市政工程师职称论文剧院给排水系统设计

　　剧院类建筑的规模随着城市化水平的提升也呈现出越来越大的趋势，这篇市政工程师职称论文研究发现由于剧院本身的特点，其用水量也与其他类别的建筑有所不同，对于给排水系统的用水负荷提出了更高的要求。只有进行合理的调研和设计，才能使剧院真正发挥其功能。《市政技术》(双月刊)创刊于1973年，由中国市政工程协会、北京市政路桥建设控股(集团)有限公司北京市政建设集团有限责任公司、北京市市政工程研究院主办。

　　摘要：由于剧院本身的特点，对于给排水系统的用水负荷提出了更高的要求。文章阐述了剧院类建筑给排水系统设计，首先分析了给排水系统的特点，然后从给水系统与排水系统两方面阐述了节水方案设计。

　　关键词：剧院建筑;给排水系统;节水设计

　　随着我国经济的日益发展以及对于文化事业的注重，越来越多的大型综合类剧院建筑陆续在各个城市规划或建成。现代的剧院早已摆脱了传统剧院的单一功能，正在向着艺术化、综合化的方向发展，在剧院建筑里面往往含有各种规模的剧场单元，从而使剧院可以符合各类艺术的实际需求。除此之外，剧场建筑之内一般还包括演出辅助房间，以及各类专卖店、茶座、休息厅等人性化的场所单元。以上的这些特点为剧院的设计提出了更高的要求。为了保证演出前后用水充足，缓解高峰期的用水压力，给排水系统的设计的合理性尤其重要。只有设计出更加合理的给排水系统，才能为剧院建筑各种功能的发挥提供必要的基础，同时，完善的给排水设计可以为剧院运营节约较多的成本。文章结合实践经验，阐述剧院建筑的给排水设计。

　　1剧院建筑给排水系统的特点分析

　　剧院类建筑与普通建筑相比，不但在建筑形式上有所区别，在给排水方面也有着很大的不同。结合设计施工经验，总结出剧院建筑给排水协调的几大特殊之处：①在剧院大型演出开始前和结束后，往往会由于观众的入场离场而出现一个明显的用水高峰。这就要求给排水系统必须能够满足供水的瞬时峰值，以符合剧院用水闲忙不均的特点。比如演出结束后，往往会出现许多观众集中使用剧院厕所的现象。只有在给排水设计中考虑到这个因素，才能避免出现排水管堵死等现象。合理的设计有助于避免在这种情况下由于水压过大而导致巨大的浪费;②剧院容纳大量的卫生器具，且由于观众人数较多，拥有大面积的卫生间。但剧院的建筑主体功能也决定了这些卫生间往往不止一个种类，位置较为复杂。卫生间内的布置也彼此不同，因此设计排水管道时具有一定的复杂性;③现代风格的剧院屋面排水量很大，因为在设计中为了外形的特色，通常选取的是大屋面结构。这就造成其屋面雨水排水量比其他类别的建筑大得多，加入能够利用这个特点实现雨水的收集，就能起到节约成本的作用。

　　2剧院给排水系统的设计

　　文章着重在节约能源、减低成本方面对给排水系统的设计进行阐述。

　　2.1给水系统的节水方案设计

　　(1)有效控制超压出流。目前的国家标准，对于建筑给水静水压的规定是不高于0.45MPa。卫生洁具合理的水压则不超过0.3MPa，可见不少洁具在出水时都处于超压的状态。结合建筑物给排水的数据统计，可知在配水点水压超过0.15MPa的情况下，水龙头流量便会出现显著的提升。如果采用的是高层分区给水模式，在位置处于最低点的洁具水压超过0.15MPa的情况下，通过一定的减压措施来起到节约用水的作用。剧院属于休闲类建筑，为了使观众能够拥有较好的体验，就应该使卫生间的给水保证稳定的流量。结合对洁具等的使用情况，在如厕后洗手的时候用水量并不是很大，假若洗手盆处的水压设计较高，便会由于水流量太高而导致水花溅出，同时造成不必要的浪费。剧院属于公用建筑，在冲洗阀的选择上使用的是自闭型器件。为了保证冲洗阀工作处于正常状态，设计其最高层水头超过150kPa。但具体到如厕后的洗手用水，则只要达到50kPa便能够满足需求。此外，洗手者往往会手动调节开关来控制出水量。如果设计的水压太高便会造成调节困难，造成较大的水资源浪费。因此，在使用了自闭冲洗阀的剧院洗手盆处建议以减压的设计模式实现节水的目标。结合国家标准的3.1.14条，大便器自闭式冲洗阀压力标准值应该在0.15MPa;如果给水线路上同时存在洗手池和大便器，则洗手盆压力一般处于0.15MPa，其给水量可计算得出为0.020kL/s。假若在洗手池处设计一个减压阀，便可以维持洗手盆的水压在0.05MPa左右，可计算出其给水量是0.012kL/s。当为洗手池增设一个减压阀的时候，其给水量可以在满足用户体验的同时，减少60%左右，从而起到节水作用。

　　(2)在设计中优先选取节水设备。主要包括：①龙头节水。当前技术比较成熟的节水龙头属于陶瓷阀芯式，其优势为具有较高的密闭性、能够实现快速启动与闭合、且寿命较长。在外界水压恒定的情况下，陶瓷阀芯式水龙头的出流量与普通器具相比均明显偏低，平均节水率在30%左右。在一些更加先进的建筑给水设计中，还会在水龙头等处设置一个曝气装置。这种装置为不锈钢的滤网结构。当水流量并不大的情况下，曝气装置并不形成阻力，然而在水流量越来越高的时候，其带来的阻力就会显著提高，阻力和水压平方之间为正比关系，可知会实现节水的目标。建筑物的类型不一样，使用的曝气器参数也会相应不同，结合剧院类建筑的实际特点，可以为其设置额定流量0.03L/s的自闭水嘴，结合数据统计，能够省水超过30%;②淋浴节水。淋浴器也是近年来新型剧场建筑的配置之一。目前有不少淋浴器，当使用时首先要通过放水来等待水温适合，显然此过程的水被全部浪费了。剧场给水设计中采用支持恒温设定的淋浴器，这种淋浴器能够结合实现设置完成的温度来提供水流，一方面可以实现温度的自动调节;另一方面则能够省去用户调节的不便。还有一种淋浴装置配置了自动停止水栓，可以结合用户的水量需求预先设置，假若用户已经用完设置的用水量，系统便会不再供水，从而实现节约用水的目的;③卫生间节水，卫生间用水量往往偏大，因此也是剧院类建筑在节水设计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为冲厕用水。但随着此领域研究和实践的发展，一些有效的节水设备也不断被开发出来，包括无水小便器、气动大便器等，完全可以在剧院中使用;④管道节水，传统的管道存在较常见的漏水现象，由此而损失的水量达到10%。在剧院给水设计时，应该选用更加优质的管道材料来避免发生渗漏，达到节水目的。根据目前的技术与材料发展现状，在最大程度上降低管道漏损的材料，尽量采取橡胶圈柔性接口管材。此处推荐专门用于大型建筑中的聚丁烯管，这种管材使用的是近年来被广泛推广的新型材料聚丁烯，与其他材料相比，能够显著降低管道的渗漏。在实际施工中，可以通过热熔法以及电熔法进行挤压式连接，操作较为方便。根据在北美和北欧等地区的使用情况来看，可以起到较好的节水效果;⑤节能供水装置，由于剧院往往处于闹市区，有时候会由于市政管网水压偏度而导致难以满足其供水需求，这种情况下往往要增设水泵等装置。而在剧院给排水设计中，一些工作人员在选取水泵的时候，为了使水量充足，一般会为水泵的各种参数留下较多余量，导致了不必要的浪费。文章建议在此环节中应该结合剧院的实际情况来在合理的范围之内选择节能水泵。

　　(3)在剧院给排水系统中进行中水回用的设计。在剧院建筑中，各类排水在经过一定工序的处理之后均可以作为中水来使用，从而节约了大量自来水。此处以位于北京的国家大剧院为例，该剧院在设计中广泛使用中水。中水水源来自于剧院洗浴，结合剧院规模，其洗浴用水量峰值为262m3/d，而中水量则达到50m3/d，可知节约了大量水资源。并且，在国家大剧院周围是大型景观水池，为实现节约用水的目标，在剧院给排水设计中，把冷却塔、空调、消防水以及雨水等，在初步处理之后均作为景观水源，起到了很好的效果。

　　2.2排水系统的方案设计

　　在排水系统的设计中，关键之处是确定水管管径。美国是给排水方面较为先进的国家之一，其较为通行的方法是，结合用水器具排水量来最终设置排水管径。在这个前提下，排水管径和排水当量以及管道坡度有着较为密切的关联。根据查阅美国的相关行业规范得知，包含的管道坡度共计四个种类。在涉及到各类实际情况的时候，则向这四个类别的数值贴近，在此基础上通过查表的方式得出合理的排水管道直径。在美国的行业规范中，包含了不同排水管管径以及不同坡度之下的排水流速。而我国在此方面的行业惯例，是结合用水器具具体排水量，首先计算得到流量数值，结合不同情况下的通水量，最终得到合理的排水管径大小。在对排水支管管径进行计算时，同样需要结合每段管的排水量，确定管径。通过对比可知，与美国的排水管径计算模式相比较，我国的方法稍微复杂一些。具体选取哪种方法，可以结合实际情况进行具体分析。在排水系统的设计中，为了实现绿色设计理念，尤其应该重视回收利用。此处以对于屋面雨水的收集为例进行阐述。剧院类建筑往往处于城市之中，对于雨水的汇流，包括屋面汇流、道路汇流以及绿地汇流。而对于剧场而言，显然屋面雨水汇流是最主要的一种模式。来自屋面的雨水水质较为洁净，且往往有较高的径流量，易于收集和处理。

　　经过参考一些发达国家的屋面雨水收集及利用实践经验，可知其主要模式有两种：①收集屋顶以及绿地的雨水;②收集绿地地下集水坑的雨水。这两种模式在国外均已比较成熟。但客观地说，我国的各类生态建筑雨水收集还有很长的路要走。此处回到剧院建筑这种特殊建筑体上来，可知由于建筑物的大屋面特点，十分易于对雨水进行收集利用。具体的流程为：由屋面收集的雨水首先汇集到弃流装置处，将一部分杂质过多的雨水直接排放到市政管网之中，将后续较为洁净的雨水作为收集和处理的对象。在初步的过滤和净化之后，就能进行绿地灌溉、卫生冲洗等。此处依旧以国家大剧院为例阐述雨水收集方法。国家大剧院因为外形较为独特，其夹层厚度还不到25cm，难以通过虹吸的方法进行雨水的收集(见图1)。如果通过重力模式收集雨水，则由于壳体屋顶的强度问题而难以实现。综合各类情况最终选取的模式为：将雨水引导至壳体槽中进行收集。国家大剧院的日需水量为1500m3左右，由于地处北方，仅靠雨水的不足的。但是收集的雨水量已近能够完全满足绿地浇灌、景观水池等用水需求，节约了大量资源。

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