工业建筑给排水及消防系统设计要点分析

在社会经济快速发展背景下，我国工业建筑领域也迎来新的机遇和挑战。给排水及消防系统设计作为工业建筑的重要环节，对工业企业的可持续发展与安全生产具有重要价值。本文从具体的工业建筑给排水及消防系统设计实例出发，深入分析工业建筑给排水及消防系统设计的原则和重要性，并探讨工业建筑给排水及消防系统设计要点，以期为相关企业开展工作提供借鉴。关键词：工业建筑；给排水；消防系统；设计要点引言安全生产、可持续发展已成为工业企业的重要理念。给排水及消防系统设计作为重要的组成部分，许多企业提高了对其的重视程度。在实际设计过程中，受到人员、制度、理念等因素的影响，存在设计流量误差较大、智能化管理不合理、人员队伍综合素养不高等问题。排水系统堵塞或者泄漏问题屡见不鲜，极大程度上降低了工业企业的消防能力。针对出现的问题，结合发展需求，制定合理的设计优化方案已成为企业的重要工作。一、某工业厂区给排水及消防系统设计案例概述某工业厂区总建筑面积为100000m2，具体包括生产车间、仓库、办公楼、生活区等功能区，以满足厂区生产、生活用水需求，保障水质安全的基本目标，开展给排水及消防系统设计。在进行给水设计时，以市政供水为给水水源，供水量均为10000m3/d，供水压力为0.3MPa，设置容积为500m3的储水池，满足用水高峰时段整个厂区的用水需求；主要采用环状给水管网，管材选用DN100-DN300的球墨铸铁管，确保用水的可靠性；设置2台流量为100m3/h的水泵以及沉淀池、过滤器、消毒设备等净水设备。在排水设计时，选用UPVC管排水管材，生产车间和仓库、办公楼和生活区排水管径分别设计为DN150-DN200、DN100-DN150，以更好满足排水需求；采用树状排水管网，单向坡度为0.002-0.005。在消防系统设计过程中，设计消防水池，容积为1200m3；采用环状消防给水管网，设置2台流量为40L/s的消防水泵及气压罐等增压设备；引入湿式自动喷水灭火系统，喷头选用流量系数K为80的洒水喷头，喷头间距为3.6m，喷水强度为6L/min·m2，选择感烟探测和感温探测相结合的火灾探测设计，划分4个报警区域，探测器距离地面约2m［1］。二、工业建筑给排水系统设计要点（一）给水系统设计1.选择给水水源选择给水水源属于工业建筑给排水系统设计中的基础环节，其合理性将直接影响到整个系统的运行效果与水质。常见的给水水源主要有市政供水、自备井、地下水、雨水回收等，具有不同的应用优势和特点，详见表1。需要注意的是，在选择给水水源时，设计人员需考虑多个因素。首先，综合评估水源的可靠性，确保水源能持续稳定供水，满足工业厂区的用水需求。其次，给水水源的清澈度、化学成分、细菌含量等水质问题也是设计人员需要重视的要素，是保障供水安全的关键。最后，给水水源的成本包括取水成本、处理成本等，以达到节约成本的目的［2］。2.布置给水管网给水管网是工业建筑给水系统设计的核心环节，其布置方式将直接影响到整个系统的运行效果。在实际设计过程中，设计人员需遵循“安全可靠、经济合理、便于维护”的原则，对其布置方式进行设计和优化。设计人员须以工业建筑功能区布局和用水点分布为基础参考，合理规划管网走向，明确管径大小。上述案例中使用的是环状给水管网，厂区管网呈环状，包含多个主干管和多个分支环，详见图1。常用的给水系统布置还有树状管网和分区供水方式，其中树状管网从给水水源出发，通过管道分支到各个用水点，形状类似于树木枝干，适用于规模较小或者用水点密集的工业建筑。在高层或者占地面积较大的工业建筑中，常采用分区供水方式，以保障水压均衡和稳定性［3］。管径大小设计需参考水流速设计标准。通常情况下，工业建筑生活或者生产给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，消火栓灭火系统的水流速度不宜＞2.5m/s，自动喷水灭火系统的水流速度不宜＞5.0m/s。与此同时，还需依据工程需求和标准，选择DN15、DN20、DN25、DN32、DN40等合适的管径规格。单位时间内管道水流量计算公式为：Q=n×A×V其中，n为管道中喷嘴数量，A代表单个喷嘴的截面积，V是水流速度。设计人员需依据工程建筑实际用水需求和具体计算结果明确管径大小［4］。3.选择给水设备依据供水压力选择合适的给水设备至关重要。需要充分考虑流量、扬程、效率等因素，对具体设计进行调整和优化。常用给水设备有水泵、水箱、水池、净水设备等，同时采取必要的安全措施，如溢流管、放空管等，为设备的安全运行提供保障。（二）排水系统设计1.选择系统类型工业建筑排水系统具体可分为重力流排水系统和压力流排水系统两类，具有不同的应用条件和优势。重力流排水具体指以重力作用为基础，将工业废水、污水排放至室外的方法，适用于排水量较小、排水落差较大的工业建筑，而压力流排水主要借助压力设备产生一定的压力，实现排水目标，适用于排水量较大、排水落差较小的工业建筑［5］。在上述工业厂区排水系统设计中，主要采用了重力流树状排水系统，未采用额外的动力设备；依据排水要求，主管道设定单向坡度为0.003，即每米下降3㎝，分支管道控制在0.002-0.005之间，依据实际排水需求进行针对性设置和灵活调整，能有效满足整个厂区的排水需求。2.布置排水系统在布置排水系统时，需充分考虑管网分布、管道连接方式、基础处理方式、防腐方式等各个环节。首先，应尽可能减少管道长度和弯头，以此降低堵塞风险和维护难度；其次，排水管道连接方法有承插连接、热熔连接、机械连接等，选择时应充分考虑管道材质、工作压力、温度、应用环境等，确保连接处的密封性；基础处理环节不可或缺，排水管道架设区域保持平整、无杂物、无积水，是提升其运行稳定性的关键；最后，由于排水管道接触污水类型复杂，因此需要重视防腐处理。常见防腐材料有环氧树脂、聚乙烯等，同时采用涂刷防腐涂料、衬里等内部防腐方法和喷涂防锈漆、包裹防腐材料等外部防腐方法，具有一定的防腐效果。在上述工业厂区排水系统设计中，主要采用了高密度聚乙烯（HDPE）管道，主管道直径为DN600，长度为2000m，分支管道直径为DN400，长度为4000m，并采用了热熔连接的方式，提升了管道连接的密封性。3.特殊排水处理为有效提升工业建筑的环保性，设计人员还需要提高对特殊排水处理的重视程度，如酸性废水、碱性废水、油污废水等。在设计排水系统时，应设置相应的处理设施，如格栅、沉砂池、调节池、中和池、隔油池等，并辅助采用生物处理、化学处理、物理处理等处理方法，确保污水排放达到相关标准。三、工业建筑消防系统设计要点（一）消防给水系统设计工业建筑消防系统给水设计属于基础环节，设计人员须遵循可靠性、安全性、经济性原则，从消防水源选择、管网布局、泵房设计三个方面出发进行设计。消防水源通常选择市政供水、消防水池、天然水源等，依据实际需要，还可设计消防水池，并辅以防冻、防溢流和检测设备，有助于提升工业建筑的消防能力。工业建筑中常用的消防给水管网布局方式有明装和暗装两类，管材通常选用钢管、铸铁管、球墨铸铁管、钢管涂塑、钢管衬塑、PPR管、PE管等。案例项目工业厂区面积为100000m2，设计人员在进行消防设计时，引入了消防池设计，在对厂区建筑物高度、面积、火灾风险点等因素进行深入分析之后，以1小时消防用水量为例，明确最大用水量为3240m3，消防池设计为1200m3，确保消防用水充足。与此同时，设计人员还设置了2台流量为40L/s的消防水泵，确保消防用水压力稳定［6］。（二）自动喷水灭火系统设计在工业建筑消防系统中，自动喷水灭火系统属于常规设计，主要包括湿式系统、干式系统、预作用系统等，须依据工业建筑功能、火灾危险性、环境温度等因素综合决定［7］。在自动喷水灭火系统设计中，喷头布置和喷水强度是关键设计参数，在面积为100000m2的工业厂区中，选择K=80的喷头，并将喷头距离设计为3m-3.6m，以网格状分布，有效确保每一个喷头覆盖约100m2的区域，实现厂区消防全覆盖。网格状分布方法具有极大的应用优势，即若一处管网受损，其他部位能正常工作，不会影响厂区的消防能力。喷水强度即指单位时间内喷头喷射出的水量，这是衡量喷头性能的重要指标之一，直接影响灭火效果。通常情况下，对于净空高度≤8m的工业厂房，轻危险级喷水强度可设计为4L/min·m2，中危险I级设计为6L/min·m2为宜，具体设计详见图2。（三）火灾自动报警系统设计工业建筑中的火灾自动报警系统涉及选择火灾探测器、设计报警控制器、布设报警网络、联动控制设计等诸多方面［8］。首先，设计人员须识别工业建筑内不同区域的潜在风险点，将功能区划分为不同等级，以此为参考开展后续设计工作。其次，选择感烟探测、感温探测、火焰探测等火灾探测器，评估探测器的可靠性、稳定性与拓展性，同时考虑选择有线或无线传输方式，确保报警信号能够迅速、准确传输到消防控制室或值班室。最后，消防联动控制设计必不可少，是火灾自动报警系统的关键部分，是实现火灾预警和灭火过程自动化、智能化的重要途径。在实际设计过程中，消防联动控制设计应遵循“安全可靠、快速响应”的原则，同其他消防系统建立起有效的联动控制逻辑，如自动喷水灭火系统、消防给水系统等，确保火灾发生时，相关系统能协同参与灭火环