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超高层五星级酒店给排水设计心得体会Feelings and Experiences to the Drainage Design of an Ultra-high-rise Five-star Hotel王文军（上海隧道工程股份有限公司,上海 200082）WANG Wen-jun（Shanghai Tunnel Engineering Co.Ltd.,Shanghai 200082,China）要】阐述了一个超高层五星级酒店项目的给排水设计方法，讨论了一些技术难点的解决方式,介绍了国内未曾【摘接触到的新系统。【Abstract】This article describes the drainage design of an ultra-high-rise five-star hotel project ,discusses the solution of some technical difficulties and introducties the new system never seen in our country.【关键词】超高层；串联消防泵给水系统；虹吸式雨水系统；厨房湿粉灭火系统；无覆土大型广场排水【Key words】ultra-high-rise buildings；series fire pump systems;siphon rainwater systems ;kitchen wet chemical extinguishing systems;covering soil large plaza drainage【中图分类号】TU972+.8【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2012）09-0070-05灭火系统；1 项目简介本项目位于上海市莘庄镇，四面临路，东临沪闵公路、西 至莘东路、南依莘建路、北接莘松路，基地东侧沿七莘路为规 划建设的轨道交通 5 号线站台，距离现有的轨道交通 1 号线 莘庄站仅 800m。总建筑面积约 20104m2，建筑高度155.9m，塔 楼地上共 34 层，地下 4 层，裙房 4 层。本建筑属于一类超高层 建筑，主楼结构形式为框筒结构，裙房为框架结构，主楼上部 为一家涉外五星级酒店，是一幢集办公、宾馆、餐饮、购物、超市、会展及停车等功能为一体的综合性超高层建筑。排水系统：包括雨水、污水、废水以及厨房污水系统。3 给水系统本工程水源为市政自来水。市政给水管进户后根据不同的 建筑功能和使用性质，分别设置水表，经计量后供各用水点用水，本工程从就近市政道路给水管上接 2 根 DN300mm 的引入管，供基地内生活及消防用水。生活用水和消防用水分别设 水表计量。经过不同的经济性比较，生活给水供水方式根据各用水 部分要求的不同，分别设置不同的供水系统：主楼（包括办公、 酒店和地下 2 层至地上 1 层酒店部分）采用净化水供水，其余 部分采用自来水水质。净化水部分在地下室设置自来水原水箱，经过滤水泵加压过滤净化后储存于净水箱，再用加压水泵2 设计范围给水系统：包括冷水、热水、净水系统； 消防系统：包括室内消火栓、室外消火栓、自动喷淋灭火系统、水喷雾灭火系统、气体灭火系统、灭火器、脉冲干粉自动提升供各区水箱供水。生活给水供水方式如下：地下 4 层 地下 3 层：利用市政自来水压力直接供水。地下 2 层 裙房地上 1 层：利用市政自来水压力直接供【作者简介】王文军（1980），男，上海人，工程师，从事建筑给排水设计与研究，（电子信箱）352390825QQ.com。70水并用设备系统保证市政供水短时检修时的区域用水。市政自来水生活原水箱变频水泵用水点。裙房地上 2 层 地上 4 层：市政自来水生活原水 箱变频水泵用水点。主楼地下 2 层 地上 1 层：市政自来水生活原水 箱过滤水泵净化水设备主楼净水箱变频水 泵用水点。主楼地上 2 层以上：市政自来水生活原水箱过 滤水泵净化水设备主楼净水箱加压水泵中 间水箱加压水泵高位水箱用水点。根据调节水量、消防储备水量及事故备用水的要求，综合 考虑安全性以及经济性确定储水池和水箱的有效容积如下：生活原水箱：330m（3 分成 2 格）； 主楼净水箱：180m（3 分成 2 格）； 地下室消防水池：200m3；20 层生活高位水箱：30m（3 分成 2 格）； 屋顶生活高位水箱：40m（3 分成 2 格）；20 层、屋顶消防高位水箱：18m3。热水系统：本建筑物内设置集中生活热水供应。生活热水 系统分区方式同于冷水给水系统，供水范围主要为酒店部分，1）室内消火栓灭火系统室内采用临时高压制消火栓灭火给水系统。本建筑物内 各层均设消火栓进行保护，其布置保证室内任何一处均有 2 股水柱同时到达，灭火水枪的充实水柱为 13m。每个消火栓箱 内均配置 DN65mm 消火栓一个、DN65mm、L25m 麻质衬胶水 带一条，DN65mm19mm 直流水枪一支、启动消防水泵按钮 和指示灯各一只以及 DN25mm 消防软管卷盘一套，消火栓箱 下层配置手提式灭火器。考虑到本工程为超高层建筑，主楼高 155.9m，地下 4 层深18.5m，因此消防系统竖向须分区，可采用消防泵直接串联或 设中间转输水箱的串联消防泵系统进行分区。考虑到采用设 中间转输水箱的串联消防泵系统占用主楼较多的机房面积， 对寸土寸金的商业建筑来说经济性较差，因此，采用消防泵直 接串联给水系统。消火栓系统竖向分成一级、二级两个消防区 域，每一级分别设有减压阀组将本区分成若干区段，以控制每 个区段的静水压力不超过 1 000kPa，在压力超过 500kPa 的消 火栓处设置不锈钢减压孔板或采用减压稳压型消火栓。一二 级区域的消火栓系统竖向均布置成环状，并采用阀门分成若 干独立段以保证检修时的消防供水要求，消火栓系统设有 2 组 6 套消防水泵接合器。在本建筑物 20 层避难层和屋顶分别 设有一二级区域高位消防水箱，高位消防水箱有效容积均为18m3。为保证最不利点消火栓给水压力，一二级消火栓系统分 别在 20 层和屋顶设消火栓稳压设备 2 组，各包括稳压泵 2 台（一用一备），隔膜气压罐 1 个。一级消火栓系统加压水泵设于 地下 4 层水泵房内，一用一备，二级消火栓系统加压水泵设于20 层避难层，一用一备，一二级消火栓系统加压水泵联锁启动 的时间间隔控制在 20s 内，且先启动一级消火栓系统加压水 泵。2）自动喷水灭火系统保护范围：大楼室内除 5m2 卫生间、游泳池区域和电气用 房（不包括配电间）不设喷洒头外，其余部分均设喷洒头保护。 设计参数：按中危险级设计，喷水强度：8L/(minm2)；作 用面积：160m2；持续喷水时间：1h；最不利点喷洒头工作压力0.1MPa。其中超市库房为仓库级，8L/ (sm2)，作用面积200m2，火灾延续时间 1.5 h。系统设计：本工程避难层采用干式系统，其余采用湿式系各区的热交换器分别设置，各区热交换器进水与本区冷水水源统一，确保冷热水系统平衡。热水循环采用机械循环管道系 统，各区分别设置 2 台热水循环泵，一用一备，互为备用，热源 由锅炉房产生的热媒水供给，热交换器采用高效节能半容积 式热交换器。4 消防给水工程设计本工程消防水池和消防泵房设于地下 4 层，在保证二路 供水的前提下，考虑到对消防系统安全性的更高要求以及规范要求，在地下室设有有效容积 200m3 的消防贮水池，水池为钢筋混凝土水池，室外消防用水由室外消防给水管供给。室外消防用水量为 30L/s，室内消火栓用水量 40L/s，自动 喷淋用水量 40L/s。本工程室外设室外消火栓，其间距不超过 120m，距道路 边不大于 2.0m，距建筑物外墙不小于 5.0m，室外设置消火栓 系统水泵接合器 2 组 6 套和自动喷淋系统水泵接合器 2 组 6套。统。喷淋系统设若干个报警阀，每个报警阀担负的喷洒头不超71公用工程设计Public Utilities Design过 800 个。喷洒头：系统采用玻璃球喷头，除机房等部位外，公共娱乐场所、地下商业以及宾馆等均采用快速响应喷头，其动 作温度为 68，其中厨房和洗衣房采用动作温度为 93的喷 头。自动喷水灭火系统每个防火分区或每层均设信号阀和水 流指示器。自动喷淋系统采用消防泵直接串联给水系统。系统竖向 分成一级、二级两个区域。一级自动喷水灭火系统在地下 4 层 水泵房，设 2 台喷淋给水加压泵，贮水池与消火栓系统合建，2 台水泵为一用一备；二级自动喷淋系统在 20 层避难层，设 2 台喷淋给水加压泵，2 台水泵为一用一备。自动喷水灭火系统 共设 2 组 6 套消防水泵接合器，供消防车从室外消火栓取水 向室内自动喷水灭火系统补水。一二级系统分别设高位消防 水箱，与消火栓系统合用，其有效容积各为 18m3，一二级系统 分别在 20 层和屋顶设消火栓稳压设备 2 组，各包括稳压泵 2 台（一用一备），隔膜气压罐 1 个，保证最不利点喷头工作压 力。自动喷水灭火系统平时由高位消防水箱设专用水管至报 警阀前供水管，保证系统压力，发生火灾时由消防泵从水池取 水加压供水。每个报警阀组的最不利喷头处设末端试水装置， 其它防火分区和各楼层的最不利喷头处，均设 DN25mm 试水 阀。3）水喷雾系统：柴油发电机房设置水喷雾系统，系统用水 由自动喷水泵提供，喷头采用水喷雾专用喷头。4）灭火器配置：根据不同场合选用不同类型的灭火器，其 中锅炉房、柴油发电机房配置推车式干粉灭火器，其余场合配 置手提式干粉灭火器。5)其它灭火系统：地下室变电所、35kV 变压器间、10kV开 关站、35kV高压配电间设置全淹没脉冲干粉自动灭火系统,主 楼强电、弱电间、卫星接收机房设置脉冲干粉自动灭火装置。 主楼 20 层变电所设置气体灭火系统，采用单独保护，全淹没 灭火方式，系统同时具有自动控制、手动控制和应急操作 3 种 控制方式，自动控制和手动控制可以通过专用的选择开关切 换。根据规范设置部位建筑高度不大于 24m 的干式变压器室、 开关室、变电所等自动灭火系统。在设计时考虑可以采用气体 灭火或者全淹没脉冲干粉自动灭火系统等灭火效果好的非水 型灭火剂。全淹没脉冲干粉自动灭火系统是一种新型的灭火 系统，由前苏联传入我国。脉冲干粉自动灭火装置灭火迅速， 效果好，特别是其启动方式采用了自带的热启动感应信号，通72过内置的感温启动气体活化发生剂，将干粉迅速喷射覆盖着火物体达到灭火的效果。气体灭火系统是传统的优良非水型 灭火剂，但考虑到其造价是脉冲干粉自动灭火系统的 3 倍左 右，从经济性上考虑我们采用脉冲干粉自动灭火系统来保护重要的电气机房。5 污水工程设计本工程室外采用生活污水与雨水分流制排水，室内采用粪 便污水与洗浴废水分流排水管道系统。粪便污水和洗浴废水 经收集后排至室外污水管道系统，直接排入市政污水管。餐饮 含油废水经二次隔油处理后会同生活污水排入市政污水管 网。室内污废水管设置专用通气管系统。地下室产生的生活污 废水先排入地下污水集水井，再通过污水潜水泵提升后排至 室外污水管道系统。地下餐饮废水经地下室专用隔油处理装置处理后经泵提升后排至室外污水管道系统。6 雨水工程设计本工程主楼屋顶建筑面积 1 700m2 ，实 际 汇 水 面 积2 100m2，若采用传统方式设置雨水斗、雨水立管则需要将近10 根 DN100mm 雨水立管，而超高层建筑留给设备的管井都 是非常有限的，而且最上部是五星级酒店，对客房的噪音影响 很大，涉外酒店要求客房安静度在 32dB 左右，因为涉外酒店 的客户大部分是居住于乡间的住宅内，平时的生活环境噪音 量很低，因而对高分贝的响声异常敏感。10 根雨水立管势必占 用 10 个管道井，从而影响 20 个客房，这对涉外酒店管理公司 来说是难以接受的。 我们就考虑采用虹吸式屋面雨水排水系 统，设计重现期 P =10a，因为虹吸式雨水系统可以采用悬吊横 干管连接数个雨水斗，而且悬吊横干管不需要坡度坡向雨水 立管，而重力式雨水排水系统悬吊横干管只能接 3 个雨水斗， 而且需要坡度排向雨水立管，因而会影响客房吊顶高度。我们 在设计时考虑到客房的完整性以及静谧性，在与建筑专业协商后采用屋面雨水天沟设在顶层客房走廊的上部，虹吸式雨水斗下来的短立管在走廊上部吊顶内集合，在走廊适当位置设置检修口。这样就算检修也不影响客房的正常使用，管道不进入客房内部，下雨天雨水管道的噪音也不会直接传至客房内，减少了不必要的投诉，走廊内的悬吊管汇集后排入 1 根DN150mm 的雨水立管后排至室外，大大减少了雨水立管的数 量，节省了立管所占用的核心筒面积。工程建设与设计Construction & Design For Project内消防设计师较少接触到的厨房专用灭火系统，目前国内一7 厨房设备灭火厨房特别是营业性的商业厨房一直以来都是火灾的高发 场所，这些厨房火灾则是集中发生在烹调设备、排油烟罩和与 之相连的烟道中。厨房火灾的起因，主要是烹调设备（即炊具） 因高温而造成烹调油脂或食物燃烧引发的火灾，如油锅火灾、 烘 / 烤箱火灾等。烹调过程的明火，如果不慎窜入了积聚大量 油腻（垢）的排油烟罩和烟道，同样也会引起火灾，而且火灾很 容易通过相互连通的烟道和排风道迅速扩散和蔓延。 厨房中使用的燃料如果有管道发生破裂，即使只有少量燃料泄漏，也般高星级酒店尤其涉外酒店中经常看到，现笔者浅显地介绍一下，以方便给排水设计同仁们以后设计中碰到有参考作用。目前前国际上主流的湿粉灭火系统是美国安素公司研发 的 R-102 系列和食人鱼系列。R-102 系列和食人鱼系列都采用 液体的灭火药剂。R-102 系列是 20 世纪 80 年代以后，安素公 司开发出的第二代厨房灭火系统，它的优点是显碱性的湿化学药剂与显酸性的烹调油相遇时，迅速发生皂化反应并在火灾表面产生一层稠密的灶化膜，正是依赖这层膜切断火源与氧气间的联系并直到油脂被冷却到不能复燃的条件为止。食人鱼系列不同的是，在喷洒完液体灭火药剂后，还会继续喷洒可能遇明火引起燃烧，并随着燃料的自由流淌或扩散而迅速蔓延。发生在厨房烹调设备、排油烟罩、烟道这 3 个部位的火 灾，发生燃烧的大多是烹调过程中使用的食用油脂，对于这类冷却水，对着火部位进一步冷却，其同样具有遇高温烹调油会发生皂化反应，同样产生隔绝空气的保护膜，也就是说完全可 以无飞溅灭火。对高温灶具的快速降温和防止复燃问题，在食 人鱼的系统设计中得到充分解决。在控制系统中接入水，当灭 火药剂喷射完毕，在喷射药剂管道中继续喷水，喷水的目的是对灶台进行降温，由于食人鱼系列灭火药剂是一种水加强物火灾，由于本身具有的特殊性，国际上将其单独命名为一种新型的火灾：K 类火灾。排烟罩和烟道内发生的火灾因位置特 殊，一般很难采用人工的方式直接扑救，但如果不及时处置又极易造成火势迅速蔓延。同时厨房中原有的一些报警灭火设施对此也无用武之地。因此，需要采用针对厨房火灾的厨房灭 火系统。我国对营业性的厨房灭火要求到目前为止还是比较少 的，最近出版的建筑设计防火规范第 8.5.8t 条中要求：“公共 建筑中营业面积大于 500m2 的餐饮场所，其烹饪操作间的排 油烟罩及烹饪部位设置自动灭火装置，且应在燃气或燃油管 道上设置紧急事故自动切断装置”。但是，工程师在设计时就 比较困惑，规范并没有写明采取何种系统设置自动灭火装置， 常规做法就是在厨房上部设置湿式喷淋系统，而涉外酒店管理公司明确表示，除设置湿式喷淋系统外在厨房排烟罩和烟质，通过与水接触后的药剂会加剧皂化反应增加发泡厚度。所以说喷水的过程不仅不会产生飞溅，反而更有效地抑止复燃。 一般来说，食人鱼系列适用于中小规模、能保证冷却水源 的厨房；而 R-102 系列可以适用于大型的、功能复杂的及不能保证冷却水源的厨房。R-102 系统和食人鱼系统使用两种不同类型的液体灭火 药剂，其中 R-102 系统是使用被称为 ANSULEXTM 的液体灭 火药剂，食人鱼系统则是使用被称为 PRXTM 的液体灭火药 剂。两种不同类型的液体灭火药剂的基本物理化学特征如表1。道内还需要做湿粉灭火系统，因为根据国外数十年的厨房灭火的经验教训，光湿式喷淋系统保护是远远达不到要求的。美 国国家消防协会(NFPA)标准中明确有一章是关于这方面的要 求，分别是 NFPA17A 标准“湿式化学灭火系统”和 NFPA96 标 准“商业性厨房的通风和消防”。NFPA96 所描述的是高烟雾、 高油污商业厨房设备的安装，NFPA17A 是专门为湿化学药剂 制定的。经过该机构的严格测试后，得出的结论是：湿化学药 剂是唯一能够用于厨房的烟道、滤网和灶台的灭火药剂，同时 也规定这种湿化学药剂也只能用于扑灭厨房类火灾 （国际将厨房类火灾统称为 K 类火灾）。何为湿粉灭火系统呢，这是国表 1两种不同类型的液体灭火药剂基本化学特征ANSULEXTM 121.4040401101.325.267.78.7PRXTM 12K /a A/? A/? % %/Cm /s3pH121021.195.269.5-10.5ANSULEXTM 和 PRXTM 都是经过专门配置的、主要成分为水溶性钾盐的溶液，由于预先进行了混合，因此不必在现场再进行任何稀释。除了具有一定的碱性外，它们本身并无任73公用工程设计Public Utilities Design。何毒性。ANSULEXTM 和 PRXTM 以雾状的形式喷洒到着火的油脂表面时，都会与高温油脂产生皂化反应，在表面形成一在地下 1 层顶板下排至室外方式 4：在广场中设置 3 条排水沟，由结构局部降板，沿广 场中心坡向外围市政雨水井。我们分析上述 4 种方式的优缺点：方式 1：本工程地下 1 层是超市、商业和食街，而且连接地 下轨道交通，若在广场中间设置一较大集水坑，无论是在顶板 下设置集水坑还是在地下 1 层设置一机房间势必在地下 1 层占用一定的商业面积，尤其是与轨道交通连接的商业，人流量个泡沫覆盖层，类似于肥皂泡沫层，将油脂和空气彻底隔绝，抑制油脂蒸汽的弥散。由于食人鱼系统在喷洒完 PRXTM 液 体灭火药剂后，还需要继续喷洒冷却水，因此 PRXTM 还是一 种“水增强灭火剂”，喷洒的冷却水不会对已经形成的泡沫覆 盖层造成破坏，而且会不断增加泡沫覆盖层的厚度。使用清水擦洗或蒸汽冲洗，灭火后对火场的清洁工作可以很容易地完成。ANSULEXTM 和 PRXTM 与厨房环境中常见的金属（不锈钢、铝、镀锌金属、低碳钢、铜等）相容，只要及 时得到清理，都不会对这些金属造成损伤。其系统安装实际效果见图 1。很大，寸土寸金，这是业主所不能接受的。方式 2:虽然排水效果较好，但是存在雨水口与顶板以及 连接管的防水