【摘要】
結(jié)合清華大學新化學館項目設計經(jīng)驗，本文介紹了新化學館作為實驗、科研兼辦公建筑的給排水系統(tǒng)、消防 系統(tǒng)設計；并結(jié)合工程實際，重點分析了本項目實驗室特殊給排水系統(tǒng)、實驗室純水系統(tǒng)、消防預作用系統(tǒng)設計要 點，望能為化學實驗室類似科研建筑的工程設計提供參考借鑒。
關鍵詞 新化學館實驗室排水純水系統(tǒng)預作用自噴滅火系統(tǒng)文保地區(qū)管線改造
引言
清華大學新化學館定位為科研辦公用樓，主要 功能為實驗室（含國家重點實驗室）。項目作為先進 的化學實驗樓，既要滿足科學研究兼顧學術(shù)交流等需 求，又要與校園環(huán)境相協(xié)調(diào)，并具備充足的靈活性和 適應性以滿足化學系未來的發(fā)展。本文對新化學館給 排水及消防各系統(tǒng)的設計進行簡要介紹，供大家探討 學習，從而為化學實驗室類似科研工程設計提供參考 借鑒。
1工程概況
本項目建設用地位于北京市海淀區(qū)清華大學園區(qū) 西北部，東臨校內(nèi)道路，南鄰老化學館，北側(cè)為人環(huán) 樓，東側(cè)為理化樓，東北側(cè)為生物醫(yī)學館。項目建設 用地約0.54hm2，總建筑面積12794.7"。
新化學館定位為科研辦公用樓，主要功能為實 驗室（含國家重點實驗室），屬多層公共建筑，耐火 等級為二級，地下三層，地上四層，總建筑高度為 15.920m。主要功能：地下三層主要為人防區(qū)域兼平 時實驗室、電鏡實驗室等；地下二層主要為分析化學 實驗室，變電所，換熱站及空調(diào)機房等；地下一層主 要為分析化學實驗室，設備用房，生活水泵房、純水間和數(shù)據(jù)機房；地上一、二層主要為無機、物化實驗 室；三層為高分子分析實驗室；四層為有機化學實驗 室。每層實驗人數(shù)約為40人。地下三層人防區(qū)域建筑 面積1407m2,為核5級常5級甲類一等人員掩蔽所，平 時為實驗室。
2給排水系統(tǒng)
2.1給水系統(tǒng)
水源：給水水源為市政自來水。在地塊北側(cè)和南 側(cè)分別接入一路給水引入管，管徑DN150，在地塊紅線 內(nèi)形成DN150環(huán)狀給水管網(wǎng)，壓力約0.18MPa。供水水 質(zhì)符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》。
系統(tǒng)分區(qū)：由于現(xiàn)狀市政給水壓力較低，且給 水引入總管上設置低阻力倒流防止器，而新化學館 因功能需在每層設置緊急淋浴器（工作壓力為0.10 MPa?0.20 MPa），故地下三層至地下一層采用市政直 接供水，地上一層至四層采用生活水箱+變頻泵組加壓 供給水。給水泵房設于地下一層，生活水箱有效容積 為18m，，不低于最高日用水量的20%。給水系統(tǒng)穩(wěn)壓措 施：各用水點處供水壓力超過0.20MPa時，采用支管減 壓閥或節(jié)流型衛(wèi)生潔具。
給水最高日用水量為155.32m3/d，最大時用水量為23.30m3/h。其中高區(qū)生活用水最高日用水量為 80.60m3/d，最大時用水量為12.10m3/h ；低區(qū)生活用 水最高日生活用水量為60.60m3/d，最大時用水量為 9.10m3/ho
二次供水消毒及計量：在生活水泵房水箱內(nèi)設置 1臺功率為405W的臭氧自潔消毒器。地下三層至地上四 層各層根據(jù)實驗室實際使用劃分單獨計量用水區(qū)域； 縱向衛(wèi)生間分層計量；純水系統(tǒng)、空調(diào)補水單獨計 量；進人防區(qū)域的給水管道設置水表單獨計量。
生活熱水供應方式：本工程不設集中生活熱水 系統(tǒng)，采用分散布置電熱水器供應生活熱水。供應部 位：衛(wèi)生間洗手盆臺盆下分散設置即熱式小型電熱水 器，容積為K=5L，功率為N=2.0kW。電熱水器給水管入 口處加設止回閥，必須帶有安全使用的裝置。
生活飲用水及開水供應：由設在開水間的電開水 器供應，供建筑物內(nèi)辦公及實驗人員飲用，供水溫度 100°c，在樓內(nèi)每層開水間設一臺全自動電開水器；電 開水器容積為K=60L,功率為N=12kW。電開水器給水管 入口處加設止回閥，電開水器必須有保障使用安全的 措施。
2.2純水系統(tǒng)
水源：根據(jù)工藝要求新化學館在每層設置1處純 水供應點，日平均耗量5L/d •人，純水用量約2.1m3/ d,純水設備處理能力為0.60m3/h。
純水工藝及出水水質(zhì)：本項目純水處理工藝主 要采用采用反滲透(RO)+EDI處理工藝，工藝流程： 原水增壓泵一多介質(zhì)過濾器一軟化過濾器一除氯過 濾器一多功能保護柱一高壓泵一反滲透R0處理裝置 一多功能純水箱一分配泵一離子交換柱一254nm紫外 殺菌裝置一0.2um除菌過濾器。產(chǎn)水水質(zhì)：電阻率 5?15MQ?m，典型值210MQ?m,R 0膜脫鹽率為 97%?99%,T0CW30 ppb，微生物濃度W10CFU/mL, 水質(zhì)均符合國標《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方 法》GB6682-2008中的二級標準，純水電阻率大于1
純水系統(tǒng)形式選擇：純水供應采用循環(huán)管道系統(tǒng)。在地下一層設置純水制備間，純水制備間內(nèi)設1套 純水中央處理設備。純水水箱有效容積為1.5m3。純水 設備處理能力為0.60m3/h。
純水系統(tǒng)消毒：純水系統(tǒng)具備全自動R0和循環(huán)管 路消毒功能。消毒劑為0.11mol/L氫氧化鈉或10%雙氧 水，消毒時間不小于4h。
2.3中水系統(tǒng)
采用市政中水，從地塊東側(cè)市政中水干管引 一根管徑為DN100mm的中水給水管進入本項目紅線 內(nèi)，用于本項目澆灑道路及綠化市政中水壓力為 0.10MPa。在地塊內(nèi)中水管線上布置若干灑水栓井， 灑水栓井間距不超過50m。中水作為綠地灌溉水源 時，采用微灌、滴灌等節(jié)水灌溉方式。室外道路沖洗 全部采用節(jié)水型高壓水槍沖洗方式。中水管道嚴禁與 生活飲用水給水管道連接。室外中水管道上不得裝設 取水龍頭。當裝有取水接口時，必須采取嚴格的誤 飲、誤用的防護措施。
2.4污廢水排水系統(tǒng)
本工程室外排水系統(tǒng)采用雨污分流、污廢水合 流。室內(nèi)排水采用生活污水、實驗室廢水分流的排水 系統(tǒng)，最高日排水總量約為123.6m3/d。
生活污水排水系統(tǒng)：建筑內(nèi)的生活污水經(jīng)污水管 道收集排至室外，經(jīng)化糞池處理后直接排入室外污水 管道。
實驗廢水排水系統(tǒng)：含有微量酸、堿的實驗室廢 水，先經(jīng)各實驗室稀釋后，直接排入室外污水管網(wǎng)。含 有濃酸或濃堿的實驗室廢水、含有苯酚等有機試劑、 暗室顯影洗液等實驗室廢液，分別倒入專用廢液容器 中，應由專業(yè)單位回收處理，不得直接排入排水管道。
地面以上排水均采用重力排水，地面以下排水排 至地下室污、廢水集水坑或者一體化污、廢水提升設 備，經(jīng)潛水排水泵提升后排放。
2.5雨水系統(tǒng)
北京市暴雨強度公式：
丨丨…
g = (f + 8)°m式中：q --設計雨水流量（L/s）；
P —設計重現(xiàn)期（a）；
t --降雨歷時（min）。

（1） 室外雨水系統(tǒng)
室外區(qū)域雨水由室外雨水口收集后排入雨水管 網(wǎng)。室外區(qū)域雨水設計重現(xiàn)期采用P=3年，雨水設 計降雨歷時t=10min，綜合徑流系數(shù)W=0.56，匯水 面積Fw=5474.23m2。紅線區(qū)域雨水總設計流量為： Q=89.91L/s。
（2） 屋面雨水系統(tǒng)
屋面雨水重現(xiàn)期設計為10年，5min降雨強度為 q=5.85L/s»100m2。屋面雨水排水工程與溢流設施的總 排水能力不小于50年重現(xiàn)期的雨水量。屋面雨水采用 內(nèi)排水與外排水結(jié)合的方式，有組織地通過重力流排 水系統(tǒng)排入建筑物室外散水坡或雨水溝。經(jīng)雨水管道 收集后排至室外雨水管網(wǎng)。雨水斗采用87型雨水斗。 面積較小的種植屋面和建筑出挑屋面，采用陽臺地 漏。
（3） 雨水控制
為充分利用雨水資源，道路采用透水性路面鋪 裝，停車場采用滲水磚，接納地表雨水，滲入地下， 涵養(yǎng)地下水，綠地雨水就地滲透；大于入滲量的雨水 排至室外雨水管網(wǎng)。由于硬化面積為3169.73m2，根 據(jù)《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》規(guī)定，每千平方 米硬化面積配建不小于30m3的雨水調(diào)蓄池，因此本工 程區(qū)域內(nèi)設置一個有效容積為100m3的雨水調(diào)蓄池， 在下次降雨前，將雨水調(diào)蓄池內(nèi)的雨水排空至市政雨 水管網(wǎng)。北京地區(qū)年徑流總量控制率取80%，對應設計降雨量H=27.3mm。依據(jù)容積法計算設計雨水調(diào)蓄容 積：V=10 wHF=10X0.56X27.3X0.5474=83.7m3。故 設置100m3雨水調(diào)蓄池可滿足場地年徑流總量控制率 大于80%。
3消防系統(tǒng)
3.1消防水源及用水量
室外消防采用低壓制消防系統(tǒng)，由室外環(huán)狀給水 管網(wǎng)直接供給，環(huán)管管徑DN150,水壓0.18MPa。室內(nèi) 消防用水采用臨時高壓制，區(qū)域消防水泵房及消防水 池位于新化學館東北側(cè)生物醫(yī)學館（已建）樓內(nèi)，供 給本項目室內(nèi)消防水量。高位消防水箱間位于生物醫(yī) 學館（已建）屋頂，內(nèi)設一座有效容積18 m3的消防 水箱及增壓穩(wěn)壓泵組，維持室內(nèi)消火栓系統(tǒng)及自動噴 水滅火系統(tǒng)管道的壓力。本項目同一時間火災發(fā)生次數(shù)為一次，室外消火 栓用水量為288m3，室內(nèi)消火栓用水量為144m3，室內(nèi)自 噴用水量為108m3。按同時開啟室內(nèi)消火栓及自動噴水 系統(tǒng)考慮，本項目室內(nèi)消防用水量為252m3。本項目消 防用水量標準及消防用水量詳見表2。

已知生物醫(yī)學館地下消防泵房設置一座有效容積 為（K=260m3）的消防水池，可滿足本項目室內(nèi)消防用 水需求。消防泵房內(nèi)設兩臺消火栓給水泵、兩臺自動 噴水給水泵，其中消火栓給水泵性能參數(shù)Q=20L/s, H=0.60MPa，N=22.0kW, 一用一備；自動噴水給水泵性 能參數(shù)Q=30L/s, H=0.80MPa，N=55.0kW，一用一備； 經(jīng)校核以上設備參數(shù)均能滿足本項目消防水壓要求。
3.2室外消火栓系統(tǒng)
室外消火栓系統(tǒng)與生活供水共用室外環(huán)狀管網(wǎng)， 在環(huán)狀給水管網(wǎng)上設若干地下式消火栓。室外消火
栓型號為：SA100/65型。室外消火栓的間距不大于 120m，保護半徑不大于150m。
3.3室內(nèi)消火栓系統(tǒng)
室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時高壓系統(tǒng)，豎向不分 區(qū)，采用水平干管和豎向立管成環(huán)狀布置。消火栓栓 口壓力超過0.50MPa時采用減壓穩(wěn)壓型消火栓。同層相 鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱保證同時達到被保護 范圍內(nèi)的任何部位，消防給水管道采用閥門分成若干 獨立段。閥門的布置，保證檢修管道時至多關閉停用 不相鄰的兩根豎管。水槍充實水柱210m，消火栓栓口 動壓不小于0.25MPa。
采用1800x700X180帶滅火器箱組合式鋁合金消 防柜，箱內(nèi)設DN65mm消火栓1個，DN65mm長25m襯膠龍 帶一條，DN19水槍一支，自救式消防卷盤一套，磷酸 銨鹽手提滅火器2具，消防按紐及指示燈各一個。安裝 在防火墻上的消火栓箱應保證箱體后面防火墻耐火極 限不小于設計要求。
在新化學館室外設2組消火栓用地下式水泵結(jié)合 器，水泵結(jié)合器型號為SQX100-A型，位于室外消火栓 15?40m范圍內(nèi)。每組水泵接合器流量不大于15L/s, 水泵接合器處設置永久性標志銘牌，注明供水系統(tǒng)、 供水范圍、系統(tǒng)設計流量和額定壓力等參數(shù)。
3.4自動噴水滅火系統(tǒng)
自動噴水滅火系統(tǒng)采用臨時高壓制，本樓各部 位均屬中危險I級。各層除細胞間、數(shù)據(jù)機房、變電 所、電鏡區(qū)域等部位外均設置噴頭。新化學館實驗室 區(qū)域為準工作狀態(tài)嚴禁勿噴的場所，均采用預作用自 動噴水系統(tǒng)，公共區(qū)域及書寫區(qū)均采用濕式自動噴水 系統(tǒng)。
自動噴水滅火系統(tǒng)豎向不分區(qū)，報警閥間位于本 樓地下一層，共設有1個濕式報警閥，3個預作用報警 閥，每個報警閥負擔噴頭數(shù)不超過800只（不計吊頂 內(nèi)噴頭數(shù)量），水力警鈴設于報警閥處的通道墻上。 每個報警閥所負擔的最不利噴頭處，均設末端試水裝 置。每層每個防火分區(qū)均設水流指示器和電觸點信號 閥，并在靠近管網(wǎng)末端設DN25的末端試水閥。供水動自動噴水泵由各報警閥上壓力開關控制自動噴 水泵自動啟動，消防控制中心可遠距離啟動自動噴水 泵，水流指示器指示樓層或防火分區(qū)，信號反饋至消 防控制中心。
本工程采用噴頭均采用K=80標準玻璃球閉式噴 頭，噴頭溫級為68。。。預作用報警閥后管網(wǎng)平時充滿 0.03?0.05MPa低壓氣體，空壓機維持壓力。空壓機啟 動壓力為0.03MPa,停機壓力0.05MPa。當加壓泵啟動 時空壓機停機，同時末端快速排氣閥前的電動閥自動 開啟。
新化學館室外設2組自動噴水用地下式水泵接合 器，水泵結(jié)合器型號均為SQX100-A型。
3.5氣體滅火系統(tǒng)
地下一層的數(shù)據(jù)機房、地下二層的變電所及變 電所夾層、地下三層電鏡設備間、電鏡數(shù)據(jù)處理間等 設置二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)。本工程采用管網(wǎng)式組合 分配系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)由儲存裝置、控制系統(tǒng)和分配系 統(tǒng)等組成。二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)應具有自動控制、 手動控制和機械應急三種啟動方式。每個防護區(qū)均設 泄壓口，泄壓口位于防護區(qū)凈高的2/3以上。防護區(qū) 入口應設聲光報警器和指示燈，防護區(qū)內(nèi)配置空氣呼 吸器。
3.6建筑滅火器
本建筑均配置磷酸銨鹽干粉滅火器。栓型號為：SA100/65型。室外消火栓的間距不大于 120m，保護半徑不大于150m。區(qū)域面積大的特點，因此本項目從方案設計到施工圖 設計，BIM應用貫穿始終。依托BIM信息模型直觀的優(yōu) 勢，從數(shù)字化模型中模擬施工過程中的難點及問題， 對機電各專業(yè)管線綜合協(xié)調(diào)布置，提岀解決方案，進 而達到避免施工階段中的材料浪費、縮短施工周期的 目的。
參考文獻
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