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大型主題樂園給排水設計

瀏覽: 時間:2019-11-19

1主題樂園

1.1主題樂園的簡介

我國大型主題樂園(以下簡稱主題樂園)的建設自20世紀90年代以來得到較大發展,但由于設計簡單、缺乏文化積淀和可持續性建設理念,不夠成功。隨著國家經濟和人民生活水平的發展與提高,人們對于智慧人文的旅游設施有了更高的使用要求及標準。近幾年,從開始新建的迪士尼主題樂園、亞特蘭蒂斯、海昌極地海洋公園以及大王山主題樂園等項目的特點看,主題樂園的規模、文化的植入、游藝設施的先進程度等都取得了長足進步。

上海迪士尼樂園的引入,對周邊地區的旅游業產生了巨大的輻射效應。根據已公布的資料可知,上海迪士尼主題樂園占地約963英畝(1英畝≈4046.86 m2),是世界上第六座迪士尼樂園,一期建有米奇大街、奇想花園、寶藏灣、探險島、明日世界及夢幻世界6個主題園區以及人工湖區、酒店和后勤等配套設施;集中了游玩、觀演、互動演出、就餐、購物,甚至住宿等各種功能。

主題樂園通常功能多樣,造型獨特,游藝設施眾多,集聚了當今國際上最流行、最先進的技術和裝備。一般分為單一和綜合兩大類,見圖1。綜合類是指:包含了游藝設施、影劇院、組團場景室外表演、博物館乃至真人秀互動表演等多種內容,這類主題樂園中最知名的全球性品牌是迪士尼與環球影城。這兩個品牌根植于美國的傳統文化,也符合歐洲傳統文化的思想,園內無論是游藝的設施種類、故事情節、游玩的過程以及購物、餐飲等內容均帶有鮮明的西方文化特點。鄰國日本在主題樂園的建設方面頗有自己的特點,建造了比較典型的荷蘭主題樂園——豪斯登堡,該園投入巨資,建設規模龐大,但知名度不高,原因是荷蘭園僅屬地區文化,而迪士尼和環球影城是屬于世界的。單一類是指:以海洋公園或者是純粹的游藝類設施為主要功能的主題樂園。





圖1各類大型主題樂園效果


1.2主題樂園與給排水設計

從在建的主題樂園中,可以看到大量與水系統密切相關的設計內容,無論是園區中的大型湖區,還是水上游藝設施,在技術要求上往往超越了傳統建筑模式,突破了現行規范要求,延伸出許多國內規范及標準未涉及的內容。在技術難度、資源充分利用、環境保護、能源綜合利用、材料選用上,都提出了更全面的要求。例如,大型湖區既是景觀的部分,又是雨水綜合利用的部分;園區能源中心的建設,可以避免每個片區或單體建筑設置大量加熱設備,雖然在管網輸送方面看損耗增加了,但是管理方便,維護大量減少;集中設置大型給水及排水泵站,對于確保設計水壓,滿足基地雨水重現期設計要求非常有利,同時也提高了設備的使用效率,減少了設備維護;此外,主題樂園中往往還需要設置大量具有特殊工藝需求的給水系統。以下將詳細予以論述。


2 給排水總平面設計

主題樂園園區內一般布置有大量的室外管網,既有給水、雨污水、燃氣、綠化澆灑及沖洗水管網(中水管網),又有各類游藝項目所需的高壓水霧、游藝效果水、壓縮空氣管網等;此外,還有用于集中供熱的熱媒管網及其回水管網等。因此,應考慮將整個園區劃分成若干片區,劃分的原則可按照功能確定,各片區應便于獨立進行設計。


2.1給水系統

主題樂園體量巨大,通常每天都會有數萬名游客,其生活給水用水量一般會達到100 L/s左右,或者更高,而夜間還需對漏失和漂水的設施進行大量補水,因此長年存在較大規模的用水情況;同時由于園區構筑物以多層建筑為主,對水壓要求不高,一般0.5 MPa的設計水壓即可基本滿足用水壓力的需求;而消防用水情況則有所不同,雖然消防用水量也會超過100 L/s,但水壓會遠高于生活用水,根據調研,由于存在劇場及大空間等功能,水壓可能高達1.0 MPa。一般主題樂園同一時間內的火災次數按一次設計。

為避免過多設置泵房,減少機房面積,減少設備維護,在貼臨園區的外部設置大型集中給水泵站,采用大流量供水泵向園區輸水更好??紤]到供水的安全性,一般應由2座水廠分別向園區供水,并設置完全獨立的2座生活給水泵站??紤]到園區生活及消防供水水壓差距很大,從節能、經濟的角度出發,應在園區內設置2條環狀供水管網,一條為低壓供水管網,主要用于園區生活用水及室外消防用水,另一條為高壓供水管網,主要用于園區室內消防用水,見圖2。


圖2主題樂園供水方案

2.2排水系統

園區內生活污廢水及雨水管道采用重力枝狀排水管道布置,由于輸送至園區外圍市政排水管網的距離很長(大型主題樂園的占地面積會達到數平方公里),出園區后難以通過重力排水方式排出,因此必須在園區出口附近設置集中污水泵站及雨水泵站,通過提升排放至園區外部的市政排水管網,以確保園區排水安全可靠。

2.3中水系統

綠化澆灑及沖洗水管網通??梢耘c中水管網合并考慮,即園區內這部分供水水源可采用回用水經處理后供給,供水水源設一路即可,但管道布置仍應采用環狀布置,所有用水點從管網上直接引出。

2.4特殊工藝系統

用于游藝項目的各類管道系統屬于工藝設計范圍,其設計需要根據游藝設施的功能、規模和需求決定。這類管道均與游藝設施緊密結合,不是針對全園區的,盡管會有穿越園區部分區域的可能,但其管道系統的布置范圍相對集中。

2.5熱媒及其回水系統

熱媒管網及其回水管網屬于集中系統,通常僅為了生活熱水,在大型園區內采用集中供熱時熱損耗過大,因此往往與暖通專業的集中供熱系統合并設計。由于暖通專業的熱負荷大,采用集中系統比較合理,所以園區內用水量較大的生活熱水區域利用暖通專業已經設計的熱媒管網作為熱源是合理的;當園區內存在熱水用水量很小的用水點時,應考慮局部采用電加熱或燃氣加熱設施更合理,比如小食攤類的小型店鋪及小型的員工休息區域。

2.6需要關注的共性問題

在總平面設計時,還需要特別注意的是:

(1)室外管網眾多,必須嚴謹協調園區公共部分、獨立片區內部大量管網系統的平面敷設位置和埋設深度,尤其是在室外有變坡的情況。

(2)因為各個單體地面標高可能不同,所以總體排水管網的坡度及埋深,需要根據所服務的建筑單體的首層標高進行相應的調整,相比傳統民用建筑,園區總體的排水管埋深更深,出戶管也有可能出現大坡度敷設的情況。

(3)園區各部位的視覺效果都需要與所在區域相應的主題特色對應,因此排水管網中傳統的室外檢查井、雨水口設置的位置、形式也應有嚴格的規定,需要與建筑、景觀專業進行更多的協調,在滿足功能需求的情況下保證園區的主題效果。

(4)必須充分考慮園區內部可能存在的人工水體、河道對總平面設計的影響。

(5)由于園區所有雨水均通過雨水泵站加壓提升至園區外的市政雨水管網,且絕對不能在園區內產生積水現象,因此,雨水管網的設計重現期僅按照現行規范2~5年設計會明顯偏小,應大幅度提高管網的設計重現期(尤其是園區外圍存在圍場河的設計模式時),建議取50年設計標準,并按100年復核。


3建筑單體及游藝設施給排水設計

3.1設計參數的選擇

主題樂園中建筑物和游藝設施眾多,給排水設計參數按照單體分開選擇偏差很大,比較準確的是按照整個園區的游客人數以及后勤管理和維護所需要的用水量確定園區總用水量;而單體計算時,則需要根據衛生器具和供水設施的配置情況,通過秒流量計算公式進行管徑計算;當特殊單體確需計算用水量時,對可以統計人數的(如劇場、餐飲),直接按照規范選用用水量標準,對難以統計的(如游藝場所),可以按照6 L/(m2·d)的用水量標準對游藝場所用水量進行估算。

3.2變化中的劇場設計

主題樂園中通常會設計多座劇場,不同主題的劇場在舞臺布置、構造、立面效果上變化很大。通常,因演出內容的需要,舞臺與觀眾席位定期將改變形式,見圖3。當舞臺區域發生變化時,舞臺與觀眾席位之間就不能設置固定的防火分隔設施,舞臺上方也難以固定設置葡萄架。傳統的劇場不僅在舞臺與觀眾廳之間需要設置防火幕分隔,在設置葡萄架的正下方也需要設置雨淋系統,為此必須采用如下特殊的設計方式:


圖3主題樂園劇場布置形式

(1)當無法設置防火分隔措施時,則需要將觀眾廳和舞臺視為同一個防火分區。

(2)由于舞臺與觀眾廳采用同一個防火分區,所以雨淋與噴淋系統存在同時開啟可能,需疊加計算系統用水量。

(3)沒有固定的葡萄架布置區域,則需要將所有可能出現的舞臺布置形狀進行疊加考慮,并將覆蓋面積最大的區域作為雨淋系統可能覆蓋的保護區域。

(4)舞臺及觀眾廳范圍區域多為高大空間設計,當不能采用設置消防炮的設計方式時(FM不認可該方式),需要采用大流量噴頭布置方式,滿足噴水強度要求(目前國內流量最大的噴頭K值為360)。

(5)因為舞臺及觀眾席位都會出現變化,對室內消火栓箱的布置會造成影響,甚至造成個別消火栓被遮擋不能使用,此時需增設消火栓,甚至是在不同的高度上增設消火栓,滿足消防滅火的要求,見圖4。


圖4設置雙層消火栓示意

(6)由于劇場的消防用水量及水壓都遠高于其他單體,因此需要進行準確的水力計算,并以此作為主題樂園內園區高壓給水管網的重要設計依據,或用以校核主題樂園消防主泵站的水泵參數。

此外,劇場內每天的演出場次較多,計算用水量時需要考慮演出的次數及演員日常生活用水;化妝間、演員更衣室、衛生間、洗衣房等處均需提供熱水,需通過熱交換器制備熱水提供化妝間、衛生間等處使用,其中洗衣房對水質有軟化要求,需設置獨立的水處理機房,提供軟化水;劇場每場演出參演人數在十至數十人,因此洗衣房面積和規模都較小,配置的洗衣機多為小型設備,所需熱水也可采用容積式電熱水器,無需設置專門的熱交換器,以減少機房面積。


3.3餐飲的設計特點

主題樂園中的餐廳分中餐、西餐、小食攤等多種類型,用餐人數多、時間集中,一般對冷熱水量計算的準確性、供水水質標準等方面要求很高。通常餐飲設計應注重如下幾個方面:

(1)所有生活給水需二次過濾,室內需設置專用的水處理機房,配備獨立的水質過濾裝置,保證出水達到生活飲用水的標準,經過濾后,出水分別供至熱水系統、軟水系統、生活給水系統。

(2)餐廳內熱水使用溫度可能存在以下幾類:供洗碗機、煙罩清洗機等廚房設備為60 ℃熱水,供拖布池等地面清洗設備為48 ℃熱水,供員工及顧客洗手為40 ℃熱水,此時需要確保集中供應的熱水出水設計溫度不得低于60 ℃。

(3)餐廳內烤箱、炒鍋、蒸箱等廚房設備所需冷水需經軟化處理,防止水垢產生,影響正常使用。

(4)水處理設備工作的峰值負荷需根據廚房內所有用水設備的用水定額及同時使用情況確定。

(5)廚房內排水管道及排水溝數量眾多、排水距離長,支管末端均需設置通氣管。

(6)廚房排水管材多采用鑄鐵管等耐熱材料;碳酸飲料機排水管則需采用耐酸性廢水的塑料管,酸性廢水可在與普通廢水混合稀釋后接入鑄鐵排水管內。

(7)主題樂園內餐廳面積一般不會超過單個防火分區的劃分上限要求,根據規范無需在一個防火分區內設置防火分隔措施。但考慮到餐廳人員密集,且餐廳內存在大量可視廚房的情況,因此當廚房與就餐區在同一個防火分區內時,仍需單獨設置防火分隔措施將廚房與就餐區分隔開,并滿足2 h耐火極限的要求。具體做法是采用2 h防火卷簾加噴水保護的方法。

(8)噴淋系統的布置必須同時滿足規范和建筑裝飾的布置要求。

(9)若存在較大規模的冷庫時,可以采用帶干簧管的噴頭進行保護。


3.4激流勇進類漂流設施的設計

漂流類游藝設施通常會有大型漂流水系統、假山及一些輔助系統,見圖5,同時也會設計一些比較重要、特殊的給水系統,例如:漂流道用水、假山瀑布效果水、間歇式噴泉效果水、水噴霧或滴水性特殊效果水等。漂流道用水系統最為復雜,需要設置一個大型水庫,可以存儲整個系統的水量,白天通過大流量水泵將系統所需用水在半小時內輸送至整個漂流道內,夜晚則全部回流至水庫。由于系統很大,需要經過詳細的計算確定設計參數,確保漂流水量和設計水位的穩定;此外,滲漏、漂水的情況也需要考慮,一般在夜間補充漏失的水量。而其他效果水雖然復雜,但是只要根據現場實際需要達到的效果,計算出精確的流量和揚程就可以比較準確地控制好系統的出流,為產生滿意的效果則往往還需要設置一些特殊的電磁閥、噴嘴等。



圖5漂流設施效果

漂流類游藝設施經常會在室內、室外穿越,這對室內的消防設計造成一定的困難。由于消防管道不能凌空在室內、室外進行穿越,需要隱蔽敷設,所以必須根據構筑物的特殊造型,找尋合適的穿越管道的位置;噴淋系統布置相對容易些,布置在穿越的山洞頂上不明顯,而消火栓除了要考慮設置在隱蔽的位置,還需要考慮在裝飾上進行一定的處理。

3.5大型游藝設施的設計特點

主題樂園內存在部分大型的游藝設施,或完全布置在室外,或完全布置在大型建筑物內(例如:高空滑車、瘋狂老鼠或是賽車等追逐性游藝設施)。這類設施一般不需要生活用水,本身因為采用完全不燃的材料建造,也不需要特殊的消防水系統進行保護。當設置于室外時,利用周邊的室外消火栓系統即可以達到消防安全的要求;但是當其設置在室內時,這類建筑物通常體量大、凈空高,國內一般可以采用設置消防炮的方式實現消防滅火,但是一些境外消防認證公司(如FM認證)對此并不認可,此時往往也需要設置K值系數大的噴頭進行保護,滿足大空間室內建筑物的消防要求。

3.6街區的設計特點

主題樂園內往往會布置商業及功能性街區,這類建筑物與傳統城市街區相仿,但是規模小、功能全,這里主要是滿足游客就餐、購物、休憩和參觀等需求。一般街區會設置一定數量的餐飲、咖啡廳、商店、小型博物館等,還會設置一些郵政、消防、公共安全、醫療站等特殊功能的建筑物。建筑物的給排水及消防設計與普通民用建筑要求一致,但是設計人員需要重點關注的是:

(1)建筑物無論面積大小,均需要設計自動噴水滅火系統,這主要是為了滿足諸如FM認證的要求,而國內則根據規范的要求設計即可,很多不需要設置噴淋系統。

(2)一般均會根據建筑物需求布置小型衛生間,需要配置給排水系統。


3.7室外拓展類游藝設施的設計特點

室外拓展類游藝設施是主題樂園中又一種比較常見的大型室外游戲,見圖6。這類設施主要需要考慮消防的設計問題,國外設計師的理念就是建造這些游藝設施的材料是否有可燃物,如果存在可燃物,就應當設置必要的消防滅火設施。例如,對于一些有頂的開敞式構筑物就應該設置自動噴水滅火系統進行保護,而完全是室外游藝設施時,只要附近設有室外消火栓即可,但是會在必要的位置配置一定數量的手提式滅火器具。


圖6叢林挑戰效果

3.8城堡的設計特點

城堡是西方建筑的典型代表,主題樂園經常會建造這類建筑。從建筑設計形式上看基本分成2類,一類是真實的城堡,其中各個建筑部位都是可以實際使用、展示的場所,規模較大;另一類是模擬的城堡,大部分功能僅是一種造型,只是在內部設置一個大廳參觀而已。大型的城堡一般會和劇院類建筑相結合,用于舞臺演出或展覽參觀用。由于這類建筑造型過于特殊,其消防系統也相對復雜,可以參考劇場或展廳的設計要求。

3.9輔助性小型建筑的設計特點

主題樂園內會設計大量小型建筑,如小賣部、小食攤、演員與游客互動區(如會面亭)等,這類建筑物面積小,位置分散,功能卻有很多種類型。設計人員需要重點關注的是:

(1)建筑物無論面積大小,均需要設計自動噴水滅火系統,這主要是為了滿足FM認證的要求,而國內則根據規范的要求選擇即可,大多不需要設置噴淋系統。

(2)小型飲食區域多為簡餐,無廚房,因此產生的廢水排水可不經隔油處理直接排放。

(3)有演員出現的地方往往需要設置盥洗設施,應考慮熱水,甚至是淋浴設施,但是用水量小,生活熱水采用電加熱熱水器制備即可。


3.10后場設計的特點

主題樂園內很多建筑物或大型的游藝設施均會設計后場建筑物,主要用于維護人員工作、休息以及維護設施、工具的存儲。這類場所通常都會有生活熱水的使用要求,有時,還需要在維修區設置緊急洗眼水盤及沖洗設施。另外,后場會有大型游藝設施的配電用房,這類用房,國外比較堅持直接采用自動噴水滅火系統保護,而國內則會采用氣體滅火系統,或者是只設置手提式滅火器具。

此外,后場區域可能會存在煙花堆放的危險品倉庫等,這類建筑需要進行特殊的消防設計。

4獨特和先進的給排水設計技術

4.1室外雨污水窨井的設置理念

主題樂園室外場地內一般會設置大量的雨污水窨井,但在發達國家則相對很少,例如,美國的迪士尼樂園中幾乎看不到雨污水窨井,取而代之的是檢修人孔,上海在建的迪士尼樂園采用了同樣的設計標準。室外減少窨井設施設置會讓場地美觀整潔很多;也不會在使用一段時間后,產生窨井蓋損壞的維護問題;甚至在雨天也不會有井蓋被頂起影響安全的問題。缺點是,當排水管道在室外采用室內相同的方式連接時,對排水管道的材質和質量要求更高,這會提高排水管網的造價;其次管道轉彎和連接處不設窨井,需要考慮增設檢修人孔,這種配件在國內沒有標準,需要專門定制;同時,因為檢修人孔的尺寸很小,人員無法進入清淤,就需要專門的清淤設備,國內同樣沒有這種設備的標準。當技術問題可以被解決時,少設窨井的做法是科學的:大量的窨井被直徑只有10多公分的檢修人孔取代,節約了大量建材;清淤的工具采用標準產品后,可以在任何區域使用,維護人員根本不需要進入管道系統就可以方便維護;通過管道直接連接時,連接處光滑,對水流狀況的影響很小,不易產生淤積,大大降低了維護的工作量。

室外雨污水窨井并非完全取消,實際大幅度減少的主要是出戶窨井。但在某些關鍵位置仍然需要設置少量的窨井,這些位置通常位于矩形建筑物四周的轉角處,或者設置在與園區主干道下排水總管的連接處。這些位置排水范圍較大,敷設管道的管徑也較大,人員進入維護清淤可以提高排水管網的安全性。

4.2管道的防沉降措施

通常建筑物建造完成后會有少量的沉降,這對穿越外墻的管道系統是嚴重的威脅。目前國內雖然對軟土地基有處理方式,但規范未做明確規定,而國外往往要求所有的重力、壓力管道在穿越建筑物外墻處必須設置防沉降接頭,保護好管道系統。對于重力排水管道而言,防沉降接頭一般可以承受100 mm的不均勻沉降;當管道處于室內時,底部應設混凝土支墩,位于室外時,底部采用壓實土做基礎;設置的位置應在出建筑物外墻2 m范圍內,當為重力管道時,上下游埋深相差至少為125 mm,同時還要考慮增加100 mm的沉降因素;防沉降接頭一般采用2個,中間采用不小于1 m的直管連接;做法也可參見國標圖集04S520中第60頁。對于壓力管道,則根據設計計算的不均勻沉降量,直接選定金屬軟接頭即可。這類設施多在室外,并且采用直埋的方式,因此應當考慮嚴格的防腐措施,盡可能減緩設施的維護間隔時間。

4.3獨特的入戶供水方式

發達國家對園區建筑物入戶管的限制和要求很多,比較獨特的做法是:

(1)入戶管上一般會至少采用1大1小2個減壓閥,有時甚至會配置2大1小3個減壓閥,減壓閥采用并聯方式安裝。

(2)入戶管上均設置帶雙止回閥型的倒流防止器。

(3)入戶管上一般設有過濾器,當水質有更高要求的場所,如洗衣房、廚房用軟水供水點等處,室內還需經過二次過濾或軟化處理,方可使用。

(4)所有入戶管上設有帶低頻脈沖信號的能量監測裝置。

這些做法中,設置多個減壓閥組合供水最為獨特。當減壓閥進出口壓力恒定時,流量越小,減壓閥的開度就越小,而整個園區生活用水存在差別較大的高低峰時刻,若在用水低谷時仍采用大口徑減壓閥對小流量的生活用水進行減壓,那么減壓閥的開度就會很小,造成出水壓力小于設計值,對能源造成了較多的浪費;同時,園區內各單體的功能不同,用水的高峰期也不同,因此根據不同時刻生活用水量的不同,采用不同大小的減壓閥可以起到節省水量和降低能耗的作用,使得管網內流量及壓力的調配更加合理,避免出現波動。

4.4科學的能耗監控系統

隨著能源中心以及綠色建筑的概念深入工程設計領域,人們開始越來越重視建筑的能耗大小。主題樂園作為一個長期開放(尤其是節假日)的大型工程項目,能耗監控系統(EMS)的建設更加必要。

通過在各設備系統上設置能量監控裝置,將各系統的能耗用量反映到園區的能源監測中心,實現對各個單體內用水、用電及空調能耗的實時監控。通過對能耗的監控,可以及時了解主題樂園各設備系統的工作情況,以及人流量的分布情況,方便園區管理人員及時調配資源,分流集中客流,保障游客的安全以及各機電系統的安全穩定運行,實現科學化管理。

4.5有頂棚的室外開放區的噴淋設計

主題樂園內一些有頂棚的室外、半室外場所可能需要設置自動滅火系統,例如:大面積的室外就餐區、半室外疏散通道、半室外卸貨區、室外排隊等候區等。國內一般不會在開放型的室外排隊等候區等位置布置噴淋系統,但是FM認為,只有當這類區域內所有設施均采用不燃物質建造時,才不考慮設置自動滅火系統,而如果存在可燃物時,仍需要設置噴淋系統。設置噴淋系統的最大難度在于冬季的保溫,目前室外保溫的方式有多種:①直接外包保溫材料,但采用這種方式時,當噴淋管徑較大再外加保溫層后,會顯得管徑過大,對建筑外觀造成顯著影響;②采用電伴熱的技術,但FM一般不認同這種方式,認為存在不安全的隱患;③采用干式系統,但是干式系統的保護距離不能過長,當為等候區時,往往距離很長不適合采用;④采用添加防凍液的措施,由于防凍液系統可保證在-20 ℃情況下管道內水不結冰,故在此類低溫環境下可以安全使用,且這種方式基本保持了噴淋系統的原有外觀,對建筑外觀影響最小。但實際設計中,添加防凍液的噴淋系統很少。因為防凍液噴淋系統日常維護的成本較高,在夏季管道需要排空一次,防止防凍液受熱膨脹造成管道泄漏;在冬季需要將管道內水放空后加入適當比例的防凍液,并且定期更換,該系統在國內尚未全面推廣。

防凍液系統設計要點有:系統可從濕式系統中直接引出;與濕式系統連接處應設置倒流防止器嚴禁混有防凍液的水回流主系統;系統應在高位設置防凍液添加口;系統中應設置測試閥組、止回閥及放空閥等。

4.6室外雨水收集方式的處理

境外設計師偏好在室外及半室外只設置雨水地漏,不設置雨水口。這種設計方式與減少設置室外雨污水窨井的理念一致,是一種值得推崇的設計方式,尤其是可以從主題樂園推廣至建筑小區。采用的雨水地漏應自帶截污清淤功能,當被樹葉等雜物遮擋時,可以非常方便地進行清理。取代雨水窨井后,雨水地漏可以直接通過排水管道排除雨水,相應節省大量的建筑材料。

4.7不可缺少的沖洗系統

主題樂園中很多地方需要進行高壓沖洗,往往會設計一個獨立的給水系統用于沖洗,但國內設計很少會關注這個給水系統。園區內沖洗的地方主要有:所有的衛生間、盥洗室、非電氣設備用房等;還有一些有沖洗地坪要求的特殊場所,如劇場為了增強節目的娛樂效果、提高與觀眾之間的互動,往往會在表演中采用各種大型道具車輛,因此在舞臺內需設置清洗地坪的水嘴及貫通的排水溝,清洗因大型車輛帶入室內的污漬。

4.8特殊效果給水系統

主題樂園中存在較多特殊效果給水系統,例如:比較獨特的水氣效果管路系統,該系統是利用壓縮空氣和水通過特制的混合器混合成為的一種效果水。其特點是:水氣效果管路將壓縮空氣和水混合,氣壓和水壓控制在人體可以接受的范圍內,從而制造出各種獨特的效果;此外,直接作用在游客身上的軟化效果水系統,需要在效果水產生之前,進行軟化處理。各類效果給水系統,均自成系統,各自設置獨立的給水設備、管道及附件。

4.9特殊的理念

4.9.1存水彎補水系統的巧妙設計

長期不使用的地漏會有異味產生,國內通常采用自帶水封或帶磁性密封性能的地漏,也有采用設置多通道地漏的方式解決產生異味的問題,而在有些發達國家存在一種直接采用自來水或中水進行補水的地漏,徹底杜絕了異味的產生。

這種自帶補水裝置的地漏是指:在地漏水封上部接入一根水管,水管的入水口上設置有電磁閥和真空破壞器,真空破壞器是用于防止水的倒流,電磁閥用于定期補水。這樣的裝置在美國經常使用,一套補水裝置可以同時用于4個地漏。據調研,國內的主題樂園雖然未采用這樣的技術,但是這種確保水封不被破壞的技術的確是一種新穎的設計思想,并進而可以推廣到針對易干涸存水彎的使用中,從而提高排水系統的使用安全性能及舒適性。


4.9.2濕式報警閥組中水力警鈴的設置

國內一直是按照一個濕式報警閥組配置一個水力警鈴來設計的,如果濕式報警閥組很多時,水力警鈴也會同樣很多,相應的管道也很多,之前從未對此提出不同看法或疑義,但與外方設計交流后,發現存在一種不同的設計理念:并非需要一對一配置設計。

水力警鈴并非直接用于報警或啟動消防設施,消防報警是由電氣專業設置的消防報警系統來實施的,而啟動消防水泵是由水力警鈴之前的壓力開關發出信號啟動的。水力警鈴一般只安裝在設備機房附近,大樓內的工作人員都在工作區,無法聽到警鈴的聲響,除非臨近設備機房的工作人員才可能聽到,但此時大樓內消防報警的廣播必定也已經啟動。因此國外設計理念給出了很好的說明:水力警鈴設置在離設備機房很近的位置,只能通知臨近的工作人員,當濕式報警閥組很多時,只要將連接水力警鈴的管道連接起來,上面接1個即可,如考慮備用的問題,可以設置2個。這是個極好的建議,雖然國內的主題樂園也未采用這樣的技術,但在最傳統的設計領域給出了一種建設性的設計理念,非常值得深思。

4.10給排水設計通用特點

(1)除廚房等熱水集中用水量較大的區域外,多會在洗手盆等用水器具末端設置自動混合閥,實時控制末端用水溫度;為防止兒童、老年游客發生燙傷等事故發生,供游客使用的熱水溫度均為40 ℃。

(2)衛生間內衛生器具除蹲便器外,均采用后出水的排水方式,滿足室內裝修的效果;同時后出水管及器具通氣立管集中設置在同衛生間貼鄰的管道井內,方便維修和管理。

(3)原則上衛生器具均采用器具通氣,排水橫干管的排水能力得到較大提高,有利于減少排水出戶管的數量,進而減少室外檢查井的數量,滿足室外景觀設計要求。

(4)建筑物排水出戶管大幅減少,即便無地下室設計,排水支管也在室內地坪下合并連接,合并區域多設在衛生間或廚房等排水管道密集的用房區域地坪下,干管則在公共區域地坪下穿越。

(5)全部選用帶自動感應式沖洗閥的衛生器具,節約用水。

(6)園區內一些公共大型建筑物內(如餐廳處),一般會分散設置直飲水裝置,供游客飲水。

(7)園區內設計的餐廳基本都沒有地下室,因此隔油設施多采用地埋方式設置在室外地坪下。

(8)園區內每個片區都有各自不同的主題,其建筑單體造型各異,且屋面平整度低。雨水排水多采用重力流排水系統,并盡量采用外排水方式結合建筑造型統一設計,減少雨水立管對建筑內部功能區域的影響。對于外立面要求高,無法開設溢流孔的建筑,可另設一套溢流排水系統,提高雨水排水系統的安全性。屋面重力流雨水系統按10年重現期設計,溢流系統按50年重現期設計。

4.11分析與思考

4.11.1游藝設施與建筑物結合的特殊設計要求

大型游藝設施往往與建筑物相結合,空間上高低落差大,室內、室外不斷互換場景,空間變化復雜,對給排水及消防系統的管道設計要求很高。不僅要符合我國規范的要求,又要滿足設施功能的設計要求,還要滿足建筑美觀的要求,此時會出現超規范設計的可能,需要專項設計或性能化分析。

主題樂園中的建筑物功能性都很強,不僅造型獨特,演繹功能的方式也很特殊。例如,劇院的設計采用了靈活性很強的活動舞臺和觀眾席位的布置方式,對于將來的發展和功能的調整均非常有利,因此,可變化性和適當的預留是非常必要的。

主題樂園中所有的游藝設施都是獨特的,甚至是唯一的,工藝設計非常獨特。例如,人造假山上會有泉水的模擬設計,假山內需要布置水氣、噴霧、滴水等效果的給水系統;類似激流勇進的設施存在大流量輸水系統和泵站設計,這要求設計師必須完全掌握工藝要求,才能設計出符合要求的系統。

4.11.2園區節水、節能和環保設計

為節約水資源,園區內應考慮設置集中的中水管網,用于灌溉及沖洗。例如,為充分利用好大量的雨水資源,在主題樂園內可設置一定數量的存蓄河道,雨季時存蓄河道內的雨水排入園區周邊的圍場河,而圍場河水可通過泵閘與中心湖相連,園區可建設大型的水處理廠,采用中心湖水作為水源,處理后出水通過中水管網供園區使用,其水質需滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002)要求。

園區供水系統應進行壓力控制,每處入戶總管上均設置多組減壓閥控制水壓。

園區所有衛生設施均為國家認可的節水型器具,包括感應式衛生潔具、水龍頭等,坐便器采用用水效率等級2級的衛生器具。

每棟建筑物的給水入戶總管上均設置水量監測裝置,用水量數據傳送到園區EMS(能量管理控制中心)集中管理。

因為園區內特殊的主題效果和建筑美觀的需要,太陽能集熱板的設置幾乎沒有可能,所以最佳的方式是在園區后勤辦公區及外圍的酒店區域設置太陽能熱水系統。

4.11.3景觀水補充水水源的選擇

關于水質標準有如下3種:

(1)與人體不接觸的觀賞性水體:水質處理要求達到《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)V類標準并且糞大腸菌群應達到《城市污水再生利用景觀環境用水水質》(GB/T 18921-2002)“觀賞性景觀環境用水水景類”“≤2 000個/L”的要求。

(2)與人體非直接接觸的水體:水質處理達到《地表水環境質量標準》IV類標準且糞大腸菌群應按照《城市污水再生利用景觀環境用水水質》“娛樂性景觀環境用水水景類”“不得檢出”的要求。

(3)與人體直接接觸的水體:水質要求達到《地表水環境質量標準》III類標準并同時滿足《生活飲用水水質標準》(GB 5749-2006)要求。

主題樂園中一般存在大量景觀水體,據調研存在與人體不接觸、偶爾接觸和互動接觸3大類。偶爾接觸水體是指可能通過飄水、噴濺等方式與游客接觸的游藝設施或景觀水體;互動接觸用水體,是指可以與游客互動、接觸的水體,水體水量大小各有差別。按照國內規范,景觀水體不得采用市政自來水或地下水,因此只能采用雨水等非傳統水源進行補水,同時水體水質應該滿足相應的衛生標準。通常主題樂園內大部分水體屬于與人體接觸的水體,使用雨水等非傳統水源補水,難以保證衛生要求。為了主題樂園內水體的衛生安全,這些與人體接觸的景觀水體可采用城鎮給水作為其補水;而與人體不接觸的觀賞性景觀水體設置數量少,實際上也可考慮采用自來水補水。


4.11.4排水系統的通氣方式選擇

主題樂園開園后客流量很大,而園區內一般不設置專用的大型公共衛生間,只依靠各單體內的衛生間供游客使用。通常,各單體內設置的專供游客使用的衛生間,面積大、器具多、排水管線長,因此衛生器具的使用頻率會相當高,對室內排水管網的排水能力也提出了較高要求。

為滿足節水的要求,多采用用水效率等級高的衛生器具。例如,目前國內坐便器單次沖水的用水量越來越小,為了保證排污能力,先進的便器多采用負壓抽吸的排水方式。這種方式雖然能起到節水的效果,但是對管道內水封的保護有很大影響。同一根排水管上的多個便器同時使用會對管道內氣壓產生較大波動,傳統的末端環形通氣管也無法保證多數衛生器具同時使用時排水管道內的氣壓平衡,所以采用器具通氣管的通氣形式使每一個衛生器具的存水彎在排水時得到及時的氣壓補充,防止上下游衛生器具的使用對其產生影響,對排水干管的排水條件也有很大提升,保證污廢水順利排出。

除衛生間外,廚房內的排水系統也采用器具通氣形式。廚房內的排水器具以地漏和排水溝為主,而且根據現有國家規范,廚房內上方無法設置排水橫管,因此,廚房的器具通氣管及匯合通氣管均設置于降板內,在降板內匯合后,沿管道井或隔墻內設置立管,伸頂通氣。因此,在計算廚房降板高度時需考慮通氣橫管的高度及坡度。

采用器具通氣管后,會間接造成屋面伸頂通氣立管數量增多,當建筑物女兒墻高度較低甚至不設女兒墻時,這類伸頂通氣立管的位置需要與建筑專業配合,避免對建筑外立面視覺效果產生影響。

4.11.5三維設計技術的應用

主題樂園內建筑物造型特殊,僅采用平面設計,已不能將各個位置的設計內容表達完整,為了在設計過程中盡量減少管道、橋架、風管間的碰撞,表達完整的管道系統,多采用MEP、Revit等三維制圖軟件,進行三維設計,進而利用navisworks等軟件在三維模型中尋找各類管線的碰撞問題,并及時為現場安裝提供可視、直接的指導方法。

三維設計實際為各專業間互相提資提供了精確的平臺。與傳統項目的設計過程不同,首先,三維設計需要在設計時,就確定管道及閥門等設備的安裝高度,校核梁底及吊頂標高;其次,在各獨立專業完成設計后,還需與其他各專業的設計數據合并在一起,生成完整的三維模型;其后,利用計算機對三維模型內機電管線進行碰撞試驗,尋找管線與結構、管線與管線之間的沖突;最后,再回到各獨立專業的設計中,對管線進行走向及高度的調整。當管道布置復雜時,三維設計甚至需經過多輪的碰撞及調整才能找出合理的設計方案。最終完成后的三維設計是一個巨大無比的三維設計模型,一個文件甚至包含了土建和機電的所有設計內容。

三維技術不僅運用在室內機電設計,也可以運用于室外管線綜合、游藝設施的工藝設計中;可以使設計和施工人員更清晰、直觀地了解一些造型復雜、室內標高多變的建筑單體或游藝設施;并將問題在設計階段就予以解決,從而確保施工質量和進度。

5總結

我國主題樂園的建設在今后較長一段時間內,會是一種常態,這需要更多的設計人員和科研人員對此進行深入細致的研究,在給排水設計領域尤其需要針對游藝設施及具備特殊功能的給排水及消防系統的設計進行鉆研,合理選擇節水、節能、環保的系統、設備及材料。

同時,在引進國際品牌的主題樂園的過程中,設計人員也應當充分利用與國外同行合作的機會,將國外先進的設計經驗和理念,引用至國內的設計中,化腐朽為神奇,在傳統的給排水設計領域耕耘出一片新的天地。


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