民用建筑地下室给排水设计问题分析

徐宇同

摘 要：笔者结合设计经验，介绍了地下室设备机房设置中遇到的问题及注意的事项，探讨了车道边不同消火栓设置的优劣及自动喷水灭火与气体灭火设计中需要注意的问题，最后对地下室内不同区域集水坑设置位置及有效容积进行了分析。

关键词：地下室 地下汽车库 给排水 设备机房 消火栓 集水坑

中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-00-05

地下室的定义是房间地面低于室外设计地面的平均高度大于该房间平均净高1/2者。民用建筑地下室内的功能一般包括汽车库、非机动车库、设备机房、商业等，涉及到的给排水设计一般包含各种设备机房的设置、生活给水系统、室内消火栓系统、喷淋系统、地面排水及集水坑设计，随着近年来海绵城市和绿色建筑建设的推进，地下室还会增加雨水回用系统的设计。

地下室的给排水设计一般在建筑前期方案阶段就需要介入，提供设备机房和消防水池的面积参数，确定机房位置，地面积水的排除方式等问题，并确定给排水的各系统方案，与其他专业协调解决项目在施工图阶段中可能出现的潜在问题，若前期方案把控不严，出现错误，产生如突然增加的设备机房面积导致减少车位、热水方案不合理等问题，会对其他专业及甲方的工作进度产生一定程度的影响。在施工图阶段除了需要整合本专业地下室上方各子项的给排水管线外，还需要与暖通和电气专业协调地下室内的综合管线，与建筑和结构专业协调集水坑的排布，在施工建设阶段地下室一旦发现一些设计问题如：集水坑遗漏、消防水池计算有误等，往往会因为结构楼板已浇筑等因素完成造成修改困难的状况。地下室给排水设计工作量大、机房种类繁多，对设计者有一定的要求，笔者结合多年的设计经验，对地下室的设计要点和设计中遇到的问题进行逐一阐述。

1 地下室设备机房的设置

1.1 生活泵房

设置生活泵房前首先应与当地自来水部门进行沟通，确定供水加压方式，及供水分区的要求，避免施工图完成后再进行修改，而且能否采用无负压供水设备亦需要当地自来水部门的批准。无负压供水与传统箱式泵站供水对泵房的面积要求差异极大，而且对泵房内的梁下净高要求也有同。无负压设备要求的面积较小，一般几十平方米即可，梁下净高一般与汽车库相同；单个箱式泵站要求的面积一般会达到200m2左右，梁下净高一般控制在3.5m左右（水箱基础500mm，基础上型钢支架200mm，水箱高度2000mm，水箱上检修空间800mm）。，泵房内的排水沟应沿水泵机组和生活水箱四周布置引入集水坑，沟宽一般不小于200mm，地面应有1%坡度坡向排水沟，排水沟纵向坡度不小于1%。

住宅小区的生活泵房不应设置住宅楼的正下方，与住宅楼的距离应符合当地自来水部门的相关规定，一般是10～15m。同一开发商的不同地块是否共用生活泵房涉及到穿越市政道路，是否为同一物业管理等问题，亦应征询相关部门意见后确定。商业综合体的生活泵房应根据服务对象、使用功能、水质要求等分散设置并靠近用水大户。

生活水箱的有效容积应按规范要求计算后确定，并分为容积相同的两格，水箱补水管和水泵吸水管的设置应保证不会出现短流的情况。水箱的消毒设施可参照国标图集02SS104《二次供水消毒设备选用与安装》选用，建议采用水箱自洁消毒器，无需另外增加管线。水泵机组的运行噪声应符合现行国家标准《城市区域环境噪声标准》GB 3096的要求。

1.2 消防泵房及消防水池

地下室内的消防泵房按照《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014（简称“水消规”）要求不应设置在地下三层及以下，室内地面与室外出入口地坪高差不应大于10m。当消防为一路供水时，“水消规”要求取水口的吸水高度不大于6m，考虑消防车高度1m，取水井的连通管至地面高度需不大于5m，故储存室外消防水量的消防水池的最低有效水位至地面应在5m之内，消防泵房的位置基本上需设置在地下一层，若室外有条件，可在室外单建室外消防水池，储存室外消防水量。

消防泵房的平面位置應与消防控制室的位置综合考虑，“水消规”11.0.12条：消防水泵控制柜应设置机械应急起泵功能，并保证在控制柜内的控制线路发生故障时由管理权限的人员在紧急时启动消防水泵。机械应急启动时，应确保消防水泵在报警后5.0min内正常工作。这里的5min时间包含了管理人员从控制室到消防泵房的时间和水泵从启动到正常工作的时间（水泵从启动到正常工作的时间一般在1min以内）。

消防泵房的面积，方案提资时可按150～200m2考虑，消防泵房的梁下净高考虑水泵机组及起重设备不宜小于3.4m。消防水泵虽然没有生活泵房的水泵启动频繁，但是也不宜设置在有安静要求房间的上一层、下一层和毗邻位置。消防泵房内设置喷淋的报警阀组，应充分考虑管道走向排布，避免很多消防管道从单一走道接出，造成层高不足、施工困难等情况，建议在地库分散设置报警阀组间解决。消防泵房内不应出现过多的剪力墙和柱，影响管线和水泵基础的布置，相反消防水池的设置应尽可能放在有过多剪力墙和柱等难以利用的区域。消防水池的有效容积计算应准确，避免后期水池修改困难。水池的检修人孔在满足水量要求的情况下应尽量设置在水池侧墙，方便管理，当设置在顶板上时，检修人孔应设置双层井盖。当消防为一路供水时，消防水池的检修口宜设置在顶部，并靠近消防车道，兼作为消防车取水口，周围若无消防车道，有条件时可增设消防车到达取水口的消防车回车场，无条件时可设置单独的取水井通过管线与消防水池连接。

另外有人认为独立设置的消防水池的进、出水管应采取防止短路的措施，笔者认为不妥，独立设置的消防水池的水为非饮用水，而且水池在满水位情况下水长期静置不被动用，不应设置防止短路的措施，若消防水池与生活（生产）水池合用，水池的进、出水管应参照生活水池采取防止短路的措施。

1.3 热水机房

地下室内的热水机房一般是容积式、半容积式水加热器设备机房，宜靠近主要热水用户设置，以利于缩短供、回水主管的长度，减少热损失、节能、节材、方便管道布置。水加热器侧面与墙、柱、水加热器的间距应≥700mm，后端距墙的间距应≥500mm，距离均应考虑设备保温层的厚度，水加热器前端应有满足检修时抽出换热盘管所需的空间，水加热器和循环水泵在机房内的排布应集中、规则，对面布置的水加热器需留有2～2.5m的检修通道。热水机房的净高=设备总高+基础伸出地面200mm+安全阀高度+200（余高）。热水机房内的管道不应采用塑料热水管，水加热器、贮水器、分（集）水器、热水配、回水管均需做保温，保温层厚度需要经过计算确定。

1.4 雨水机房

雨水机房一般由雨水收集池、清水池、集水坑、水泵及雨水处理设备组成，一般采用水池与机房合建的形式。当地库有下沉庭院时，雨水收集池一般建于下沉庭院附近，机房可设置于其他位置。当地库无下沉庭院时，雨水机房应结合排水总图设置，位于雨水总管接驳点附近，雨水收集池的水量应满足绿色建筑和海绵城市的相关要求，对于雨水收集要求比较高的项目，可分散设置多个雨水机房实现地块全面积的雨水收集。雨水机房的净高通常由机房的压力过滤罐决定，过滤罐上方需留有200～300mm的空间，净高不宜小于3m。雨水收集具有时间的不确定性和水量的不确定性，雨水收集池应严禁在雨水收集池靠地库一边的侧墙上开检修人孔，杜绝将雨水引入地库的隐患，检修人孔应设在雨水收集池顶板上，并设置双层井盖。雨水回用的供水管上不得装设取水龙头，应采用给水栓，并设置明显的雨水标识，防止误饮误用。

1.5 隔油机房

一般商业综合体一层或地下一层局部功能为餐饮时需要在其下下一层内设置隔油机房，隔油机房应靠近排水点，缩短重力排水管线，避免排水管放坡过长影响层高增加管道堵塞几率，排水管的长度一般控制在20～30m左右。隔油机房内一般采用隔油一体化提升设备，经隔油处理的污水通过压力提升至室外排水，油脂经过浓缩排至专用的密闭油桶集中外运，单个机房的面积一般在20m2左右，需根据具体设备选型确定，高度一般与车库层高相同即可。隔油设备的通气管在设计时需注意，有条件时应与室内排水管的通气管相连，无法接入时应设置于不影响交通安全的环保的草坪上，并加盖管罩，通气管也可以引至室外高空（距设计地面以上2.5m）排放，隔油机房内应考虑排风，使机房内保持负压，避免臭味外溢，影响机房周边房间的使用。

2 地下汽车库消火栓的设置

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地下汽车库，系统管道内的压力应保证相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时到达室内任何部位；Ⅳ类汽车库，系统管道内的压力应保证一个消火栓的水枪充实水柱同时到达室内任何部位。同层相邻的室内消火栓的间距不应大于50m、地下汽车库室内消火栓的间距不应大于30m。进入地库的汽车坡道处应设置消火栓，消火栓需保护至汽车坡道投影线，此处的消火栓需采用防冻保温措施。地库内部的消火栓优先设置在非停车位区域，停车位区域的消火栓可参考以下方式。

（1）停车位紧邻行车道时，消火栓位置如图1所示，箱体安装底部采用镀锌角钢斜三角支架，或采用落地型消火栓箱，或与消火栓箱背面增加短墙。

（2）柱边两侧均为停车位，消火栓存在4种设置方式：①柱子沿车道一侧长度≥950mm，消火栓与立管并排设置如图2所示；②柱子沿车道一侧长度≤950mm，消火栓沿车道侧设置，立管位于柱子沿停车位一侧如图3所示，这样可以减少消火栓对车位的影响；③消火栓贴柱子沿停车位一侧设置，箱体安装底部采用镀锌角钢斜三角支架，如图4所示，根据《车库建筑设计规范》JGJ 100-2015第4.1.5条的要求，机动车与墙、柱、护栏之间存在最小净距要求，且“水消规”12.3.10条规定消火栓箱门的开启不应小于120°，设置在如下位置消火栓箱的开启会受到一定影响，不方便消防队员的取用，部分项目消防验收时会准对这种情况提出整改，此种设置方式不建议采用；④停车位后侧有墙、柱，消火栓靠墙、柱设置于停车位后方如图5所示，这种设置方式存在的問题与设置方式3相同，审图时会提出整改意见，不建议采用。

值得注意的是，设置方式1和2，消火栓突出柱边，现在很多开发商为了节约成本，后退停车车道宽度卡在最小宽度5.5m的极限，这种情况就需要和建筑与结构专业协调，解决方案1：车道宽度增加200～250mm消火栓的宽度；方案2：结构柱往里退让200～250mm消火栓的宽度。

3 地下汽车库自动喷水灭火系统及气体灭火系统

地下汽车库火灾危险等级为中危险Ⅱ级，喷水强度为8L/（min·m2），作用面积为160m2，通过逐点计算后系统的设计流量一般在36L/s左右，设计时可取40L/s作为喷淋的设计水量，以前一些已经废除的规范中建议中危险Ⅱ级的喷淋水量为30L/s，实际是偏小的。地下汽车库中若有机械车位，喷淋水量可按每增加一层，水量增加10L/s考虑，喷头应按停产的载车板分层布置，且喷头的上方应设置集热板。对于室内无车道且无人员停留的机械式汽车库，自动喷淋灭火系统应选用快速响应喷头。

喷淋系统应和室内消火栓系统一样，保护至汽车坡道投影线处，汽车坡道的处喷头直接与室外接触，冬季持续低温易发生管道冻裂现象，应选用金属易熔合金喷头，并采用电伴热保温。《建筑设计防火规范》GB 50016-2014第5.4.12条第8款：应设置于锅炉、变压器、电容器和多油开关等的容量及建筑规模相适应的灭火措施，当建筑内其他部位设置自动喷水灭火系统时，应设置自动喷水灭火系统。这一条为强条，按规范的条文解释，若汽车库内设置了自动喷水灭火系统，相应的变电所等房间也应相应的设置自动喷水灭火系统，对于未设置自动喷水灭火系统可采用气体灭火、水喷雾等系统，但是各地的施工图审查部门和消防队对这一条款的执行没有明确，是采用自动喷水灭火系统，还是气体灭火、水喷雾等系统，最好先征询审查及消防部门的意见。

对于需要设置气体灭火的场所，单个防护区的面积不超过500m2，且体积不大于1600m3建议采用预制灭火系统，可节省钢瓶间面积及管网的成本，存在两及以上的防护区建议采用组合分配系统，钢瓶间应设置在防护区外的一个独立的房间，层高不宜小于3m，净高不宜小于2.2m，且尽量靠近防护区，并應有直接通向疏散走道的出口。灭火剂选择建议采用七氟丙烷和IG541混合气体灭火剂，防护区灭火剂设计用量的计算中，需要注意环境温度的修正，以七氟丙烷系统为例：

（1）防护区灭火设计用量应按式（1）计算。

（1）

式中，W为灭火设计用量（kg）；

C1为灭火设计浓度（%）；

S为灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m3/kg）；

V为防护区净容积（m3）；

K为海拔高度修正系数。

（2）灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积，应按式（2）计算。

S=0.1269+0.000513·T （2）

式中，T为防护区最低环境温度（℃）。

《气体灭火系统设计规范》GB 50370-2005中第3.1.8条，灭火系统的设计温度，应采用20℃，第3.3.16条条文说明中的计算例题亦是按20℃计算，很多设计人员在实际工程中按20℃设计是不妥的，第3.1.8条条文说明中指出防护区最低环境温度应按实际温度计算，有采暖的地库应按冬季最低采暖温度计算，无采暖的地库建议按室内温度最低5℃进行计算，避免灭火设计用量计算值偏小。

4 地面排水及集水坑的设置

地下室地面排水的来源一般为以下4种情况：（1）地库入口处汽车坡道的雨水、开敞楼梯间入口处的雨水及开敞采光井、风井的雨水；（2）地库地面冲洗水的排水；（3）室内消火栓和自动喷水灭火系统的消防排水；（4）设备机房的地面排水。

汽车坡道的防水措施通常是在坡道出入口设置截水沟和挡水槛，在出入口地面的坡道外端设置防水反坡，坡道的底端设置集水坑排除坡道范围内的雨水，此处集水坑应按《建筑给排水设计规范》GB 50015-2003（2009年版）第4.9.36B条要求，集水坑的有效容积按不应小于最大一台排水泵5min的出流量计算，当坡道出口紧邻单体建筑时，汇水面积应再附加高出部分侧墙面积的1/2。开敞楼梯间入口处及开敞采光井、风井的集水坑的有效容积也应按不小于大一台排水泵5min的出流量计算。

地下汽车库内部的地面排水通常采用排水沟或地面直接找坡至集水坑两种方式。当有2层及以上地下室时，应设置排水地漏将上层的地面排水引至最底层集水坑，《车库建筑设计规范》JGJ 100-2015第4.4.3条对地漏及集水坑的设置间距提出了要求“地漏（或集水坑）的中距不宜大于40m”，第7.2.5条又进一步提出“排水点的服务半径不宜大于20m。当采用地漏排水时，地漏半径不宜小于DN100”。由此可见地漏或集水坑的设置不宜超过40m，上层的地漏位置最好与下层的集水坑对齐，减少横管对汽车库层高的影响，目前很多甲方为了节约成本，限定单个防火分区内集水坑的数量，甚至有不能超过4个的要求，以地库内集水坑少为业绩，是极其不负责任的行为。

地面冲洗洒水栓的位置最好靠近在排水沟、地漏及集水坑附近设置，防止洒水栓损坏或检修时，引起地面漫流的发生。汽车库车道边排水沟和地漏的集水坑，笔者建议不宜设置过大，容积采用1200（长）×800（宽）×1000（高）即可，因为绝大部分雨水在汽车坡道口或开敞楼梯间入口处，开敞采光井、风井处已通过集水坑排至室外，进入汽车库内的雨水一般是由汽车轮胎带入的，无法在地面形成径流，地面冲洗排水也是在操作人员可控范围内，不会出现排水量过大，排水泵来不及排的情况发生。暴雨天气地下汽车库出现淹水情况，一般是降雨量超过室外雨水管线的排放能力，室外的雨水倒灌至地下汽车库，在这种情况下无论设置多大的集水坑，用再大的排水泵也是没有用的。

目前有些文章中指出负责消防排水的集水坑有效容积应该按5min消防排水量设计，笔者认为不妥，地下汽车库消防排水集水坑设置的目的是保证消防时，不会因为排水不及时造成地库内的设备、车辆的损坏，是允许地库内存在一定的积水，只要能够排除即可。地下汽车库室内消火栓用水量最大为10L/s，火灾延续时间为2h，自动喷水灭火系统无机械车位时一般为40L/s，有机械车位时每增加一层流量增加10L/s，此处按双层的机械车位考虑，火灾延续时间为1h，消防排水总量为252m3，如果每个防火分区内负责消防排水的集水坑按5min消防排水量设计，集水坑的容积将达到18m3，存在单个集水坑设计过大的问题，若分散设置，按常规每个集水坑有效容积取1～1.5m3，也需要12～18个集水坑，相当于防火分区的所有的集水坑都负责消防排水，数量也不一定够。

笔者认为决定地下汽车库消防排水时是否淹水，造成财产损失由4个因素决定：（1）消防排水水量的大小；（2）防火分区的面积；（3）机房门槛及设备基础的高度；（4）消防排水泵的排水能力。当地库内的积水超过机房门槛及设备基础的高度，且消防排水泵无法及时排水时就会发生淹水损失，反之则不会。以单个防火分区内消防排水总量为252m3为例，地下汽车库建筑防火分区一般控制在4000m2以内，考虑25%的机房及其他无法利用面积，实际可利用面积取3000m2，消防泵房的门槛一般为300mm，其他设备机房也有150mm以上的门槛，设备基础的高度一般为200mm，此处门槛高度按最低150mm计算，只要积水不超过150mm就不会对地库设备造成损失。消防总排水量252m3的积水高度为84mm，未超过150mm，即使消防排水泵不工作也不会对地库设备造成损失。考虑到安全性及未知情况的发生，笔者建议消防排水集水坑视地库具体情况宜设置1～4个，每个集水坑放置两台排水泵，互为备用，当集水坑内水位超过报警水位时，两泵同时启动，单泵的排水量不宜小于20m3/h，对集水坑的容积不另做要求，因为整个地库就相当于一个大的集水坑。

地下设备机房的排水具有排水量差异大、排水随机性大的特点。地面排水形式通常采用地漏和明沟。排水量小，设置排水横管不会影响到下层房间时，可采用地漏排水；排水量大的机房，如生活泵房、消防泵房，报警阀组间等可采用明沟排水。对于生活泵房，集水坑的最小容积可取生活水箱（池）3min的溢流水量，对于消防泵房，集水坑的最小有效容积，应比较消防试验排水与3min的消防水池溢流水量的大小，取其大者。对于水处理机房，集水坑的最小容积可取过滤设备的3min反冲洗排水量。

5 结语

近年来规范更新的较为频繁，对设计人员提出的了更高的要求，在地下汽车库的设计中，设计人员应立足“以人为本”，对各系统的选择综合分析比较，选择安全、合理的施工图方案，避免因错误、遗漏增加建设成本。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50067-2017，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].2017：20.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50974-2014，消防给水及消火栓系统技术规范[S].2014：71.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50016-2014，建筑设计防火规范[S].2014：113.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部，.GB 50084-2017，自动喷水灭火系统设计规范[S].2017：17.