸好大楼还没有投入使用，否则将造成不良影响。后经实测，在最炎热的季节，玻璃顶下的辐射温度高达 70，遂将喷头全部换成了 93的玻璃球喷头。7.3 气体消防系统9大楼内的重要档案库，高、低压变配电间，柴油发电机房，计算机房设置了气体消防系统。采用了美国产品“烟烙尽”洁净气体作为气体消防系统的药剂，取代了卤代烷气体。大楼的消防系统