工業建筑給排水及消防系統設計要點分析

作者簡介：

黃韶康（1992- ），男，漢族，廣西南寧人，本科，工程師，研究方向：建筑給水排水、建筑消防、海綿城市。

摘要：

在社會經濟快速發展背景下，我國工業建筑領域也迎來新的機遇和挑戰。給排水及消防系統設計作為工業建筑的重要環節，對工業企業的可持續發展與安全生產具有重要價值。本文從具體的工業建筑給排水及消防系統設計實例出發，深入分析工業建筑給排水及消防系統設計的原則和重要性，并探討工業建筑給排水及消防系統設計要點，以期為相關企業開展工作提供借鑒。

關鍵詞：工業建筑；給排水；消防系統；設計要點

引言

安全生產、可持續發展已成為工業企業的重要理念。給排水及消防系統設計作為重要的組成部分，許多企業提高了對其的重視程度。在實際設計過程中，受到人員、制度、理念等因素的影響，存在設計流量誤差較大、智能化管理不合理、人員隊伍綜合素養不高等問題。排水系統堵塞或者泄漏問題屢見不鮮，極大程度上降低了工業企業的消防能力。針對出現的問題，結合發展需求，制定合理的設計優化方案已成為企業的重要工作。

一、某工業廠區給排水及消防系統設計案例概述

某工業廠區總建筑面積為100000m2，具體包括生產車間、倉庫、辦公樓、生活區等功能區，以滿足廠區生產、生活用水需求，保障水質安全的基本目標，開展給排水及消防系統設計。在進行給水設計時，以市政供水為給水水源，供水量均為10000m3/d，供水壓力為0.3MPa，設置容積為500m3的儲水池，滿足用水高峰時段整個廠區的用水需求；主要采用環狀給水管網，管材選用DN100-DN300的球墨鑄鐵管，確保用水的可靠性；設置2臺流量為100m3/h的水泵以及沉淀池、過濾器、消毒設備等凈水設備。在排水設計時，選用UPVC管排水管材，生產車間和倉庫、辦公樓和生活區排水管徑分別設計為DN150-DN200、DN100-DN150，以更好滿足排水需求；采用樹狀排水管網，單向坡度為0.002-0.005。

在消防系統設計過程中，設計消防水池，容積為1200m3；采用環狀消防給水管網，設置2臺流量為40L/s的消防水泵及氣壓罐等增壓設備；引入濕式自動噴水滅火系統，噴頭選用流量系數K為80的灑水噴頭，噴頭間距為3.6m，噴水強度為6L/min·m2，選擇感煙探測和感溫探測相結合的火災探測設計，劃分4個報警區域，探測器距離地面約2m［1］。

二、工業建筑給排水系統設計要點

（一）給水系統設計

1.選擇給水水源

選擇給水水源屬于工業建筑給排水系統設計中的基礎環節，其合理性將直接影響到整個系統的運行效果與水質。常見的給水水源主要有市政供水、自備井、地下水、雨水回收等，具有不同的應用優勢和特點，詳見表1。

需要注意的是，在選擇給水水源時，設計人員需考慮多個因素。首先，綜合評估水源的可靠性，確保水源能持續穩定供水，滿足工業廠區的用水需求。其次，給水水源的清澈度、化學成分、細菌含量等水質問題也是設計人員需要重視的要素，是保障供水安全的關鍵。最后，給水水源的成本包括取水成本、處理成本等，以達到節約成本的目的［2］。

2.布置給水管網

給水管網是工業建筑給水系統設計的核心環節，其布置方式將直接影響到整個系統的運行效果。在實際設計過程中，設計人員需遵循“安全可靠、經濟合理、便于維護”的原則，對其布置方式進行設計和優化。設計人員須以工業建筑功能區布局和用水點分布為基礎參考，合理規劃管網走向，明確管徑大小。上述案例中使用的是環狀給水管網，廠區管網呈環狀，包含多個主干管和多個分支環，詳見圖1。常用的給水系統布置還有樹狀管網和分區供水方式，其中樹狀管網從給水水源出發，通過管道分支到各個用水點，形狀類似于樹木枝干，適用于規模較小或者用水點密集的工業建筑。在高層或者占地面積較大的工業建筑中，常采用分區供水方式，以保障水壓均衡和穩定性［3］。

管徑大小設計需參考水流速設計標準。通常情況下，工業建筑生活或者生產給水管道中的水流速度需≤2.0m/s，干管流速控制在1.2-2.0m/s，消火栓滅火系統的水流速度不宜＞2.5m/s，自動噴水滅火系統的水流速度不宜＞5.0m/s。與此同時，還需依據工程需求和標準，選擇DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等合適的管徑規格。單位時間內管道水流量計算公式為：

Q=n×A×V

其中，n為管道中噴嘴數量，A代表單個噴嘴的截面積，V是水流速度。設計人員需依據工程建筑實際用水需求和具體計算結果明確管徑大小［4］。

3.選擇給水設備

依據供水壓力選擇合適的給水設備至關重要。需要充分考慮流量、揚程、效率等因素，對具體設計進行調整和優化。常用給水設備有水泵、水箱、水池、凈水設備等，同時采取必要的安全措施，如溢流管、放空管等，為設備的安全運行提供保障。

（二）排水系統設計

1.選擇系統類型

工業建筑排水系統具體可分為重力流排水系統和壓力流排水系統兩類，具有不同的應用條件和優勢。重力流排水具體指以重力作用為基礎，將工業廢水、污水排放至室外的方法，適用于排水量較小、排水落差較大的工業建筑，而壓力流排水主要借助壓力設備產生一定的壓力，實現排水目標，適用于排水量較大、排水落差較小的工業建筑［5］。在上述工業廠區排水系統設計中，主要采用了重力流樹狀排水系統，未采用額外的動力設備；依據排水要求，主管道設定單向坡度為0.003，即每米下降3㎝，分支管道控制在0.002-0.005之間，依據實際排水需求進行針對性設置和靈活調整，能有效滿足整個廠區的排水需求。

2.布置排水系統

在布置排水系統時，需充分考慮管網分布、管道連接方式、基礎處理方式、防腐方式等各個環節。首先，應盡可能減少管道長度和彎頭，以此降低堵塞風險和維護難度；其次，排水管道連接方法有承插連接、熱熔連接、機械連接等，選擇時應充分考慮管道材質、工作壓力、溫度、應用環境等，確保連接處的密封性；基礎處理環節不可或缺，排水管道架設區域保持平整、無雜物、無積水，是提升其運行穩定性的關鍵；最后，由于排水管道接觸污水類型復雜，因此需要重視防腐處理。常見防腐材料有環氧樹脂、聚乙烯等，同時采用涂刷防腐涂料、襯里等內部防腐方法和噴涂防銹漆、包裹防腐材料等外部防腐方法，具有一定的防腐效果。在上述工業廠區排水系統設計中，主要采用了高密度聚乙烯（HDPE）管道，主管道直徑為DN600，長度為2000m，分支管道直徑為DN400，長度為4000m，并采用了熱熔連接的方式，提升了管道連接的密封性。

3.特殊排水處理

為有效提升工業建筑的環保性，設計人員還需要提高對特殊排水處理的重視程度，如酸性廢水、堿性廢水、油污廢水等。在設計排水系統時，應設置相應的處理設施，如格柵、沉砂池、調節池、中和池、隔油池等，并輔助采用生物處理、化學處理、物理處理等處理方法，確保污水排放達到相關標準。

三、工業建筑消防系統設計要點

（一）消防給水系統設計

工業建筑消防系統給水設計屬于基礎環節，設計人員須遵循可靠性、安全性、經濟性原則，從消防水源選擇、管網布局、泵房設計三個方面出發進行設計。消防水源通常選擇市政供水、消防水池、天然水源等，依據實際需要，還可設計消防水池，并輔以防凍、防溢流和檢測設備，有助于提升工業建筑的消防能力。工業建筑中常用的消防給水管網布局方式有明裝和暗裝兩類，管材通常選用鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管、鋼管涂塑、鋼管襯塑、PPR管、PE管等。案例項目工業廠區面積為100000m2，設計人員在進行消防設計時，引入了消防池設計，在對廠區建筑物高度、面積、火災風險點等因素進行深入分析之后，以1小時消防用水量為例，明確最大用水量為3240m3，消防池設計為1200m3，確保消防用水充足。與此同時，設計人員還設置了2臺流量為40L/s的消防水泵，確保消防用水壓力穩定［6］。

（二）自動噴水滅火系統設計

在工業建筑消防系統中，自動噴水滅火系統屬于常規設計，主要包括濕式系統、干式系統、預作用系統等，須依據工業建筑功能、火災危險性、環境溫度等因素綜合決定［7］。在自動噴水滅火系統設計中，噴頭布置和噴水強度是關鍵設計參數，在面積為100000m2的工業廠區中，選擇K=80的噴頭，并將噴頭距離設計為3m-3.6m，以網格狀分布，有效確保每一個噴頭覆蓋約100m2的區域，實現廠區消防全覆蓋。網格狀分布方法具有極大的應用優勢，即若一處管網受損，其他部位能正常工作，不會影響廠區的消防能力。噴水強度即指單位時間內噴頭噴射出的水量，這是衡量噴頭性能的重要指標之一，直接影響滅火效果。通常情況下，對于凈空高度≤8m的工業廠房，輕危險級噴水強度可設計為4L/min·m2，中危險I級設計為6L/min·m2為宜，具體設計詳見圖2。

（三）火災自動報警系統設計

工業建筑中的火災自動報警系統涉及選擇火災探測器、設計報警控制器、布設報警網絡、聯動控制設計等諸多方面［8］。首先，設計人員須識別工業建筑內不同區域的潛在風險點，將功能區劃分為不同等級，以此為參考開展后續設計工作。其次，選擇感煙探測、感溫探測、火焰探測等火災探測器，評估探測器的可靠性、穩定性與拓展性，同時考慮選擇有線或無線傳輸方式，確保報警信號能夠迅速、準確傳輸到消防控制室或值班室。最后，消防聯動控制設計必不可少，是火災自動報警系統的關鍵部分，是實現火災預警和滅火過程自動化、智能化的重要途徑。在實際設計過程中，消防聯動控制設計應遵循“安全可靠、快速響應”的原則，同其他消防系統建立起有效的聯動控制邏輯，如自動噴水滅火系統、消防給水系統等，確保火災發生時，相關系統能協同參與滅火環節，降低火災危害。

結語

在工業建筑中，給排水及消防系統設計屬于提升工業安全性的關鍵環節。在實際設計過程中，設計人員須從工業建筑實際需求出發，遵循安全性、經濟性、實用性、環保性、先進性等原則，對給水系統、排水系統及消防系統進行合理化設計。一方面，優化管網布局，選擇合適的管材與附件；另一方面，定期評估設備使用情況，及時排除設備使用隱患，為工業建筑創造一個安全、可靠、高效的運行環境，促進工業企業可持續發展。

參考文獻

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［8］畢磊.工業建筑給排水及消防系統設計要點研究［J］.城鎮建設，2020（08）：319.