某央企总部大厦给排水系统设计
摘要
关键词
企业总部;超高层建筑;生活热水系统;消防系统;海绵城市
正文
1 项目概况
项目位于雄安新区启动区,总建筑面积约114,498.3㎡,其中地上面积约83906.56㎡,地下面积约30591.74㎡。项目分为主楼与配楼:主楼为地下3层,地上31层,与建筑专业核实消防高度:149.2m,建筑高度:150m;配楼为地下3层,地上4层,消防高度:23.9m。项目全部自持用于总部办公及其配套功能。主要建设内容包括总部办公、企业展厅、会议室、应急指挥中心、网络安全中心、数据机房、档案中心、员工食堂、健身房,以及地下车库、机房及人防等。如图1所示。
建成后大厦将成为雄安新区的标志性最高建筑,其高标准的定位将为企业未来的发展提供一个良好的办公平台,吸引国内外更多人才加入企业,对企业长期发展具有重要意义。项目将打造区域未来绿色办公环境的典范,促进区域绿色建筑的发展,从而为雄安新区营造一个优美、优质的国际化、人性化办公环境作出贡献。
图1功能分布图
2 给水设计
2.1 项目水源情况及总体用水量
项目给水分别从地块南侧及北侧,接入两根DN200的市政自来水管,同时从地块北侧,接入一根DN150的市政中水管,为项目提供用水。项目最高日自来水用水量为588.86m3/d,最大时用水量74.52m3/h,平均时用水量58.03m3/h;项目最高日中水用水量为118.71m3/d,最大时用水量19.42m3/h。平均时用水量14.39m3/h。
2.2 给水系统分区及供应
生活给水系统为市政直供和变频加压供水联合供水,在地下三层生活给水泵房内,设置生活水箱,有效容积为90m³,泵房内设置为2J、3J供水的生活用水一组变频供水设备和为主楼20层给水转输水箱供水的一组变频供水设备。在主楼20层生活给水转输泵房,设置转输生活水箱,有效容16m³,水箱为4J重力供水,泵房内设置为5J、6J、7J供水的生活用水一组变频供水设备。具体分区见表1。
表1生活给水系统分区
区域划分 | 部位 | 供水分区服务楼层 | 供水方式 | 备注 |
地下 | 非机动车库 | 地下夹层 | 市政直供(1J) | |
后勤办公 | B1 | |||
地下汽车库 | B1~B3 | |||
厨房、后期餐厅 | B1 | 水箱+变频水泵加压供水(2J) | 共用一套水箱变频供水机组设置在B3给水泵房内 | |
地上 | 配楼 | 1F~4F | ||
主楼 | 1F~4F | |||
5F~9F | 水箱+变频水泵加压供水(3J) | |||
10F~14F | 水箱重力供水(4J) | 给水传输水箱兼重力供水水箱设置在主楼20F给水泵房内 | ||
15F~20F | 水箱+变频水泵加压供水(5J) | 共用一套水箱变频供水机组设置在主楼20F给水泵房内 | ||
21F~25F | 水箱+变频水泵加压供水(6J) | |||
26F~PF | 水箱+变频水泵加压供水(7J) | |||
配楼 | 配楼屋顶冷却塔 | 防水池+定频水泵加压供水(LQJ)) | 一套工频供水机组设置在B1消防泵房内 |
中水给水系统用于除主楼20层以上部分外所有的卫生间冲厕,地下汽车库地面冲洗及洗车,室外道路和绿化浇洒用水。在地下三层中水泵房内,设置中水水箱,有效容积为29.75m³,泵房内设置为2Z、3Z供水的中水用水一组变频供水设备和为主楼20层中水转输水箱供水的一组变频供水设备。在主楼20层中水转输泵房,设置转输中水水箱,有效容7.2m³,水箱为4Z重力供水。具体分区见表2。
表2中水给水系统分区
区域划分 | 部位 | 供水分区服务楼层 | 供水方式 | 备注 |
地下 | 非机动车库 | 地下夹层 | 市政直供(1Z) | |
后勤办公 | B1 | |||
地下汽车库 | B1~B3 | |||
厨房、后期餐厅 | B1 | 水箱+变频水泵加压供水(2Z) | 共用一套水箱变频供水机组设置在B3给水泵房内 | |
地上 | 配楼 | 1F~4F | ||
主楼 | 1F~4F | |||
5F~9F | 水箱+变频水泵加压供水(3Z) | |||
10F~14F | 水箱重力供水(4Z) | 中水传输水箱兼重力供水水箱设置在主楼20F中水泵房内 | ||
15F~20F | 水箱+变频水泵加压供水(5Z) | 一套水箱变频供水机组设置在主楼20F中水泵房内 |
3 生活热水系统
3.1供水范围及耗热量
项目B1层厨房、配楼2F厨房、主楼2F健身房、主楼2F餐饮采用集中供生活热水。主楼31F厨房采用空气源热泵+电辅热作为热源局部供热。其余主楼办公层分散式布置的淋浴采用容积式电热水器为热源局部供热。热水用水量及耗热量计算详见表4。
3.2热源及系统设计
主楼31F厨房采用超低温运行空气源热泵机组2台单台功率30Kw,其可在-20℃低温运行,运行时COP=2,设备可满足热水系统小时耗热量。考虑供水稳定性和极端天气因素,
设置有效容积5m³承压热水水箱,水箱内设置20Kw电辅热。系统定时热水系统,采用机械循环,每套系统设两台热水循环泵,互为备用。
项目B1层厨房、配楼2F厨房、主楼2F健身房、主楼2F餐饮采用集中供生活热水系统项目初期主楼6F数据中心冷源为水冷冷冻水系统,冷水机组选用两台250RT冷水机组,冷冻水温度15/21℃,冷却水循环水温为32/37℃。生活热水系统采用通过2台200Kw水冷涡旋热泵从数据中心冷冻水侧为生活热水进行预热(混水预热罐有效容积6m³),预热后接入容积式换热器(2台每台有效容积4m³),辅助热源采用市政热力(冬季市政供暖周期内)与燃气热水炉双辅助热源。系统流程详见图2。考虑到数据中心制冷的不间断性,全年可提供热水约6000吨,热量30万Kwh,节能效果显著。
图2 冷冻水热能回收耦合生活热水系统图
在后续数据中心冷源论证中,由于采用水冷冷冻水系统,需要为应急冷源储藏50m³的冷水作为应急供冷冷源,同时还需为保障市政停水时保障数据中心冷却塔补水量的12小时供水需求66m³(对应制冷量1800Kw)。在论证中上述保障数据中心水冷冷冻水系统的上述应急措施占用项目空间及面积,因此数据中心空调冷源最终选用风冷磁悬浮相变冷却系统,系统冷却液为氟化学物质(或氟碳化合物),其系统难以耦合在生活热水系统上。最终集中生活热水系统取消了水冷涡旋热泵的热水预热系统,将热源改为市政热力(冬季市政供暖周期内)与燃气热水炉,设置了4台(单台热功率99Kw)的燃气热水炉,换热设备为4台容积式换热器(单台有效容积3m³),系统流程详见图3。
图3 燃气热水炉与市政热力双热源生活热水系统图
4 海绵城市设计
海绵城市设计主要指标确认,涉及相关文件及标准有《项目宗地规划条件》、《海绵城市雨水控制与利用工程设计规范》(DB11 685-2021)《雄安新区海绵城市建设技术导则》(DB1311/T 024-2022),对比梳理详见表3,项目最终主要指标为年径流总量控制率≥75%;年径流污染总量削减率≥80%;下沉绿地率≥绿地面积的50%且≥总用地的11%。根据《雄安新区海绵城市建设技术导则》(DB1311/T 024-2022),年径流总量控制率75%,对应的设计降雨量25mm。
表3 海绵城市设计主要指标
序号 | 指标 | 宗地规划条件 | 地标DB11-685-2021 | 地标DB1311/T024-2022 |
1 | 年径流总量控制率 | 75% | 75% | 同宗地规划条件 |
2 | 年径流污染总量消减率 | 70% | 70% | 80% |
3 | 雨水调蓄设施 | / | 1、外排水总量不大于开发前的水平;2、每千平米50方调蓄设施(硬化大于I万平); | 每千平米30方调蓄设施(硬化面积2000~10000) |
4 | 下沉绿地率 | 不小于11% | 不小于50% | 同地标685 |
本项目为央企总部办公区,场地内铺装全部采用石材、PC砖等不透水材质铺装,项目区下垫面主要包括:建筑屋面、绿化和道路及铺装。根据项目区各类下垫面面积,计算项目区综合径流系数为0.83。室外地势平坦完成面标高在10.545~10.985m范围内。总体地势为北高南低、中高四周低。地下水位最大标高-5.21m,距离设计地面(约10.5m左右)15.71m。因此,本项目可建设地面入渗型海绵设施,地下水位对地面入渗型海绵设施无限制因素。
项目区共划分为10个汇水分区,分别统计各汇水分区下垫面情况,并计算综合径流系数,汇水分区划分及下垫面情况如下表4及图4所示。
汇水分区 | 建筑(m2) | 绿地(m2) | 道路及铺装(m2) | 总计(m2) | 综合径流系数 | 分区目标调蓄量(m2) | 下沉绿地(m2) | 源头滞蓄量(m2) | 未滞蓄量(m2) |
S1 | 231 | 0 | 294 | 525 | 0.9 | 12 | 0 | 0 | 12 |
S2 | 124 | 112 | 332 | 568 | 0.75 | 11 | 112 | 11.2 | 0 |
S3 | 1572 | 0 | 0 | 1572 | 0.9 | 35 | 0 | 0 | 35 |
S4 | 290 | 62 | 599 | 951 | 0.85 | 20 | 62 | 6 | 14 |
S5 | 631 | 423 | 1537 | 2591 | 0.78 | 50 | 423 | 42 | 0 |
S6 | 1050 | 0 | 0 | 1050 | 0.9 | 24 | 0 | 0 | 24 |
S7 | 1051 | 0 | 0 | 1051 | 0.9 | 24 | 0 | 0 | 24 |
S8 | 1015 | 0 | 0 | 1015 | 0.9 | 23 | 0 | 0 | 23 |
S9 | 145 | 299 | 811 | 1254 | 0.72 | 23 | 299 | 30 | 0 |
S10 | 322 | 227 | 983 | 1532 | 0.79 | 30 | 227 | 23 | 0 |
合计 | 6431 | 1123 | 4556 | 12110 | 0.83 | 251 | 1122 | 112 | 131 |
表4 汇水分区指标
图4 室外汇水分区图
本项目区设置具有滞蓄空间的下沉式绿地源头LID 设施,根据项目区绿地条件,共设计下沉绿地1123㎡,下沉深度为150mm,有效调蓄深度100mm。源头LID 设施总调蓄能力为112m³,用于滞蓄地面径流量。未滞蓄水量采用末端水池控制。即满足年径流总量控制率目标75%,需要末端雨水调蓄池有效容积为131m³。本项目总硬化面积为10988㎡(为建筑、道路及硬化铺装占地面积之和)。根据地标DB11/685-2021 和DB1311/ T024-2022 要求:硬化面积大于10000 ㎡的项目,每千平方米硬化面积应配建调蓄容积不小于50m³ 的雨水调蓄设施。因此,根据硬化面积计算得出调蓄池有效滞蓄规模不应小于549.4m³。根据项目区场地条件限制,设计雨水调蓄池均为钢筋混凝土调蓄池,池内底面积为49.8㎡,调蓄池总深度11.8m(0.7m 安全超高),有效滞蓄深度11.1m,池底标高同地下三层地面绝对标高,调蓄池总调蓄容积为588m³,有效容积为553m³。源头LID 设施设计下沉绿地1123㎡,总调蓄容积为112m³;末端水池有效调蓄容积为553m³;项目区总调蓄容积为665m³。项目区内主要设施包括下沉绿地和雨水调蓄池。各设施年径流污染总量削减率参考生物滞留设施和蓄水池取值,分别取值为80%和85%。其中,下沉绿地设施汇水面积按照其调蓄规模与设计降雨量25mm 反算,即F1=112/0.83/25*1000=5406㎡,调蓄池汇水面积为总面积减去下沉绿地汇水面积即F2=12110-5406=6704㎡。经计算,项目区年径流污染削减率约为81.9%,满足年径流污染削减率不宜低于80%的目标要求。
5 结语
作为央企总部的超高层建筑给排水设计,充分考虑的供水和排水系统的可靠性,同时采用多热源热水系统和雨水回用系统,在节能和节水方便效果显著。
参考文献
[1]建筑给水排水设计手册(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社.
[2]北京市建筑设计研究院.建筑设备专业技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社.
[3]俞剑锋,张沙,黎松,等.北京某超高层公建给排水及消防设计[J].给水排水,2018,32(6);30-38.
作者简介:刘晓杰,男,1981年出生,汉族,天津人,高级工程师,长期从事建筑给排水设计工作。
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