博物館建筑給水排水設計探析

任巍

摘 要：給水排水設計是博物館建筑設計的關鍵環節之一。其設計不僅要達到節水節能、實現水資源高效利用的目的，更為重要的是在滿足建筑使用功能的基礎上，通過科學、合理的設計手段，提升博物館建筑整體防水安全性能，有效避免藏品遇水受損的風險。

關鍵詞：博物館建筑;給水;排水;防水

水是人們生活中必不可少的物質資源，其在各類建筑中的重要性也不言而喻。無論是給水系統還是排水系統，均是建筑中不可或缺的重要組成部分。近些年，隨著我國綠色建筑設計理念的不斷推行，節水與水資源的高效利用是衡量綠色建筑評價的重要指標之一。如果建筑給水排水系統出現問題，不但會影響建筑的正常使用以及建筑內人員的日常生活或工作，而且還會導致水資源的浪費和環境的污染，甚至會造成無法彌補的損失。尤其是作為藏品保存重要場所的博物館建筑，相比于一般建筑具有更為嚴格的給水排水設計要求。因為水會給博物館藏品帶來極大的危害，不管是有機質地藏品還是無機質地藏品，遇水均可能導致不同程度的損害。因此，博物館建筑給水排水系統設計不僅要遵循綠色環保的理念，實現水資源高效利用，在滿足建筑實際使用功能需求的基礎上，還應通過科學、合理的設計手段，結合防水構造措施，有效避免藏品遇水受損的風險，則是博物館建筑設計的關鍵環節之一，具有極其重要的研究價值。

1 給水系統設計

博物館建筑給水系統設計不僅要滿足生活用水、消防用水、綠化用水的基本要求，還應根據博物館各區域的實際功能需求，滿足工藝用水的要求，并按照不同的使用功能對水質、水量、水溫、水壓等進行科學合理確定。博物館建筑供水水源主要由市政供應，給水系統包括生活給水系統、飲水系統、生活熱水系統、中水系統、凈水系統、消防供水系統等。

生活給水系統主要為博物館觀眾和工作人員提供衛生清潔等用水，其用水定額應按照國家住房和城鄉建設部于2019年發布的《建筑給水排水設計標準》（GB 50015-2019）規定（表1）①，并結合博物館實際使用需求以及淡旺季觀眾數量的變化情況等因素進行合理測算。為實現有效供水、節約能源、提高水資源使用效率的目的，還應結合實際市政供水壓力情況，可采用變頻調速泵組進行加壓供水，但要提供穩定的供電保障，確保其持續、安全運行。并且對水質也要進行二次供水消毒處理，以保證供水質量。此外，衛生器具也應選用節水、衛生等性能良好的器具，如衛生間的洗手盆可采用具有自動感應或延時自閉功能的水嘴，小便器可采用具有自動感應或延時自閉功能的沖洗閥，坐便器的沖洗水箱可設置大、小便自動分檔節水裝置，蹲便器可采用自動感應式或延時自閉式沖洗閥，以達到限流節水、降低水資源浪費、衛生舒適的目的。

飲水系統主要為觀眾和博物館工作人員提供飲用水。可在博物館公眾區域內合理設置觀眾飲水裝置，采用獨立的管道直飲水系統，并通過終端凈水處理設備對水質進行凈化處理，為觀眾提供便利的直飲水服務，更好地滿足觀眾的飲水需求。博物館辦公區域可采用電開水器供應熱水，水質亦需經過凈化處理。此外，在餐廳、茶室等為觀眾提供餐飲服務的場所內也應設置熱水供應裝置。博物館生活熱水系統的熱源主要由市政熱力供給，結合博物館實際使用需求，宜采用集中供應熱水的方式，并設置熱水循環系統，為博物館提供生活熱水供應。中水系統主要供綠化灌溉、室內沖廁等使用，其水源可來源于市政中水管道，也可利用中水回收處理系統對雨水及生活廢水收集后，再進行相應處理作為中水使用，以達到水資源循環利用的目的。凈水系統主要為滿足博物館文物修復的實際使用需求，如在書畫修復時為了避免水中的化學物質對其產生破壞，需要使用純凈水。消防供水系統的水源由市政給水管道提供，并在建筑內適當位置設置消防水池。消防供水系統主要為室外消火栓系統、室內消火栓系統、自動噴水滅火系統、大空間智能主動噴水滅火系統等提供消防用水。室外消火栓系統可由市政給水管道直接供水，其余消防系統可由消防水池供水。消防水池的有效容積應根據博物館建筑內不同功能區域的各類消防系統在火災中同時使用的情況下進行綜合分析、合理測算，確保其滿足實際使用需求，以便及時有效地為消防系統提供用水資源。

給水泵在運行時會產生振動和噪聲，而且還會通過給水管道在建筑內傳播，并形成固體傳聲。因此，應采取合理有效的措施來降低振動和噪聲對博物館建筑室內環境造成的不利影響。如在博物館建筑功能布局上應將給水泵房設置于建筑地下層，與其他功能用房相對獨立布置，并采取相應的隔聲、吸聲措施;水泵機組應盡量選用低噪聲機組，而且機組還應采取基礎減振措施，吸水管和出水管也要設置柔性減振裝置;泵房內的給水管道要采用隔振支架，管道在穿過墻體、樓板時應采取隔聲、吸聲措施，以防止剛性連接造成建筑內固體傳聲的現象。

2 排水系統設計

博物館建筑的排水原則與其他建筑相同，均按照生活排水與雨水分流的原則，排水系統主要包括生活排水系統、雨水排水系統以及消防排水系統。

生活排水系統采用污水與廢水合流排放的原則，生活污水、廢水經過處理后可排放至市政污水管道。但博物館建筑內餐廳的廚房排水中含有較多的油垢，應設置油水分離裝置進行處理后方可排放。文物修復室、書畫裝裱室、文保實驗室等用房因為使用功能的特殊性，排水中含有化學腐蝕性成分，不僅會對環境造成污染和破壞，還會危及人體健康。因此，這些功能用房的排水應單獨排放，并采取有效的技術措施進行處理，使排水符合國家相關排放標準。同時，排水管道也應選用耐腐蝕性能良好的管道。有些博物館將藏品庫房以及部分展廳設置在地下層或半地下層，如果未采取有效的排水措施，則會存在藏品遇水受損的風險。因此，要結合地下或半地下藏品庫房、展廳的實際位置，在鄰近部位設置性能穩定的地坪排水裝置，保證其排水效能，而且排水管也要單獨排向室外，并防止出現倒灌現象，以避免水漬對藏品的損害。另外，為了更好地滿足衛生要求，可根據博物館建筑自身特點，在衛生間排水系統中宜設置伸頂通氣裝置。

博物館建筑雨水排水系統設計的重點是屋面雨水排水設計，在《建筑給水排水設計標準》（GB 50015-2019）中明確了各類建筑屋面雨水排水管道工程的設計重現期數值（表2）①。因博物館建筑是保存藏品的重要場所，屬于重要公共建筑，其屋面雨水設計重現期不應小于10年，總排水能力也不應小于50年重現期的雨水量。

博物館屋面雨水排水設計的關鍵環節是選用適宜的排水系統以及排水方式，以確保屋面雨水能夠迅速有效地排放至室外雨水管道。屋面雨水排水系統以及排水方式應根據博物館建筑屋面的結構形式、建筑內各功能用房布局、博物館所處地區的氣候條件等因素進行綜合分析后合理確定。目前，在各類建筑中運用比較廣泛的屋面雨水排水系統主要為重力流雨水排水系統和虹吸式雨水排水系統。其中，重力流雨水排水系統是一種較為傳統的屋面雨水排水方式，主要由重力流雨水斗、立管、排水管等部件構成。其基本工作原理為：屋面雨水通過雨水斗收集后經過立管并利用重力作用進行自流排放。這種排水系統的缺點是：空氣會占據立管的部分空間，使立管不能呈滿流狀態，導致立管內部的有效使用斷面減少，當遇到強度較大的降雨時，如果實際雨水流量超過系統所能承受的排水流量范圍，則會產生較強的壓力波動，從而導致立管遭到破壞，存在一定的安全隱患。而且重力流雨水排水系統需要設置排水管道較多，還要在雨水天溝設置較大的排水坡度，會對建筑構造和室內空間利用造成不利影響。虹吸式雨水排水系統主要由虹吸雨水斗、立管、排水管等部件組成。其基本工作原理為：當降雨量較小時，這種排水系統的排水方式與重力流雨水排水系統一致。但當降雨量較大且屋面雨水超過雨水斗高度時，雨水斗會自動將空氣隔離，使立管中保持滿流狀態并形成負壓，從而產生虹吸作用，確保屋面雨水在管道內負壓抽吸的狀態下迅速排放。虹吸式雨水排水系統排水量大，排水效能優于重力流雨水排水系統，可以滿足較強降雨量的排放需求。而且雨水天溝不需設置排水坡度，雨水斗、管道設置數量相對較少，布置更為靈活，可有效降低對建筑空間的影響，比較適合一些屋面面積大且屋面構造較為復雜的博物館建筑。而對于展廳、藏品庫房等部位的屋面雨水排水方式應采用外排水系統，其屋面雨水設計重現期的數值也要相應提高，來有效提升屋面防水性能，降低藏品遇水受損的風險。同時，為減少屋面雨水積水，避免出現屋面漏水等現象，可結合博物館建筑屋面雨水排水系統、排水方式以及屋面構造形式等實際情況，合理設置雨水溢流口、溢流管等溢流設施，保障屋面雨水排水的安全性。

為及時、有效排放消防廢水，可在消防電梯井基坑的底部或鄰近部位合理設置消防排水集水池，其有效容積通常不小于2立方米。此外，還應選用排水性能良好、便于日常維護管理的消防排水泵，如潛水排水泵，以便更好地提升排水效能。

3 防水設計

水會對博物館藏品帶來極大危害，尤其是展廳、藏品庫房等藏品保存場所的墻面、頂棚、地面如果出現積水、滲水的現象，將導致室內環境的相對濕度失去穩定性，而且還易產生霉菌，甚至蟲害，對藏品的安全構成了嚴重威脅。特別是新建、改建和擴建的博物館應在建筑功能布局、建筑內給水排水管道設置、消防系統的選用等方面對防水問題給予重點考慮，并采取科學合理的措施，來有效提升博物館建筑整體防水性能，避免對藏品保存環境造成不利影響。

3.1 合理布局建筑功能

在博物館建筑功能布局上應結合建筑所處地區的地下水位實際情況，合理布局藏品庫房位置，特別是處于地下水位較高地區的博物館建筑，不宜將藏品庫房設置于地下層，以減少漏水、返潮現象的發生;衛生間、飲水間、用水機房等可能存在滲水、漏水、積水等隱患的用房不應設置在展廳、藏品庫房等藏品保存場所的上層或同層鄰近位置;用水消防的功能用房也盡量不設置于展廳、藏品庫房上層或同層鄰近位置，但往往在實際建筑功能布局中很難避免，所以還應合理設置有效的防水構造以及排除積水的措施，來防止藏品因遇水導致受損現象的發生。

3.2 合理設置給水排水管道

建筑內的給水管道、排水管道也要合理設置。給水管道與排水管道的間距應適宜，平行埋設不應小于0.5米，交叉埋設要保持在0.15米以上，并且給水管道還要設置于排水管道之上;同時，給水、排水管道不應穿過計算機房、通信機房、變配電機房、電梯機房、圖書資料庫等遇水易造成損壞或發生安全事故的用房，更不要敷設于展廳、藏品庫房內，避免影響藏品的安全;給水、排水管道以及消防給水管道的接口處應采取有效的連接方式，保證其牢固、嚴密、不滲漏，而且給水管道還應設置防結露絕熱層，排水管道也應根據建筑特性及使用要求，采取合理有效的防結露措施。

3.3 合理選用消防系統

應在結合藏品的材質類別、各類功能用房的特點及位置等因素進行綜合考量的基礎上，合理選用消防系統。如收藏紙質、絲織品等遇水即造成損害的藏品的庫房以及計算機房、通信機房、變配電機房、圖書資料庫等用房應采用氣體滅火系統;而展廳、藏品庫房如果采用預作用自動噴水滅火系統、高壓細水霧滅火系統等以水為滅火劑的滅火系統時，對水敏感的藏品則應設置密封且具有防水特點的展具、藏具進行防護，以提升藏品的防水安全性能。

3.4 采取科學有效的防水措施

在博物館建筑設計中可采用適當提高展廳、藏品庫房地面標高的方法，可在一定程度上起到降低積水隱患的作用。當展廳、藏品庫房設置在無地下層的建筑首層時，其地面應采取防水、防潮、防結露等措施;而當展廳、藏品庫房設置于建筑半地下層、地下層時，室內的墻面、地面也要采取相應的防護措施，以避免水患、潮濕、結露等對藏品保存環境造成的不利影響，并且地下層應按照一級防水的要求進行防水設計。樓面也應在滿足實際使用功能的基礎上，合理設置防水層，樓面防水層可選用在0.6兆帕以上的水壓下不滲水，且具有較好的抗滲、防水性能的防水混凝土作為防水材料。此外，博物館建筑屋面應確保不出現滲漏、積水的現象，其防水等級應為Ⅰ級，需根據建筑造型、屋面實際使用功能及排水系統的選擇、外部環境條件等因素，合理確定防水使用年限、設防要求、防水構造層次等，并選用耐老化、耐腐蝕、耐候性強的防水材料，結合科學縝密的施工工藝措施，構建有效的屋面整體防水體系。

4 結語

博物館建筑作為藏品保存的重要場所，具有比一般公共建筑更為嚴格的給水排水設計要求。其設計不僅要達到節水節能、實現水資源高效利用的目的，更為重要的是在滿足建筑使用功能的基礎上，采取科學合理的防護措施，提升博物館建筑整體防水安全性能，有效避免藏品遇水受損的風險，以確保其保存環境的穩定性。