市政工程師職稱論文劇院給排水系統設計

　　劇院類建筑的規模隨著城市化水平的提升也呈現出越來越大的趨勢，這篇市政工程師職稱論文研究發現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，對于給排水系統的用水負荷提出了更高的要求。只有進行合理的調研和設計，才能使劇院真正發揮其功能。《市政技術》(雙月刊)創刊于1973年，由中國市政工程協會、北京市政路橋建設控股(集團)有限公司北京市政建設集團有限責任公司、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設計，首先分析了給排水系統的特點，然后從給水系統與排水系統兩方面闡述了節水方案設計。

　　關鍵詞：劇院建筑;給排水系統;節水設計

　　隨著我國經濟的日益發展以及對于文化事業的注重，越來越多的大型綜合類劇院建筑陸續在各個城市規劃或建成。現代的劇院早已擺脫了傳統劇院的單一功能，正在向著藝術化、綜合化的方向發展，在劇院建筑里面往往含有各種規模的劇場單元，從而使劇院可以符合各類藝術的實際需求。除此之外，劇場建筑之內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，給排水系統的設計的合理性尤其重要。只有設計出更加合理的給排水系統，才能為劇院建筑各種功能的發揮提供必要的基礎，同時，完善的給排水設計可以為劇院運營節約較多的成本。文章結合實踐經驗，闡述劇院建筑的給排水設計。

　　1劇院建筑給排水系統的特點分析

　　劇院類建筑與普通建筑相比，不但在建筑形式上有所區別，在給排水方面也有著很大的不同。結合設計施工經驗，總結出劇院建筑給排水協調的幾大特殊之處：①在劇院大型演出開始前和結束后，往往會由于觀眾的入場離場而出現一個明顯的用水高峰。這就要求給排水系統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。比如演出結束后，往往會出現許多觀眾集中使用劇院廁所的現象。只有在給排水設計中考慮到這個因素，才能避免出現排水管堵死等現象。合理的設計有助于避免在這種情況下由于水壓過大而導致巨大的浪費;②劇院容納大量的衛生器具，且由于觀眾人數較多，擁有大面積的衛生間。但劇院的建筑主體功能也決定了這些衛生間往往不止一個種類，位置較為復雜。衛生間內的布置也彼此不同，因此設計排水管道時具有一定的復雜性;③現代風格的劇院屋面排水量很大，因為在設計中為了外形的特色，通常選取的是大屋面結構。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雨水的收集，就能起到節約成本的作用。

　　2劇院給排水系統的設計

　　文章著重在節約能源、減低成本方面對給排水系統的設計進行闡述。

　　2.1給水系統的節水方案設計

　　(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定是不高于0.45MPa。衛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。結合建筑物給排水的數據統計，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顯著的提升。如果采用的是高層分區給水模式，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，就應該使衛生間的給水保證穩定的流量。結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計較高，便會由于水流量太高而導致水花濺出，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，設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節開關來控制出水量。如果設計的水壓太高便會造成調節困難，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計模式實現節水的目標。結合國家標準的3.1.14條，大便器自閉式沖洗閥壓力標準值應該在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，從而起到節水作用。

　　(2)在設計中優先選取節水設備。主要包括：①龍頭節水。當前技術比較成熟的節水龍頭屬于陶瓷閥芯式，其優勢為具有較高的密閉性、能夠實現快速啟動與閉合、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，平均節水率在30%左右。在一些更加先進的建筑給水設計中，還會在水龍頭等處設置一個曝氣裝置。這種裝置為不銹鋼的濾網結構。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系，可知會實現節水的目標。建筑物的類型不一樣，使用的曝氣器參數也會相應不同，結合劇院類建筑的實際特點，可以為其設置額定流量0.03L/s的自閉水嘴，結合數據統計，能夠省水超過30%;②淋浴節水。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。劇場給水設計中采用支持恒溫設定的淋浴器，這種淋浴器能夠結合實現設置完成的溫度來提供水流，一方面可以實現溫度的自動調節;另一方面則能夠省去用戶調節的不便。還有一種淋浴裝置配置了自動停止水栓，可以結合用戶的水量需求預先設置，假若用戶已經用完設置的用水量，系統便會不再供水，從而實現節約用水的目的;③衛生間節水，衛生間用水量往往偏大，因此也是劇院類建筑在節水設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。但隨著此領域研究和實踐的發展，一些有效的節水設備也不斷被開發出來，包括無水小便器、氣動大便器等，完全可以在劇院中使用;④管道節水，傳統的管道存在較常見的漏水現象，由此而損失的水量達到10%。在劇院給水設計時，應該選用更加優質的管道材料來避免發生滲漏，達到節水目的。根據目前的技術與材料發展現狀，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。根據在北美和北歐等地區的使用情況來看，可以起到較好的節水效果;⑤節能供水裝置，由于劇院往往處于鬧市區，有時候會由于市政管網水壓偏度而導致難以滿足其供水需求，這種情況下往往要增設水泵等裝置。而在劇院給排水設計中，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留下較多余量，導致了不必要的浪費。文章建議在此環節中應該結合劇院的實際情況來在合理的范圍之內選擇節能水泵。

　　(3)在劇院給排水系統中進行中水回用的設計。在劇院建筑中，各類排水在經過一定工序的處理之后均可以作為中水來使用，從而節約了大量自來水。此處以位于北京的國家大劇院為例，該劇院在設計中廣泛使用中水。中水水源來自于劇院洗浴，結合劇院規模，其洗浴用水量峰值為262m3/d，而中水量則達到50m3/d，可知節約了大量水資源。并且，在國家大劇院周圍是大型景觀水池，為實現節約用水的目標，在劇院給排水設計中，把冷卻塔、空調、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排水系統的方案設計

　　在排水系統的設計中，關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，結合用水器具排水量來最終設置排水管徑。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聯。根據查閱美國的相關行業規范得知，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值貼近，在此基礎上通過查表的方式得出合理的排水管道直徑。在美國的行業規范中，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慣例，是結合用水器具具體排水量，首先計算得到流量數值，結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，我國的方法稍微復雜一些。具體選取哪種方法，可以結合實際情況進行具體分析。在排水系統的設計中，為了實現綠色設計理念，尤其應該重視回收利用。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較為潔凈，且往往有較高的徑流量，易于收集和處理。

　　經過參考一些發達國家的屋面雨水收集及利用實踐經驗，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，將一部分雜質過多的雨水直接排放到市政管網之中，將后續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，則由于殼體屋頂的強度問題而難以實現。綜合各類情況最終選取的模式為：將雨水引導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，節約了大量資源。

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