实例：杭州奥体中心综合训练馆给排水和消防设计
stract 导 读
主要介绍了杭州奥体中心综合训练馆的给水系统、热水系统、消防灭火系统、排水系统、雨水系统等的设计情况，并根据亚组委绿色健康建筑导则及钱江世纪城亚运场馆设计提升专题研讨会会议精神，全面贯彻落实第19届亚运会“绿色、智能、节俭、文明”的办会理念。对系统技术要点如不同建筑造型的系统选择和设备管道布置，绿色建筑设计等进行总结，并给出了设计心得。
01、工程概况
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杭州奥体中心综合训练馆是功能密集的公共体育设施，是与周围环境和谐共生的建筑实体空间，由综合训练馆、自行车训练馆及新闻中心、运动员宿舍、五大中心及配套公建组成。项目位于杭州市萧山区杭州奥体博览城东南角，东临滨江二路，南邻奥运路，用地北部与规划中的奥体博览城双塔相邻，规划中的奥体大道从项目中央穿过。项目总建筑面积184 533 m²，其中地上为106 493 m²，地下为78 040 m²。整个项目综合训练馆为8层，建筑高度99.35 m，其余为多层建筑。地下2层，埋深11 m。地下一层围绕下沉广场设置配套公建（按商业考虑）及小型运动场馆，地下二层为车库及机房。本文主要介绍综合训练馆的给排水和消防灭火系统的设计重难点，以及涉及的绿建措施。
02、室内给排水系统设计重难点
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本项目建成之后，运动员宿舍提升为赛后品质酒店，自行车馆调整为赛后展览等在内的多功能创展空间，综合训练馆赛后运营大众健身相关内容，五大中心考虑“体育+”创新业态如体育+大健康，配套公建作为酒店（原运动员宿舍）或综合训练馆片区配套服务设施运营。结合项目特点，建筑形态，今后运营状况，成本控制等多方面需要制定合理的水系统，避免不必要的投入。
2.1 给水系统分区
本项目的生活用水、消防用水、空调补给水、再生能源设备补水、雨水清水池补水等由市政给水管网供给；场地绿化浇灌、道路浇洒用水、多层屋面绿化浇灌采用雨水回用系统供给，水量不足时由市政自来水补充；水景补水全部采用雨水回用系统供给。自行车训练馆及新闻中心、五大中心、配套公建为楼高不大于4层的多层，均由市政管网直供。综合训练馆楼高不大于100 m，共8层，每层约12.5 m左右。供水系统共分4个区，低区：地下室至一层，由市政给水管网直接供水；二层及二层以上用水点采用地下室生活水箱—恒压变频泵组—用水点的方式供给1、2、3区。1 区：二层至四层夹层；2区：五层至六层夹层；3区：七层至八层夹层。运动员宿舍考虑到冷热水平衡，一至四层统一由生活水箱+变频加压供水。由于公共区厨房等集中用水量大，客房区和公共区域分别设置独立的给水系统。冷却循环用水由生活水箱+冷却塔变频加压供水设备供给。
2.2 热水系统热源分析
本项目占地面积较大，建筑布局分散，功能多，层高差距大，如果采取统一的集中供应方式，存在以下不利情况：管线距离过长，输送能耗过高；影响层高，增加施工难度；无法最优化利用再生能源；供水平衡难度大，影响使用舒适度。故生活热水系统结合单体体量，根据使用功能及运行管理的需求，分项分楼合理采用再生能源，分散设置热水机房，如表1所示。
表1 热站分布
（1）运动员宿舍为多层斜坡顶建筑，若采用太阳能集热板，室外场地会产生光污染，故在宿舍斜屋顶中间区域设置设备平台。热水采用集中供应方式，采用空气源热泵机组供应热水，燃气热水炉为辅助热源。储热水箱和热泵机组等均设在这个设备平台。集中热水管网敷设形式为上行下给，采用全日制机械循环同程布置，热水供水温度60 ℃，管网末端回水温度不低于50 ℃。
（2）地下一层运动员淋浴采用太阳能预加热。先由集中式太阳能热水系统预热后，再由锅炉高温水辅助加热至使用温度。太阳能预热换热设备采用弹性管束、浮动盘管的半容积式水-水热交换器加热（间接换热）。附项目屋顶全年太阳辐射总量模拟（见图1）。
图1 项目屋顶全年太阳辐射总量模拟
根据本项目屋顶太阳能光伏板布置情况，采用2011选用典型年气象参数（杭州气象基站），对屋顶平面进行全年太阳辐射总量分析。
图1为本项目建筑屋顶全年太阳辐射总量模拟结果，单位面积内全年辐射平均总量为1 002 819 W·h/m²，最高达到1 195 609 W·h/m²，接近杭州地区的太阳总辐射水平，本项目具备太阳能热水系统设置条件。根据设计，本项目设置真空管集热器，太阳能热水系统与建筑一体化设计、同步施工，在项目实际应用中充分地利用太阳能将水加热，能稳定有效地使用热水资源。
（3）训练馆楼高不大于100 m，共8层，每层内配置运动员淋浴，因该建筑物的特殊性，每个当层淋浴间位置与上一层淋浴间位置平面成90°，高度差12.6 m，淋浴间热水若统一集中设置加热设备不仅会增加管线长度且很难做到供水平衡。在每淋浴间上方做一个夹层平台，在设备平台内分设空气源热水热泵制备热水, 辅助热源为电热水炉。每个淋浴间配有热泵机组，储热水箱及电热水炉。放置热泵机组的设备平台需要满足：机组与通风口距离不超过2 m；在机组出风口增加导风风管，并将机组排风排至室外；同时避免机组的排风口与进风口出现短路。通风口面积的风速按1~2 m/s计算（本工程按1.5 m/s计），通风口的有效系数（有效面积与总面积之比）：金属百叶75%，金属网75%，木百叶55%。经测算，本工程最小通风口面积=2×13 000/3 600×1.5×75%=6.4(m²)，实际百叶面积9~10 m²。（图2）
图2 热泵机组导风管示意
03、消防系统设计重难点
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项目为功能多样复杂的多层高层建筑群，消防采用区域集中消防供水系统，同时火灾系数按一次记，消防用水标准和一次用水量详见表2。
表2 消防用水量
注：①一次灭火总用水量为需水量最大的同一着火区域同时作用的系统用水量之和（1项+2项+3项+4项）;② 消防储水量为 室内消防用水量（2项+3项+4项）。
消防储水池贮存消防水量为656 m³，消防泵房位于地下一层。屋顶消防水箱贮存消防水量为36 m³。
3.1 各消防系统概述
（1）室外消火栓采用低压消防给水系统，由市政提供二路市政水压供水管进基地，市政水压直接供水。建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不少于2个。
（2）室内消火栓采用临时高压消防给水系统。消火栓管网竖向分二个区：训练馆四层及四层以上为高区，训练馆四层以下为低区，采用减压稳压阀分区。低区：水泵二路出水在地下一层经减压稳压阀后供给低区消火栓管网，管网布置水平和竖向均成环，下环网在地下一层,在下环网上各楼留两路消防主立管，上环网在各楼分别成环。地下二层局部为人防区，独立水平成环，由地下一层低区环网供给。高区：水泵二路出水至地下一层的高区供水总环网，并从环网上分别引二路至训练馆高区。超压部分采用减压型消火栓，以保证栓口压力不超过0.50 MPa。室外分片设高低区消火栓水泵接合器，分别与室内高低区消火栓环网连接。
（3）除不宜用水直接扑救的电气用房等以外，其他公共活动场所均采用湿式自动喷水灭火系统进行保护。该系统采用临时高压消防给水系统自动灭火系统根据建筑功能、空间形式的不同而设有不同的类型以及水量，详见表3。
表3 自动喷水灭火系统用水量
自喷水泵出水接至地下一层的DN200自喷供水主环网，自喷供水经湿式报警阀至各保护区域，报警阀分片集中设置：报警阀间1设在消防水泵房，从自喷供水主环网上接出二根干管经减压稳压阀后供给运动员宿舍，自行车馆新闻中心及部分地下一二层；报警阀间2设在地下一层，由自喷水泵出水供训练馆高区并经减压稳压阀后供给训练馆低区，五大中心及部分地下一二层。室外设水泵接合器与地下一层的自喷供水主环网连接。
（4）净高超过12 m的自行车馆和净高超过12 m的运动员宿舍中庭，采用大空间智能主动喷水灭火系统。独立设置主泵及水泵接合器。由于自行车馆和运动员宿舍均为24 m以下的多层建筑，而消防水箱设于训练馆99 m屋面，故不需设稳压装置。本系统为自动射流灭火装置，保护半径为35 m，安装高度范围6~30 m，流量为10 L/s，系统内保证同一着火点两门炮到达。额定工作压力为0.60 MPa，垂直旋转角度为0~+90°，水平旋转角度为0～360°。
（5）重要的电气机房（变电所、弱电进线间、UPS电源间等）采用气体灭火系统，灭火介质采用七氟丙烷，大型机房采用管网组合分配式系统，小型机房采用预制柜式无管网系统。灭火设计浓度：变电所、设备用房取9%，信息机房等取8%，设计喷放时间：机房不大于8 s，其他防护区，不大于10 s。防护区应设置泄压口，并位于防护区净高的三分之二以上。
（6）地下汽车库、五大中心、配套中心等，按中危险级配置，其他按严重危险级配置。灭火器配置选用磷酸氨盐干粉灭火器。除在消火栓灭火器组合箱内设置以外，在各机房、电气房、库房、设备用房及有固定人员值班的场所均设置手提式灭火器。
（7）厨房区域的排油烟罩、烟道内设置ANSUL自动灭火系统，并应在燃气或燃油管道上设置与自动灭火装置联动的自动切断装置。
3.2 建筑造型特殊性对消防设置的要求
（1）训练馆主楼设置室外盘旋敞廊。运动员可以通过这坡道往来于不同楼层之间的训练场，或在休息时享受城市景观，也可以为体育运动服务，作为运动大楼的主要构成元素之一。考虑到这个室外坡道的重要性，加设了消火栓系统和自喷系统，并做好防冻措施。
（2）训练馆是一座“运动塔”，基座为边长84 m的方形，一共8层，每层容纳不同的运动功能；采用“风车型”平面布局，核心筒将每层自然分为四片场地，尺寸适应球类运动场地，至少可以布置一个篮球场、一个排球场，一个羽毛球场或其他类型的运动场地。12 m的层高保证了球类运动需要的上方净空。另外，大跨度结构设计使支柱都避开活动区间，形成开放灵活的空间，并可以随时根据活动内容调整场地布局。在“风车’的类十字轴上设置4个水管井与筒体的水主井，共同撑起了整个训练馆的给排水设计框架。在4个水管井内分别设置了消火栓系统主立管，自喷系统主立管，虹吸雨水系统主立管，卫生间加压给水系统主立管及卫生间污废水系统主立管。筒体水井内主要设置了冷却循环水管，热媒管，水箱下吊管等。由于大跨度钢结构，除筒体外所有钢柱都有斜度，部分消火栓竖管无法设置，故消火栓系统除竖向成环外，各层水平成环，以利于布置当层消火栓。
04、工程特点及设计施工体会
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4.1 设计施工体会
（1）本项目各机电设备管线众多，特别是大跨度钢结构，除筒体外所有钢柱都有斜度，应及早进入BIM设计，从三维的角度直观的解决各专业管道交叉，管道与梁碰撞的问题，及早发现问题，为后续施工打下良好的基础，从而节约成本，达到合理的布局和美观的效果。
（2）对大型项目，应给与一定的预留空间。比如商业性质的，后期运营内容如果变化，前期设计的给水排水点就无法满足要求。所以在一开始，就应与业主充分沟通，预留足够的给水和排水点位。
（3）本项目由各种屋面组成，设计时需对各单体屋面特点进行分析，合理选择雨水系统。对于自行车馆场地大跨度的金属屋面，优先采用排水能力强，立管数量少的虹吸排水系统。对于综合训练馆由于除筒体外所有钢柱都有斜度，雨水立管只能布置在几个主水井内，若采用重力排水系统雨水立管的设置会有问题，所以也采用虹吸排水系统。其他单体均采用重力雨水系统。运动员宿舍为斜屋面，坡度大于2.5%处设计雨水流量乘以1.5的系数。
（4）本项目结合建筑特点，根据整个建筑布局，合理布置各个机房。消防主机房设于综合训练馆主楼下的地下二层，属于整个项目的中心位置，服务整个地块，更有利于管线布局。报警阀间分设在消防水泵房和地下一层。综合训练馆和运动员宿舍的地下一层分别设置两座独立的生活水泵房。并按不同的建筑功能设置了集中热水系统和分散热水系统。
4.2 全面贯彻办会理念
在“绿色、智能、节俭、文明”的办会方针的大原则下，如何建设绿色亚运场馆是需仔细斟酌的课题。对于新建场馆，需合理布局，满足赛事要求，同时兼顾赛后使用，提高场馆利用率，最终确定经济合理绿色节能的技术方案。
（1）统一考量赛事赛后需求的紧密衔接：如自行车馆场地设计时为预留展厅的可实施性设置了展沟。展沟间间距主要考虑：行业内大部分展位进深均为3 m，且3 m（长）×3 m（宽）为国际标准展位尺寸，另外普遍符合消防要求的展位间通道为3 m，故展沟间间距9 m。消火栓箱采用地埋式消火栓箱，设在地沟附近，该处的活动盖板上标明消火栓字样并不允许被物品覆盖。
（2）根据亚组委绿色健康建筑导则及钱江世纪城亚运场馆设计提升专题研讨会会议精神，综合运用绿色节能建筑新技术，在建造工艺方面做到绿色低碳环保，在原有绿色建筑设计基础上，结合工程实际情况和赛后利用的需要，通过综合评估建筑规模，建筑技术与投资之间的相互影响，从而选择：项目所有卫生器具的用水效率达到二级要求；公共浴室采用带恒温控制和温度显示功能的冷热水混合淋浴器，并设置用者付费的措施；项目的道路浇洒和车库地面冲洗采用高压节水喷头；所有绿化区域使用节水灌溉系统，并且要求设置土壤湿度感应器、雨天关闭装置；使用雨水回用水进行绿化浇灌和道路冲洗，并在所有多层单体屋面预留了专用绿化灌溉水管；循环冷却水系统设置水处理措施，采取加大集水盘设置平衡管的方式，避免冷却水泵停泵时冷却水溢出等有效，实用，成熟的技术方法。
