浅谈国家海洋博物馆给排水及消防系统设计

浅谈国家海洋博物馆给排水及消防系统设计

杨政忠赵炳君肖厚蓬

杨政忠赵炳君肖厚蓬

（天津市建筑设计院，天津300074）

摘要：本文总结了国家海洋博物馆给排水及消防系统设计，其中重点介绍高压细水雾灭火系统和屋面及侧墙虹吸雨水系统的设计情况，并对本建筑给排水专业绿建设计做了简单叙述，力求为今后同类建筑的设计积累经验。

关键词：海洋博物馆；高压细水雾；虹吸雨水；绿色建筑

前言

国家海洋博物馆项目选址在天津滨海旅游区南湾南侧，设计使用年限为100年。本工程为一类高层，耐火等级为一级。项目拟建设一座集收藏保护、展示教育、科学研究、交流传播、休闲旅游等功能于一体的综合型国家海洋博物馆。本项目总建筑面积80000m2，展厅2层，研究和办公用房4层，其中包括展厅、藏品库区、公共服务用房、和设备用房，同步实施室外陆地展场和海上展场，以及海洋文化广场、道路、停车场地及园林景观绿化等室外工程。

1给排水系统设计

1.1给水系统

生活水日用水量为224.5m3/日，最大小时用水量为35.6m3/h。根据本项目坐落地区的市政水压情况，一层采用市政水压直接供水，二层以上采用加压。生活泵和生活水箱设于一层生活泵房内。生活泵采用多恒压变频控制，生活水箱采用紫外

线消毒。为保证今后布展需求，展厅预留给水管。由于屋面设置太阳能集热板和光伏发电板，因此屋面预留太阳能集热器及光伏发电板的冲洗管道。

1.2中水系统

中水日用水量为443.2m3/d，最大小时用水量为121.2m3/h。

根据《天津市再生水设计规范》的规定，本建筑冲厕及室外绿化采用中水，中水水源为市政中水，根据市政中水水压，本建筑一层采用市政水压直接供水，二层以上采用加压。中水泵和中水箱设于一层中水泵房，中水泵采用多恒压变频控制，水箱采用臭氧发生器消毒。中水站房内预留室外绿化用水微喷水泵的位置，中水箱考虑室外绿化用水的调节容积。另外为保证室外水景水质，首层设预留水景循环水站房，水质处理待景观设计深化。

1.3热水系统

本建筑公共餐厅厨房及职工餐厅厨房供应集中生活热水。热源采用太阳能热水系统，太阳能集热器设于屋面与建筑屋面一体化设计，热水箱及热水循环泵设于一层太阳能热水站房。太阳能热水系统采用电热水器作为辅助热源。生活热水分区与给水系统相同，热水系统采用全日制机械循环，并且设置铜银离子发生器，以保证热水水质要求。

1.4排水系统

1.4.1污废水系统

室内采用粪便污水与生活废水合流排水管道系统。生活污水排水量为453立方米/日。室内地面层（±0.000m）以上的生活污水重力流排出；厨房含油污水经油脂分离器处理后排放，油脂分离器设于一层专用站房内。为保证较好的室内环境，卫生间排水系统采用伸顶通气，排水支管过长或卫生洁具过多排水横管按规范设置环形通气管。

1.4.2屋面及侧墙雨水排水系统

本建筑屋面雨水通过虹吸雨水系统排放，考虑本项目的重要性，雨水设计重现期为50年，溢流重现期为100年，建筑屋面设天沟，根据天沟坡度及汇水面积布置雨水斗，通过管道收集，管道沿结构钢柱敷设，排至室外。由于建筑的外形特殊，侧墙雨水也需要有组织排放，建筑的天沟设在侧墙18m标高处，经过管道收集，横管设在结构夹墙内，立管沿夹墙敷设，排至室外。

1.5绿建措施

本项目按绿建三星标准设计，给排水专业采取相应的节能节水的绿建措施。

1.5.1非传统水源利用

根据《天津市再生水设计规范》的规定，本项目的冲厕和室外绿化均采用中水，水源为市政中水，由市政中水管道引入，一层采用市政水压直接供水，二层以上采用加压。中水泵和中水箱设于一层中水泵房，中水泵采用多恒压变频控制，水

箱采用臭氧发生器消毒，中水站房内预留室外绿化用水微喷水泵的位置。

1.5.2太阳能热水系统

本建筑公共餐厅厨房及职工餐厅厨房生活热水采用太阳能热水系统，太阳能集热器设于屋面与建筑屋面一体化设计。集热面积采用国标GB50364-2005中的计算公式：

Ac-直接系统集热器总面积，m2；

Qw-日均用水量，Kg；

Cw-水的定压比热容，KJ/Kg·℃；取值4.18KJ/Kg·℃。tend-贮水箱内水的设计温度，℃；

ti-水的初始温度，℃；

JT-当地集热器采光面上的年平均日太阳能辐照量，KJ/m2；

f-太阳能保证率，取56%；

ηcd-集热器的平均集热效率，取0.5；

ηL-系统损失，取0.2。

经计算集热器面积为600m2，太阳能热水箱容积为30m3。热水箱及热水循环泵设于一层太阳能热水站房。太阳能热水系统采用电热水器作为辅助热源。

1.5.3水表计量

给水、中水市政进水总管设水表计量，另外建筑内部不同的用水部门的进水管分别设水表计量，水表采用远传水表。

1.5.4绿化节水灌溉

室外绿化采用滴灌或微喷方式，并在室内设绿化灌溉加压泵房。

2消防系统设计

本建筑消防设施包括室外消火栓系统、室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、大空间智能灭火系统、高压细水雾自动灭火系统和IG541气体灭火系统。各类灭火系统用水量及火灾延续时间如下表。

2.1消防供水系统

消防水源由市政给水管道提供，分别由不同的市政道路各引入一根DN200给水管，供本项目的消防用水。利用一层高台阶下部空间设消防水池和消防泵房，消防水池有效容积900m3，消防水池储存3小时室内消火栓用水量324m3、2小时自动喷水系统用水量575m3，设两根DN150补水管；消防泵房内设两台消防泵（一用一备），两台喷淋泵（一用一备），两台大空间智能灭火系统加压泵（一用一备）；单独设高压细水雾站房，站房内设高压细水雾储水箱和加压泵。

2.2消火栓系统

室内消防管道竖向不分区。室内消火栓的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DN65消火栓一个DN65、L25m麻质衬胶水带一条，DN65×19mm直流水枪一支、启动消防水泵按钮和指示灯各一只；并设消防水喉。屋顶设消防水箱保证火灾初期的消防用水。

2.3自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统采用湿式自动喷水灭火系统。对于喷水强度、作用面积及持续喷水时间等参数的选用根据不同场所确定：分别为库区采用仓库Ш设计，其余均按中危I级设计，持续喷水时间按仓库计算采用2小时。自动喷水灭火系统在竖向不分区。根据本建筑平面面积较大的特点，首层设置四处报警阀室，报警阀室内设湿式报警阀，每个报警阀所担负的喷洒头数不超过800个。喷洒头选用同样根据不同场所功能及装修效果确定：厨房内采用吊顶型喷头，动作温度93℃，

K=80，吊顶部位喷头采用隐蔽型快速响应喷头。喷头动作温度为68℃，K=80，库区内喷头采用早起抑制快速响应喷头，K=200。系统稳压通过屋顶消防水箱及稳压装置稳压。

2.4大空间智能灭火系统

大空间智能灭火系统按中危I级。按水炮动作数6个考虑；系统用水量30L/s持续喷水时间：1h；最不利点喷洒头工作压力0.6MPa。大空间智能型主动喷水灭火装置（高空水炮）设于大空间，结合装修设置，每个水炮前设电磁阀，每个保护区设水流指示器，末端设泄水装置。

2.5高压细水雾灭火系统

高压细水雾灭火系统喷水强度根据不同场所分别确定：柴油发电机房为2.0L/min·m2，文物库、档案库为2.0L/min·m2，通信机房为0.7L/min·m2，持续喷水时间：0.5h。高压细水雾灭火系统均按开式系统设计，系统设计流量水量按最不利区域一次火灾考虑，通过计算为500L/min。高压细水雾系统设六台注塞泵（五用一备），设于一层高压细水雾泵房内，并设高压细水雾水箱及加压泵，水箱储存30分钟用水量，有效容积18m3。为保证水质，设置一套软化水装置。

2.6IG541气体灭火系统

气体灭火系统设计参数为：灭火设计浓度采用39.9%，设计喷放时间为不大于60s，且不小于48s。系统采用全淹没式组合分配系统。系统控制方式采用自动、电气手动、机械手动三种方式。

3BIM在项目中的应用BIM在国家海洋博物馆项目中从建筑、结构初期方案开始建模，施工图期间对机电专业各类管线建模，对于给排水设计中对给排水及消防管线通过BIM模型，检测并发现与其他机电专业碰撞，进行修正，同时运用于机电专业的管线综合，确保建筑层高。

4结语

国家海洋博物馆作为国家级展馆，其重要性是不言而喻的，而且由于与澳大利亚COX公司合作，建筑造型新颖，内部空间复杂，且曲面很多，对于设备专业加大了设计难度，尤其屋面雨水设计及侧墙雨水收集，管道走向只能借助于BIM设计，另外库区不确定因素很多，因此采用高压细水雾灭火系统和IG541气体灭火系统相结合保护的方式，通过这次全方位设计，作为建筑设计的一种尝试，为今后类似规模的项目提供一些经验作为参考。

参考文献：

[1]王敏，王亨园.建筑给排水设计中应注意的问题[J].内蒙古水利，2012（05）

[2]李伟杰.浅谈高层建筑给排水消防设计关键技术[J].江西建材，2015（01）

[3]戴智涛．民用建筑消防给排水设计的探讨[J]．科技创新导报，2012（03）