给水排水 |案例：宜兴大觉寺藏经楼给水排水及消防设计
导 读
人间佛教道场不同于传统的佛教建筑，其功能复杂多样，文化特色突出，设计时要处处以人为本。介绍了大觉寺藏经楼的给水排水和消防设计的特点，以及为克服室内外建筑条件限制和满足寺方特殊需求而采取的解决方法。
引用本文：顾宗梁,王春明,李国顺. 宜兴大觉寺藏经楼给水排水及消防设计经验分析［J］. 给水排水，2023，49（6）：109-114.
01
工程概况
大觉寺位于宜兴市西渚镇云湖东侧，鸡龙山芥，依山傍水。大觉寺观音殿作为一期工程首建于2004年，后因寺方需求变化、寺院整体建筑风格调整、建筑施工质量等原因于2014年拆除，原址扩建为藏经楼。藏经楼总建筑面积47882.67 m²，其中地上建筑面积43991.65 m²，地下建筑面积3891.02 m²，为大型的多功能宗教建筑。藏经楼实景见图1。
图1 藏经楼效果
整栋建筑包括东、中、西三栋楼及局部地下室，其中中间栋佛光楼为主楼，地上10层，建筑高度58.60 m，属于一类高层民用建筑，各层主要功能为：地下1层为游客中心和斋堂，1层及夹层为观音殿和香灯寮，2层及夹层为大师一字笔展示厅、宗史展示厅，3层为禅堂，3层夹层为洞窟，4层及夹层为会堂，5层及夹层为檀香木宝塔；东栋紫竹林、西栋香云堂均为寮房，与佛光楼通过连廊连接，东西栋地上5层，建筑高度23.65 m，为多层建筑。中间栋各层标高及功能分区见图2。
图2 佛光楼剖面示意
02
生活冷水系统
藏经楼项目在方案阶段进行了充分的调研，针对用水安全主要调研了项目水源条件、平时与大型宗教活动时的使用人数差别、用水特点等情况并结合以往宗教建筑的设计经验来针对性设计。
供水水源。大觉寺位于宜兴西渚镇鸡龙山芥，地势较高，市政给水为枝状供水，水压仅有0.10MPa，供水条件差。为保证用水量充足，生活储水箱有效容积按最高日用水量的50%计算，使用人数按寺方提供的大型活动时的估算人数计算。最高日的使用人数：客房约为2 300人，用水定额200 L/(人·d）；办公约500人，用水定额50L/（人·d）。项目最高日用水量约为812 m³，水箱总储水量380m³，分为2只，每只独立使用，平常使用1只，高峰时2只同时使用。
供水方式。地下一层~一层由室外供水管直供，二~四层由“低位水箱+变频水泵”供水。按寺方的特殊要求，僧众及法师担心座便器给水与生活用水共用一套管网时水质受影响，为减少僧众及法师的心理负担，东栋紫竹林及西栋香云堂卫生间坐便器供水系统单独设置了一套管网，于每栋屋顶设置专用水箱，用于坐便器给水系统供水，低位水箱设在东栋紫竹林的地下生活泵房内。
紫竹林及香云堂在平时和大型活动时的使用人数相差巨大。平时按实际配置的床位数计算，大型活动时会临时加铺，使用人数按床位数的2倍计算，即2 300人。针对这一用水特点，对变频加压泵组的配置做了多方案比较，最终选定的方案是用水量大的加压区配置了5台水泵，平时关闭2台泵，按2用1备的工况进行供水；大型活动时，启动全部泵组，按4用1备的工况进行供水。
设计流量计算。平时使用时，用水工况同宾馆类似，按全日制用水工况采用平方根法qg=0.2αaNg计算管道设计秒流量，供水管径按此流量确定；大型活动时，用水峰值集中，实际用水时更接近于定时供水的工况，故采用百分比法qg=∑qgonobg计算管道设计流量，卫生器具数量按100%同时使用考虑，并以此复核选定的供水管管径。
03
生活热水系统
热水热源。藏经楼建筑规模大、东西栋寮房的生活热水用水量大，日热水用水量平时20m³/h，大型活动时达60m³/h，两者差异较大。前期工程未预留本建筑的热水热源，故藏经楼的热源单独设置。生活热水的用水特点与冷水相同，所以计算热源的小时耗热量和热水储罐时需同时满足平时和大型活动时二种工况。
热水储水量储存大型活动时在淋浴器100%连续使用1 h所需的热水量。地下室热水机房内设置3个20m³闭式水加热器供东西栋寮房使用，一个5m³闭式水加热器供中间栋佛光楼公共卫生间使用，其中根据《江苏省绿色建筑设计标准》(DGJ32/J 173-2014)要求，本项目设置太阳能热水板作为热媒对热水进行预加热，太阳能集热器设于建筑北侧山体斜坡。其余全部热源由燃气热水机组提供。燃气热水机组产生热水作为热媒对水加热器进行加热，紫竹林、香云堂热水侧系统分别设置，每栋楼单独设置热水回水泵；佛光楼另外单独设置水加热器及热水回水泵作为独立系统。
各单体热水系统采用供回水制，通过温差循环控制原理控制。热水供水分区与给水分区一致，保证各供水点冷热水压力平衡，热水管道同程布置，保证用水点能够及时出热水。本项目共设置2台150万kcal燃气热水机组，平时使用工况时1台运行，大型活动时2台同时运行。
04
循环冷却水系统
本项目空调系统的冷源为水冷机组，需要给排水专业配套设置循环冷却水系统，与冷水机组对应共需设置2大1小3台冷却塔，大塔规格为700m³/h，小塔规格为400m³/h。
道场是清净修身之地，东栋紫竹林5层的寮房设计时是考虑专供星云大师和长老居住的，对噪声控制和景观环境要求极高。同时，建筑宝塔造型的外观也不允许在屋顶设置冷却塔，所以选择合适的场地放置冷却塔是这个项目要解决的难点之一。
经过现场踏勘，我们在项目东侧约40 m的山坡上找到一块平整过的平地，平地东西长约40 m，南北宽约10 m，平地四周又有高大的乔木遮挡，该平地是寺方原拟用来建设配套设施的，后因故未建，非常适合放置冷却塔。经与寺方和建筑专业、景观专业沟通讨论，最终确定将3台冷却塔设在该平地处。为尽量保证山体的景观效果，冷却塔选用低矮型，由于塔远离建筑和行人，且周边有乔木环绕作为隔音屏障，无需增设降噪设施，有效节省工程费用。冷却塔位置如图3所示。
图3 冷却塔布置位置示意
05
消防给水系统
项目建筑高度超过50 m，按一类高层公共建筑设计，室外消火栓设计水量为40L/s，室内消火栓系统设计水量为40L/s，喷水灭火系统设计水量为50L/s。佛光楼宝塔等区域净空高度超过12m的空间采用自动跟踪定位射流灭火系统，与喷水灭火系统共用消防水泵。在佛光楼屋顶设置36m³高位消防水箱，并分别设置消火栓和喷水灭火系统稳压泵用于保持平时管网压力及消防自动启泵控制。
5.1 消防水源
藏经楼为改扩建工程，项目设计之初经过现场调研，主楼南侧位于大雄宝殿西侧山头设有原用于修道院的高位消防水池及配套室外消防给水管，该消防水池有效容积200m³，最低有效水位至藏经楼水压高差为39.05 m，可以满足室外消防水压要求，但不满足水量需求。同时位于东侧宝塔的消防泵房设置有890m³消防水池及配套室外消防加压设备，室外消防泵参数40L/s，扬程35m，结合宝塔处地形高差，该消防水源相对藏经楼地面水压高差为26.85m，可以满足藏经楼项目室外消防水压及水量要求。结合现场调研情况，考虑从东侧宝塔室外消防给水环管接出两路于室外成环，同时由西南侧高位消防水池供水环管引出两路接至藏经楼室外消防环管，共同用作藏经楼室外消防用水，保证消防用水安全。
5.2 精装配合
寺庙建筑因其功能要求，其内部装饰要求庄严肃穆，特别是观音殿等重点部位，是信众心中的圣地，其形象应该是完美的存在。这也对装饰和机电提出了更高的要求。在设计消火栓和喷水灭火点位时需要精心设计，每个栓箱、每个喷头点位都要与装饰专业密切配合，每根立管都要力求隐蔽，消火栓既要方便取用又要与周围的装饰融合在一起避免突兀，多方案比较，以期达到最好的效果，如观音殿的顶面为莲花瓣造型，极不规则，布置喷头时需根据每个花瓣的形状精确定位，既满足消防规范的保护要求，又不影响莲花灯的整体效果。观音殿效果见图4。
图4 观音殿效果
06
生活排水系统
6.1 生活污水系统
藏经楼的排水系统，除了按常规设计外，还注重控制污染、保护室内外的空气环境。
对于室内空气环境，重点是防止排水管道内的臭气返溢到房间，影响人体健康。《建筑给水排水设计标准》GB 50015-2019第4.1.2条规定：“室内生活排水管道应以良好水力条件连接，并以管线最短、转弯最少为原则”，该原则的目的就是为了保证排水系统的顺畅、安全和卫生，我们在设计时应予以足够的重视。藏经楼的公共活动用房以及寮房都是僧众共用的，由于僧侣吃素斋的特殊习惯，他们对卫生间的臭气非常敏感，寺方也多次强调一定要避免卫生间返臭。为此，我们查阅相关资料、调研工程案例，了解到卫生间返臭的问题可以归纳为三类：管道设计失误、水封产品劣质和施工安装错误，实际工程中三者的占比约为4∶2∶4。
表1 卫生间返臭原因及措施
根据上述分析，我们紧扣细节、精心设计；同时与暖通专业协调，加强卫生间排气井的密封措施，提高卫生间的通风换气次数，在设计上最大限度地满足寺方的特殊要求。
对于室外空气环境，重点是选择合适的化粪池位置。按当地要求，室外生活污水需经化粪池处理后方可排至市政污水管网，然而藏经楼地块是半山腰开辟出的一块平地，用地极其紧张，化粪池位置的选择既要考虑空气环境又要考虑工程造价，需要分析比较。最终我们将化粪池设在地块的西北角，主要基于以下四点：①、此处位于原公共厕所及变电所北侧，人员流动少，对景观和人员影响小。②、我国夏季主导风向为东南风，将化粪池设于夏季主导风向下风侧，减小对空气质量的影响。③、从项目总体布局而言，该位置与东西栋寮房距离较远，与香云堂隔了一个变电所，气味影响较小。④从竖向角度考虑，此处地势较低，便于室外管道布置，可以减少开挖量和造价。化粪池布置位置见图3。
6.2 雨水排水系统
屋面雨水系统。佛光楼雨水排水系统较复杂，从底层到顶层每层都有层层内收的造型，每层都有不对齐的大平台、挑檐和露台等排水点。大平台、挑檐和露台的雨水排水既不能共用排水立管，又不能穿越各种殿厅,同时寺庙建筑对外立面要求极高，对溢流雨水的排放也造成困难。雨水管道设计时均避开安静要求较高的场所，管道设置在公共区域、水管井或公区贴柱子，在一层吊顶转换至合适位置下翻后排至室外雨水排水系统。
大平台及露台等雨水排水采用重力排放，雨水的设计重现期取10年，设计降雨历时5min，由于露台及大平台无法设置溢流口，故管道的总排水能力按重现期100年的雨水量来考虑。佛光楼大平台主要是设置在2~5层，每层大平台的面积为650m²，100年重现期的雨水量为49.5L/s。
其一，设计之初考虑在每层大平台设置6根DN100的雨水管道，满足雨水排水的需求，但雨水管道没有那么多空间可以放置。其二，大平台不仅有其平面的雨水排水，而且各种挑檐的雨水排水会顺着挑檐自流到相应层的大平台，故大平台实际的雨水排水量较理论计算大不少，综合上述条件，最终选择每层大平台设置4根DN150的排水立管排放大平台雨水。在大平台处的四周设置一圈排水沟收水，排水沟宽为0.3m，沟深0.3 m，在每层大平台明沟内设置4个DN150的87型雨水斗排水，通过DN150的排水立管排至室外地面的排水明沟内。
佛光楼整体造型南北进深极大，开间则相对不大，故雨水系统设计整体原则考虑东西找坡，侧边出户。以中轴作为分界线，屋面排水沟东西向找坡，管道于一层吊顶内转至两侧靠近外墙合适位置后排至室外。寺庙内有许多珍贵文物及典藏资料，故雨水管走向极为重要，不得穿越重要资料及文物典藏室，管材选择亦考虑长久使用，本项目屋面重力雨水管采用柔性铸铁管，A型接口，有效避免漏水风险。中间栋各层退台情况参见图2。
室外雨水系统。经过现场勘探，藏经楼北侧及东侧为山体，为防止山体雨水对场地的影响，需考虑防洪措施，以保证建筑安全。具体措施是：大觉寺观音殿在北侧和东侧与山体交接处设置防洪沟，防洪沟另外委托专业单位设计实施。藏经楼主体建筑距山体较近，室外场地用地紧张，因此室外排水总体设计思路考虑最大可能利用现有措施，雨水排除按就近、快速、可靠原则设计。
藏经楼项目东西侧及北侧均设置有排洪沟，地块内靠近排洪沟的道路雨水通过找坡直接排至排洪沟内。3栋建筑周边设置雨水排水沟，同时承接屋面雨水排水及道路雨水排水，通过以上措施，地块内雨水管线简洁清晰，雨水排除快速有效。
07
室内外管综
7.1 室内管线综合
本项目规模大、功能多，机电管线复杂；另外，为了节省建筑面积和便于建成后的运行管理，寺方要求生活用水暖设备合用一个机房，机房面积达950 m²，里面布置有水专业的生活冷水、生活热水、循环冷却水设备和暖通专业的供热、冷冻设备。为有效整合机电管线、保证机房和设备通道的净高，在当时建筑设计行业的BIM技术还处于起步阶段的情况下，我们与暖通专业、电气专业及寺方、施工单位密切合作，齐心协力，克服困难，最终完成了水暖机房的BIM设计图。
7.2 室外综合管廊
本次重建藏经楼的用地比原来增加不少，增加的部分是开山而来，而且建筑与山体之间还有防洪沟，可用于敷设管线的场地非常狭窄，且场地的地下多为山石，难以挖掘布管；在建筑布局上，三栋楼的地上部分互不联通，机电的设备用房均设在东栋地下室内，有大量的机电管线需要从机房供到三栋室内；同时，按寺方规划，设备用房还要为三期工程预留部分机电管线。综合以上三点，并考虑到后期运维管理的方便，我们在地下机房外设置室外综合管廊，可以同时解决以上问题。
于建筑北侧道路下方设置一条室外综合管廊，管廊起自地下机房管线出外墙处，延伸至佛光楼北面，三栋单体各设分支管沟与主管廊连接。管廊分为二个管室，水暖管线合用一个管室，电气管线单独一个管室。考虑到室外污水管线管径大，且为重力管，有较多出户管需频繁衔接，室外污水管不再设置于管廊内。综合管廊的设置，大大提高了用地效率，方便后期管线的检修维护，大大延长了管线使用寿命。综合管廊局部剖面如图5所示。
图5 室外综合管廊局部剖面
08
经验与体会
总结这些年的实践经验，要做好人间佛教建筑的设计，首先要深刻理解其文化内涵。人间佛教倡导人人平等，其道场是僧众共修的开放场所，设计中既要考虑僧侣、学员等的生活和修习的需求，也要考虑游客和信众的参观、活动的需求，细节上要处处体现以人为本、方便善巧，如建筑设计时山门开敞不封闭，寺内各殿之间必设风雨连廊，人行路线中要设置必要的休息座椅、免费饮水处和卫生间，有高差处必设坡道或垂直电梯等等。给排水设计中也要处处体现这一思想，如各子系统选择；泵房冷却塔等的设计要考虑噪声控制；滴水坊（茶水间）、卫生间、斋堂等房间的用水设备布置要考虑使用舒适；消防箱、喷头等消防设施的布置不应破坏宗教建筑庄严肃穆的氛围；由于僧侣饮食、生活习惯的特殊性，寺方对容易散发气味而影响感官的卫生间、伸顶通气管、室外化粪池的防臭要求非常严格等等。
其次，人间佛教道场不像传统的寺庙功能单一，只是一个游客参观、香客拜佛的场所，而是供僧侣、义工、学员、信众等共同修习、活动、生活的场所，更像是一所开放的培训学校，这是人间佛教道场的显著特色，对此我们体会颇深。
第三，设计时应注重建筑内部和外部二个环境的协调性和美观要求,如雨水管道、雨水溢流措施的设置不能破坏建筑外立面，室内雨水管应避开对安静及造型要求较高的场所。
微信对原文有修改。原文标题：宜兴大觉寺藏经楼给水排水及消防设计经验分析；作者：顾宗梁、王春明、李国顺；作者单位：启迪设计集团股份有限公司。刊登在《给水排水》2023年第6期。
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