市政工程師職稱論文劇院給排水系統(tǒng)設(shè)計

　　劇院類建筑的規(guī)模隨著城市化水平的提升也呈現(xiàn)出越來越大的趨勢，這篇市政工程師職稱論文研究發(fā)現(xiàn)由于劇院本身的特點，其用水量也與其他類別的建筑有所不同，對于給排水系統(tǒng)的用水負荷提出了更高的要求。只有進行合理的調(diào)研和設(shè)計，才能使劇院真正發(fā)揮其功能。《市政技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1973年，由中國市政工程協(xié)會、北京市政路橋建設(shè)控股(集團)有限公司北京市政建設(shè)集團有限責任公司、北京市市政工程研究院主辦。

　　摘要：由于劇院本身的特點，對于給排水系統(tǒng)的用水負荷提出了更高的要求。文章闡述了劇院類建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計，首先分析了給排水系統(tǒng)的特點，然后從給水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)兩方面闡述了節(jié)水方案設(shè)計。

　　關(guān)鍵詞：劇院建筑;給排水系統(tǒng);節(jié)水設(shè)計

　　隨著我國經(jīng)濟的日益發(fā)展以及對于文化事業(yè)的注重，越來越多的大型綜合類劇院建筑陸續(xù)在各個城市規(guī)劃或建成�，F(xiàn)代的劇院早已擺脫了傳統(tǒng)劇院的單一功能，正在向著藝術(shù)化、綜合化的方向發(fā)展，在劇院建筑里面往往含有各種規(guī)模的劇場單元，從而使劇院可以符合各類藝術(shù)的實際需求。除此之外，劇場建筑之內(nèi)一般還包括演出輔助房間，以及各類專賣店、茶座、休息廳等人性化的場所單元。以上的這些特點為劇院的設(shè)計提出了更高的要求。為了保證演出前后用水充足，緩解高峰期的用水壓力，給排水系統(tǒng)的設(shè)計的合理性尤其重要。只有設(shè)計出更加合理的給排水系統(tǒng)，才能為劇院建筑各種功能的發(fā)揮提供必要的基礎(chǔ)，同時，完善的給排水設(shè)計可以為劇院運營節(jié)約較多的成本。文章結(jié)合實踐經(jīng)驗，闡述劇院建筑的給排水設(shè)計。

　　1劇院建筑給排水系統(tǒng)的特點分析

　　劇院類建筑與普通建筑相比，不但在建筑形式上有所區(qū)別，在給排水方面也有著很大的不同。結(jié)合設(shè)計施工經(jīng)驗，總結(jié)出劇院建筑給排水協(xié)調(diào)的幾大特殊之處：①在劇院大型演出開始前和結(jié)束后，往往會由于觀眾的入場離場而出現(xiàn)一個明顯的用水高峰。這就要求給排水系統(tǒng)必須能夠滿足供水的瞬時峰值，以符合劇院用水閑忙不均的特點。比如演出結(jié)束后，往往會出現(xiàn)許多觀眾集中使用劇院廁所的現(xiàn)象。只有在給排水設(shè)計中考慮到這個因素，才能避免出現(xiàn)排水管堵死等現(xiàn)象。合理的設(shè)計有助于避免在這種情況下由于水壓過大而導(dǎo)致巨大的浪費;②劇院容納大量的衛(wèi)生器具，且由于觀眾人數(shù)較多，擁有大面積的衛(wèi)生間。但劇院的建筑主體功能也決定了這些衛(wèi)生間往往不止一個種類，位置較為復(fù)雜。衛(wèi)生間內(nèi)的布置也彼此不同，因此設(shè)計排水管道時具有一定的復(fù)雜性;③現(xiàn)代風格的劇院屋面排水量很大，因為在設(shè)計中為了外形的特色，通常選取的是大屋面結(jié)構(gòu)。這就造成其屋面雨水排水量比其他類別的建筑大得多，加入能夠利用這個特點實現(xiàn)雨水的收集，就能起到節(jié)約成本的作用。

　　2劇院給排水系統(tǒng)的設(shè)計

　　文章著重在節(jié)約能源、減低成本方面對給排水系統(tǒng)的設(shè)計進行闡述。

　　2.1給水系統(tǒng)的節(jié)水方案設(shè)計

　　(1)有效控制超壓出流。目前的國家標準，對于建筑給水靜水壓的規(guī)定是不高于0.45MPa。衛(wèi)生潔具合理的水壓則不超過0.3MPa，可見不少潔具在出水時都處于超壓的狀態(tài)。結(jié)合建筑物給排水的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可知在配水點水壓超過0.15MPa的情況下，水龍頭流量便會出現(xiàn)顯著的提升。如果采用的是高層分區(qū)給水模式，在位置處于最低點的潔具水壓超過0.15MPa的情況下，通過一定的減壓措施來起到節(jié)約用水的作用。劇院屬于休閑類建筑，為了使觀眾能夠擁有較好的體驗，就應(yīng)該使衛(wèi)生間的給水保證穩(wěn)定的流量。結(jié)合對潔具等的使用情況，在如廁后洗手的時候用水量并不是很大，假若洗手盆處的水壓設(shè)計較高，便會由于水流量太高而導(dǎo)致水花濺出，同時造成不必要的浪費。劇院屬于公用建筑，在沖洗閥的選擇上使用的是自閉型器件。為了保證沖洗閥工作處于正常狀態(tài)，設(shè)計其最高層水頭超過150kPa。但具體到如廁后的洗手用水，則只要達到50kPa便能夠滿足需求。此外，洗手者往往會手動調(diào)節(jié)開關(guān)來控制出水量。如果設(shè)計的水壓太高便會造成調(diào)節(jié)困難，造成較大的水資源浪費。因此，在使用了自閉沖洗閥的劇院洗手盆處建議以減壓的設(shè)計模式實現(xiàn)節(jié)水的目標。結(jié)合國家標準的3.1.14條，大便器自閉式?jīng)_洗閥壓力標準值應(yīng)該在0.15MPa;如果給水線路上同時存在洗手池和大便器，則洗手盆壓力一般處于0.15MPa，其給水量可計算得出為0.020kL/s。假若在洗手池處設(shè)計一個減壓閥，便可以維持洗手盆的水壓在0.05MPa左右，可計算出其給水量是0.012kL/s。當為洗手池增設(shè)一個減壓閥的時候，其給水量可以在滿足用戶體驗的同時，減少60%左右，從而起到節(jié)水作用。

　　(2)在設(shè)計中優(yōu)先選取節(jié)水設(shè)備。主要包括：①龍頭節(jié)水。當前技術(shù)比較成熟的節(jié)水龍頭屬于陶瓷閥芯式，其優(yōu)勢為具有較高的密閉性、能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟動與閉合、且壽命較長。在外界水壓恒定的情況下，陶瓷閥芯式水龍頭的出流量與普通器具相比均明顯偏低，平均節(jié)水率在30%左右。在一些更加先進的建筑給水設(shè)計中，還會在水龍頭等處設(shè)置一個曝氣裝置。這種裝置為不銹鋼的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)。當水流量并不大的情況下，曝氣裝置并不形成阻力，然而在水流量越來越高的時候，其帶來的阻力就會顯著提高，阻力和水壓平方之間為正比關(guān)系，可知會實現(xiàn)節(jié)水的目標。建筑物的類型不一樣，使用的曝氣器參數(shù)也會相應(yīng)不同，結(jié)合劇院類建筑的實際特點，可以為其設(shè)置額定流量0.03L/s的自閉水嘴，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計，能夠省水超過30%;②淋浴節(jié)水。淋浴器也是近年來新型劇場建筑的配置之一。目前有不少淋浴器，當使用時首先要通過放水來等待水溫適合，顯然此過程的水被全部浪費了。劇場給水設(shè)計中采用支持恒溫設(shè)定的淋浴器，這種淋浴器能夠結(jié)合實現(xiàn)設(shè)置完成的溫度來提供水流，一方面可以實現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié);另一方面則能夠省去用戶調(diào)節(jié)的不便。還有一種淋浴裝置配置了自動停止水栓，可以結(jié)合用戶的水量需求預(yù)先設(shè)置，假若用戶已經(jīng)用完設(shè)置的用水量，系統(tǒng)便會不再供水，從而實現(xiàn)節(jié)約用水的目的;③衛(wèi)生間節(jié)水，衛(wèi)生間用水量往往偏大，因此也是劇院類建筑在節(jié)水設(shè)計方面不可或缺的部分。在大部分方案中，使用最多的是以中水作為沖廁用水。但隨著此領(lǐng)域研究和實踐的發(fā)展，一些有效的節(jié)水設(shè)備也不斷被開發(fā)出來，包括無水小便器、氣動大便器等，完全可以在劇院中使用;④管道節(jié)水，傳統(tǒng)的管道存在較常見的漏水現(xiàn)象，由此而損失的水量達到10%。在劇院給水設(shè)計時，應(yīng)該選用更加優(yōu)質(zhì)的管道材料來避免發(fā)生滲漏，達到節(jié)水目的。根據(jù)目前的技術(shù)與材料發(fā)展現(xiàn)狀，在最大程度上降低管道漏損的材料，盡量采取橡膠圈柔性接口管材。此處推薦專門用于大型建筑中的聚丁烯管，這種管材使用的是近年來被廣泛推廣的新型材料聚丁烯，與其他材料相比，能夠顯著降低管道的滲漏。在實際施工中，可以通過熱熔法以及電熔法進行擠壓式連接，操作較為方便。根據(jù)在北美和北歐等地區(qū)的使用情況來看，可以起到較好的節(jié)水效果;⑤節(jié)能供水裝置，由于劇院往往處于鬧市區(qū)，有時候會由于市政管網(wǎng)水壓偏度而導(dǎo)致難以滿足其供水需求，這種情況下往往要增設(shè)水泵等裝置。而在劇院給排水設(shè)計中，一些工作人員在選取水泵的時候，為了使水量充足，一般會為水泵的各種參數(shù)留下較多余量，導(dǎo)致了不必要的浪費。文章建議在此環(huán)節(jié)中應(yīng)該結(jié)合劇院的實際情況來在合理的范圍之內(nèi)選擇節(jié)能水泵。

　　(3)在劇院給排水系統(tǒng)中進行中水回用的設(shè)計。在劇院建筑中，各類排水在經(jīng)過一定工序的處理之后均可以作為中水來使用，從而節(jié)約了大量自來水。此處以位于北京的國家大劇院為例，該劇院在設(shè)計中廣泛使用中水。中水水源來自于劇院洗浴，結(jié)合劇院規(guī)模，其洗浴用水量峰值為262m3/d，而中水量則達到50m3/d，可知節(jié)約了大量水資源。并且，在國家大劇院周圍是大型景觀水池，為實現(xiàn)節(jié)約用水的目標，在劇院給排水設(shè)計中，把冷卻塔、空調(diào)、消防水以及雨水等，在初步處理之后均作為景觀水源，起到了很好的效果。

　　2.2排水系統(tǒng)的方案設(shè)計

　　在排水系統(tǒng)的設(shè)計中，關(guān)鍵之處是確定水管管徑。美國是給排水方面較為先進的國家之一，其較為通行的方法是，結(jié)合用水器具排水量來最終設(shè)置排水管徑。在這個前提下，排水管徑和排水當量以及管道坡度有著較為密切的關(guān)聯(lián)。根據(jù)查閱美國的相關(guān)行業(yè)規(guī)范得知，包含的管道坡度共計四個種類。在涉及到各類實際情況的時候，則向這四個類別的數(shù)值貼近，在此基礎(chǔ)上通過查表的方式得出合理的排水管道直徑。在美國的行業(yè)規(guī)范中，包含了不同排水管管徑以及不同坡度之下的排水流速。而我國在此方面的行業(yè)慣例，是結(jié)合用水器具具體排水量，首先計算得到流量數(shù)值，結(jié)合不同情況下的通水量，最終得到合理的排水管徑大小。在對排水支管管徑進行計算時，同樣需要結(jié)合每段管的排水量，確定管徑。通過對比可知，與美國的排水管徑計算模式相比較，我國的方法稍微復(fù)雜一些。具體選取哪種方法，可以結(jié)合實際情況進行具體分析。在排水系統(tǒng)的設(shè)計中，為了實現(xiàn)綠色設(shè)計理念，尤其應(yīng)該重視回收利用。此處以對于屋面雨水的收集為例進行闡述。劇院類建筑往往處于城市之中，對于雨水的匯流，包括屋面匯流、道路匯流以及綠地匯流。而對于劇場而言，顯然屋面雨水匯流是最主要的一種模式。來自屋面的雨水水質(zhì)較為潔凈，且往往有較高的徑流量，易于收集和處理。

　　經(jīng)過參考一些發(fā)達國家的屋面雨水收集及利用實踐經(jīng)驗，可知其主要模式有兩種：①收集屋頂以及綠地的雨水;②收集綠地地下集水坑的雨水。這兩種模式在國外均已比較成熟。但客觀地說，我國的各類生態(tài)建筑雨水收集還有很長的路要走。此處回到劇院建筑這種特殊建筑體上來，可知由于建筑物的大屋面特點，十分易于對雨水進行收集利用。具體的流程為：由屋面收集的雨水首先匯集到棄流裝置處，將一部分雜質(zhì)過多的雨水直接排放到市政管網(wǎng)之中，將后續(xù)較為潔凈的雨水作為收集和處理的對象。在初步的過濾和凈化之后，就能進行綠地灌溉、衛(wèi)生沖洗等。此處依舊以國家大劇院為例闡述雨水收集方法。國家大劇院因為外形較為獨特，其夾層厚度還不到25cm，難以通過虹吸的方法進行雨水的收集(見圖1)。如果通過重力模式收集雨水，則由于殼體屋頂?shù)膹姸葐栴}而難以實現(xiàn)。綜合各類情況最終選取的模式為：將雨水引導(dǎo)至殼體槽中進行收集。國家大劇院的日需水量為1500m3左右，由于地處北方，僅靠雨水的不足的。但是收集的雨水量已近能夠完全滿足綠地澆灌、景觀水池等用水需求，節(jié)約了大量資源。

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