【摘要】
結合清華大學新化學館項目設計經驗，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、消防 系統設計；并結合工程實際，重點分析了本項目實驗室特殊給排水系統、實驗室純水系統、消防預作用系統設計要 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預作用自噴滅火系統文保地區管線改造
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交流等需 求，又要與校園環境相協調，并具備充足的靈活性和 適應性以滿足化學系未來的發展。本文對新化學館給 排水及消防各系統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清華大學園區 西北部，東臨校內道路，南鄰老化學館，北側為人環 樓，東側為理化樓，東北側為生物醫學館。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、純水間和數據機房；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。每層實驗人數約為40人。地下三層人防區域建筑 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
2.1給水系統
水源：給水水源為市政自來水。在地塊北側和南 側分別接入一路給水引入管，管徑DN150，在地塊紅線 內形成DN150環狀給水管網，壓力約0.18MPa。供水水 質符合國家《生活飲用水衛生標準》。
系統分區：由于現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%。給水系統穩壓措 施：各用水點處供水壓力超過0.20MPa時，采用支管減 壓閥或節流型衛生潔具。
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 層各層根據實驗室實際使用劃分單獨計量用水區域； 縱向衛生間分層計量；純水系統、空調補水單獨計 量；進人防區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，采用分散布置電熱水器供應生活熱水。供應部 位：衛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，供建筑物內辦公及實驗人員飲用，供水溫度 100°c，在樓內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
水源：根據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：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。產水水質：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, 水質均符合國標《分析實驗室用水規格和試驗方 法》GB6682-2008中的二級標準，純水電阻率大于1
純水系統形式選擇：純水供應采用循環管道系統。在地下一層設置純水制備間，純水制備間內設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。
純水系統消毒：純水系統具備全自動R0和循環管 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
采用市政中水，從地塊東側市政中水干管引 一根管徑為DN100mm的中水給水管進入本項目紅線 內，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、滴灌等節水灌溉方式。室外道路沖洗 全部采用節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
本工程室外排水系統采用雨污分流、污廢水合 流。室內排水采用生活污水、實驗室廢水分流的排水 系統，最高日排水總量約為123.6m3/d。
生活污水排水系統：建筑內的生活污水經污水管 道收集排至室外，經化糞池處理后直接排入室外污水 管道。
實驗廢水排水系統：含有微量酸、堿的實驗室廢 水，先經各實驗室稀釋后，直接排入室外污水管網。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，經潛水排水泵提升后排放。
2.5雨水系統
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 —設計重現期（a）；
t --降雨歷時（min）。

（1） 室外雨水系統
室外區域雨水由室外雨水口收集后排入雨水管 網。室外區域雨水設計重現期采用P=3年，雨水設 計降雨歷時t=10min，綜合徑流系數W=0.56，匯水 面積Fw=5474.23m2。紅線區域雨水總設計流量為： Q=89.91L/s。
（2） 屋面雨水系統
屋面雨水重現期設計為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年重現期的雨水量。屋面雨水采用 內排水與外排水結合的方式，有組織地通過重力流排 水系統排入建筑物室外散水坡或雨水溝。經雨水管道 收集后排至室外雨水管網。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。由于硬化面積為3169.73m2，根 據《雨水控制與利用工程設計規范》規定，每千平方 米硬化面積配建不小于30m3的雨水調蓄池，因此本工 程區域內設置一個有效容積為100m3的雨水調蓄池， 在下次降雨前，將雨水調蓄池內的雨水排空至市政雨 水管網。北京地區年徑流總量控制率取80%，對應設計降雨量H=27.3mm。依據容積法計算設計雨水調蓄容 積：V=10 wHF=10X0.56X27.3X0.5474=83.7m3。故 設置100m3雨水調蓄池可滿足場地年徑流總量控制率 大于80%。
3消防系統
3.1消防水源及用水量
室外消防采用低壓制消防系統，由室外環狀給水 管網直接供給，環管管徑DN150,水壓0.18MPa。室內 消防用水采用臨時高壓制，區域消防水泵房及消防水 池位于新化學館東北側生物醫學館（已建）樓內，供 給本項目室內消防水量。高位消防水箱間位于生物醫 學館（已建）屋頂，內設一座有效容積18 m3的消防 水箱及增壓穩壓泵組，維持室內消火栓系統及自動噴 水滅火系統管道的壓力。本項目同一時間火災發生次數為一次，室外消火 栓用水量為288m3，室內消火栓用水量為144m3，室內自 噴用水量為108m3。按同時開啟室內消火栓及自動噴水 系統考慮，本項目室內消防用水量為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，可滿足本項目室內消防用 水需求。消防泵房內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Q=20L/s, H=0.60MPa，N=22.0kW, 一用一備；自動噴水給水泵性 能參數Q=30L/s, H=0.80MPa，N=55.0kW，一用一備； 經校核以上設備參數均能滿足本項目消防水壓要求。
3.2室外消火栓系統
室外消火栓系統與生活供水共用室外環狀管網， 在環狀給水管網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室內消火栓系統
室內消火栓系統采用臨時高壓系統，豎向不分 區，采用水平干管和豎向立管成環狀布置。消火栓栓 口壓力超過0.50MPa時采用減壓穩壓型消火栓。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合 器，水泵結合器型號為SQX100-A型，位于室外消火栓 15?40m范圍內。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、 供水范圍、系統設計流量和額定壓力等參數。
3.4自動噴水滅火系統
自動噴水滅火系統采用臨時高壓制，本樓各部 位均屬中危險I級。各層除細胞間、數據機房、變電 所、電鏡區域等部位外均設置噴頭。新化學館實驗室 區域為準工作狀態嚴禁勿噴的場所，均采用預作用自 動噴水系統，公共區域及書寫區均采用濕式自動噴水 系統。
自動噴水滅火系統豎向不分區，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不超過800只（不計吊頂 內噴頭數量），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。每層每個防火分區均設水流指示器和電觸點信號 閥，并在靠近管網末端設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，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，水泵結合器型號均為SQX100-A型。
3.5氣體滅火系統
地下一層的數據機房、地下二層的變電所及變 電所夾層、地下三層電鏡設備間、電鏡數據處理間等 設置二氧化碳氣體滅火系統。本工程采用管網式組合 分配系統，滅火系統由儲存裝置、控制系統和分配系 統等組成。二氧化碳氣體滅火系統應具有自動控制、 手動控制和機械應急三種啟動方式。每個防護區均設 泄壓口，泄壓口位于防護區凈高的2/3以上。防護區 入口應設聲光報警器和指示燈，防護區內配置空氣呼 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 勢，從數字化模型中模擬施工過程中的難點及問題， 對機電各專業管線綜合協調布置，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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