工厂和民用建筑给排水设计体会与总结

工厂和民用建筑给排水设计体会与总结 笔者从事工厂和民用建筑给排水工程设计十多年，完成的设计项目达一百多项， 项目客户包括欧美、日本、韩国、台资、国内等企业及研究所，绝大部分为工厂项目， 少数有高层民用建筑。不同国籍客户会有不同的设计要求、不同的喜爱偏好、不同的 工程习惯，不同行业客户又有不同的行业特点与要求，民用建筑又有不同于工厂建筑 的要求与特点，每参与一个项目就是一次学习与增长见识的机会，每完成一个项目都 会有不同的体会和提高。以下是笔者对十多年给排水设计工作的体会与总结，希望能 与业中同仁一起交流探讨、共同提高，其中有的观点不一定成熟，甚至可能是不正确 的，欢迎多予批评指正。 （一）室内消火栓保护半径的数值是可变的 室内消火栓保护半径的确定，是室内消火栓系统设计最基本最常用的技术和工作 程序。大家都知道，消火栓保护半径计算公式为：R=L d+ Ls L d水带敷设长度(m)，配用 25m 水带时， dL =250.8=20m L s水枪充实水柱在平面上的投影长度(m) L s=cosq.S k=cosq.(H 1-H 2)/sinq=ctgq.(H 1-H 2) S k水枪充实水柱长度(m) q 水枪上倾角 H 1室内最高着火点离地面高度(m) H 2水枪喷嘴离地面高度(m)，一般取 1m 因绝大多数情况 ，消火栓流量需满足5L/s，对应 19mm直流水枪的充实水柱 为 11.4m，水枪上倾角 45时其充实水柱垂直投影长度为 8.06m，可满足9.0m层高 建筑的灭火要求，这种情况 ，最大 Ls=S k-(H1-H2) =11.4 -(H -1) 。 建 筑层高大于 9.0m时，出于尽量降低水枪处操作压力的考虑，一般水枪上倾角采用 45 到 60，层高超过 13.0m的厂房水枪上倾角最好采用 60，这时 Ls=ctgq.(H1-H2)。 2 2 1/2 2 2 1/2 1 室内消火栓保护半径参考值 水枪上倾角 建筑层 充实水柱 S k 高 H1 4.0m 5.0m 6.0m 7.0m 8.0m 9.0m 10.0m 11.0m 12.0m 13.0m 14.0m 15.0m (m) 11.40 11.40 11.40 11.40 11.40 11.40 / / / / / / 最大保护 S k 值 半径 R(m) 30.99 30.67 30.24 29.69 29.00 28.12 / / / / / / (m) / / / / / / 12.73 14.14 15.55 16.97 / / 45 保护半 S k 径 R(m) (m) / / / / / / 29.00 30.00 31.00 32.00 / / 50 保护半 S k 径 R(m) (m) / / / / / / 11.75 13.05 14.36 15.66 16.97 / / / / / / / 27.55 28.39 29.23 30.06 30.90 / / / / / / / 11.40 11.54 12.70 13.85 15.01 16.16 60 保护半 径 R(m) / / / / / / 25.70 25.77 26.35 26.92 27.50 28.08 水枪充实水柱长度、压力、流量对应数据 19mm 直流水枪的充实水柱长度、压力、流量对应数据 11.4 15.7 充实水柱 S (m) 水枪喷嘴处 压力(m) 流量（L/s） 5.0 12.0 17.0 5.2 12.5 18.5 5.4 13.0 20.5 5.7 13.5 22.5 6.0 14.0 24.5 6.2 15.0 27.0 6.5 15.5 29.5 6.8 16.0 32.5 7.1 17.0 33.5 7.5 从上表中可见，太大的充实水柱长度是不可取的，充实水柱长度 17m时，水枪喷 嘴压力高达 33.5m，消防队员操作时已比较困难，所以层高超过 12.0m厂房，水枪上 倾角宜采用 60，这样可降低要求的充实水柱长度，减小消防队员操作难度。 （二）冷却塔系统设计中应注意的一些问题 .不设集水池的多台冷却塔并联使用时，各塔集水盘应设连通管。虽然规范有有 相应规定，但由于设计理念惯性与惰性的原因，未设连通管的设计项目仍时有出现。 设置连通管的好处是，可以平衡由冷却塔出水管水头损失差异引起的各塔集水盘液位 差，有利于整个管路系统的水力平衡。 2. 容量大小不同（同一规格模块的除外）的冷却塔尽量避免并联使用，不可避 免要并联设置时，应注意各塔集水盘上口标高必须相同，否则高的集水盘会不停地补 水，而低的集水盘会从集水盘上口不断溢流， 成水资源浪费，增加业主运行费用。 大多数冷却塔厂商样本上不会提供集水盘高度数据，需要设计人向厂商咨询了解。 3. 冷却塔循环泵多台（3 台以上）并联设置，且低负荷时可能两台甚至一台运行 时，泵的扬程计算应力求准确，富余水头取 0.5m1.0m即可。因为多泵并联设置减泵 运行时，管路的水头损失减小，单泵的工况点会偏移（流量增大、扬程降低），水泵 轴功率变大，严重时甚至会过载 成电机烧毁。解决的办法，首先要管路压损计算准 确，尽量使泵的工况点偏移量最小；其次，管路最好设计为水泵与冷冻机一一对应， 在冷冻机冷却水出口设置动态定流量阀，这样就可以保证水泵的流量在各种工作情况 均保持稳定；第三，若考虑经济性不设置动态定流量阀，多泵并联设置减泵运行时， 应关小水泵出口阀开度，对应指标是相应电气控制柜电流值不高于额定电流，水泵出 口指示流量不大于设计工况点流量（水泵出口装流量计时）。 4. 冷却塔系统作为生产设备冷却水系统，如生产设备台数很多且可能分期设置 或低负荷运行时，应设与生产设备并联设置的旁通阀管路系统（手动或自动），旁通 系统可设在供、回水总管之间，也可设在系统的末端，这样系统在使用时适应性较好。 5. 冷却塔系统设集水池时应注意两个问题，一是补水应补充至集水池而不是习 惯的冷却塔集水盘，二是注意冷却塔出水管管径选择时，应满足出水管管路总水损加 流出水头之和小于集水盘液位至管路末端的高差，一般情况出水管口径应比厂商样本 中口径大一号，必要时设计中可要求厂商按设计要求口径提供产品。关于第二点，笔 者有切身经历，某个项目冷却水系统设集水池，冷却塔设在集水池上，出水管直 引 入集水池，系统启动运行后冷却塔集水盘上口四周不停溢水而集水池中浮球阀在不停 补水，经分析发现原因就是冷却塔出水管口径偏小， 成集水盘出水量小于进水量而 引起溢水，而集水池是出水量大于进水量 成不停补水，后将该冷却塔出水管改大后 系统即正常运行。 （三）地漏选用及设置 十多年的工程实际经验，虽然设计师在设计图纸中一再强调地漏要采用有效水封 高度50mm的高水封地漏，但市场上极少能采购到符合要求的高水封防臭地漏，况且 这类带水封地漏水流通道狭窄、弯曲、容易堵塞，因此笔者建议卫生间地漏采用无水 封直通地漏，其 设存水弯并要求有效水封高度50mm（对存水弯比较容易做到）。 现在人们对美观的要求越来越高以及方便施工时地砖切割，建议卫生间选用不锈 钢方形地漏，因为笔者发现发达国家和地区（欧美、日本、韩国、台湾等）的设计图 纸中卫生间地漏几乎全都采用不锈钢材质，并大多采用方形。 根据十多年的工程经验，卫生间小便器处地面是否要设地漏与使用频率有关。对 于一般工厂和办公楼，卫生间小便器处地面不宜设地漏，原因是此处地面溅水很少， 如设地漏则不容易形成水封， 成有害异味气体窜入室内，污染了室内环境。而对于 公共建筑如医院、商场、加油站等小便器使用频率高的场所，则应该设置地漏以排除 地面溅水和方便地面冲洗。 （四）屋面雨水系统设计 1屋面雨水排放系统设计中重现期选择和溢流设施 建筑给水排水设计规范规定，建筑屋面雨水排水工程应设置溢流口等溢流设施， 同时规定了屋面雨水排水系统与溢流设施总排水能力，一般建筑不小于 10年重现期 的雨水量，重要公共建筑、高层建筑不应小于 50年重现期的雨水量。实际工程设计 中，考虑到溢流口设置与建筑立面整体效果难以统一协调，在经济性允许的条件 ， 给排水专业可以直 将屋面雨水排水系统的能力提高至雨水重现期 10年或以上，而 不设置溢流设施，这样既达到了规范的要求，又免除了与建筑专业的协作。（注：因 雨水排水系统 价一般在整个项目投资中所占 额很小，所以提高雨水排水系统的能 力对整个工程 价增加的影响极小。） 2钢结构厂房屋面雨水排放系统设计应注意的一些问题 钢结构厂房的屋面与其天沟在连 处设有搭 缝，故 天沟中水位高度超过搭 缝时，不可避免地雨水就会从搭 缝处翻入室内 成漏雨损失。还有钢结构厂房屋面 天沟深度经常受屋面檩条高度的限制而不可能设计得很深，高度一般在 200mm左右， 而有效深度仅 150mm左右。另外钢结构厂房屋面坡度较混凝土屋面大（常见为 5%）， 屋面急流而 的雨水在天沟处产生冲击涌流，极易 成天沟翻水进入室内。基于以上 的原因，钢结构厂房屋面雨水系统设计时应慎重考虑，准确计算。首先建议设计取较 大的暴雨强度重现期，有溢流设施时重现期不小于 10a，不设溢流设施时重现期至少 取 20a，要求高的外资项目重现期可取 50a，最近有个项目业主的保险商甚至要求重 现期采用 100a。其次，雨水斗具有整流作用，可以避免水流形成过大旋涡，可以稳定 斗前水位，减少进水搀气并能拦截树叶等杂物。而实际工程中往往很多承包商直 在 钢天沟板上开孔，并在天沟 焊 钢短管与雨水立管相连 。这种做法大大降低了雨 水系统的排水能力，树叶等杂物极易进入雨水管 成系统堵塞。因此设计文件中必须 明确雨水斗的制作、安装、设置要求，选用国标时应注明选用的国标图集号和具体型 号（钢天沟雨水斗与混凝土天沟雨水斗的制 安装均不同），并且在项目设计交底时 提请承包商注意。 3压力流（虹吸式）屋面雨水排放系统的应用 压力流（虹吸式）屋面雨水排放系统在国外已有几十年使用历史，其工作原理是 利用雨水斗与排出管之间的几何高差， 降雨强度达到设计值时，管道内呈满流状态， 雨水从水平管流入立管跌落时管道内形成负压产生虹吸作用，可以快速排出雨水。 压力流雨水排放系统的核心组件是压力流雨水斗，核心技术是压力流雨水斗的水 力模型，但并不是采用了压力流雨水斗就可实现压力流排水，它是一套完整的系统， 每一个组件都必须经专业设计计算软件计算确定，才能使系统在设计工况 形成单相 满管流，迅速排除屋面雨水。 现场需局部修改管路系统时，还得用计算软件重新校 核新管路，必要时需要修改一些管件的尺寸。压力流雨水排放系统应用于大型或 型 复杂的屋面时比重力流系统有更多优越性，相同设计要求条件 ，设计出的系统会更 简单方便，能够更好地满足建筑 型要求。但压力流雨水排放系统的 价是传统重力 流雨水系统的 1.52.5倍，且缺少相关的设计规范和资料，设计计算需由专业供应商 的专用软件完成，再加上习惯因素的影响，该系统在国内的应用还不是很多。目前这 种系统的应用呈上升趋势，相信随着经济的发展，建筑使用要求的不断提高，压力流 屋面雨水排放系统的应用会越来越多。 4 雨水斗与雨水立管应密 连 工程实际中还经常发现，由于雨水斗多为钢制或