建筑给水排水和水灭火系统设计在医疗建筑中具有一定的特点。针对中心城区内的医疗建筑，用地紧张、城区更新需要与周边协调，合理设计给水排水、满足医院的功能变化要求，中心城区综合性医疗中心的设计有着一定的特色。
1 设计概况 1.1 建筑项目 该工程地处上海市中心城区，为新建二等甲级的600床位（实际调整为900床位）综合性医疗建筑。建设用地面积1.52万m?，总建筑面积约7.9万m?。该医疗中心主要由门急诊综合楼（8层，总高36.30 m）、住院综合楼（15层，总高59.99 m）、感染科楼（4层，总高19.15 m）组成。病房楼和门诊楼1～4层连为一体，病房楼和门诊楼地下3层，感染科地下2层，地下空间连为一体，其中地下3层兼做六级人防物资库和六级人防救护站。每班最多医院门急诊人数按2 500人估算。该项目自2009年设计，至2018年竣工，现已投入使用。 门诊综合楼和住院综合楼为一类高层建筑，耐火等级为一级，感染科楼耐火等级为二级。市政配套按不同道路上的2路市政管供水设计，且市政道路设有污水和雨水管道。 1.2 系统设计 1.2.1 给水排水系统 总体进水管从不同道路上的2路市政给水管上分别接入DN300的引入管。在其中的一根引入管上分出1根DN200的生活给水管，并设置水表计量。该项目的最高日生活用水量约为1 420 m?/d，最大时生活用水量约为150 m?/h。 给水系统采用了市政直接供水（地下室至1层）和水池+水泵+水箱供水方式（2层以上），共4个分区。高区分别采用了低位生活水箱－变频泵组供水、屋顶生活水箱减压后供水、屋顶生活水箱经变频泵组增压后供水的方式。生活水泵房设置在地下2层，低位生活水箱的有效容积为260 m?，屋顶生活水箱的有效容积为60 m?。变频泵组采用自动变压变流量控制。 病房楼供应的热水采用集中供应的形式，热源为锅炉房提供的蒸汽。热水系统所需的耗热量约3 200 kW。热水系统为闭式系统，在每个系统的加热器前设置热水膨胀管、泄压阀。系统的分区同冷水给水的分区。加热设备采用导流型容积式的水加热器，每个分区采用2台立式，每台的供热能力实际选择不小于设计小时耗热量的60％。热水管道的布置采用上行下给、同程回水的形式。热水回水泵采用温度传感器（设在泵的吸水管处）和时间继电器控制启停。医院饮用水采用电热供应。制剂和医疗用水水质应符合《国家药典》和医疗工艺的要求，门诊楼采用分散式电热供应热水。 洁净手术部采用2路水源供水。一路由变频泵组供水；另一路由屋顶生活水箱经减压阀组后供水。供给洁净手术部用水的水质必须符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006），因此在刷手用水前再增加了紫外线消毒装置进行除菌处理。洁净手术部内的盥洗设备设有热水供应，容积式热交换器的热水不低于60 ℃，其循环水温为55 ℃。手术室的热水除了该区的容积式热水器供应热水外，另并联1套（3台）容积式电加热器作为备用。每台热水器的储水容量300 L，额定功率54 kW。洁净手术部内的给水系统的管道均为暗装，并采取防结露措施；管道穿越墙壁、楼板时设有防水套管。刷手池设置了非手动开关龙头，给水管与卫生器具及设备的连接设有空气隔断。 空调冷却水采用循环给水方式。在住院综合楼的屋顶设置冷却塔，循环冷却水泵设置在地下2层的冷冻机房内，循环冷却水系统设有水处理装置，具有杀菌、灭藻、缓蚀、阻垢、去除悬浮物等功能。循环冷却水的补水储存70 m?的补水水箱独立设置，设冷却水补水泵（变频）进行冷却塔补水。总的循环冷却水量为1 800 m?/h。冷却塔采用方形横流式双速单风机超低噪声型，组合安装。 室外排水采用雨污分流，污水最高日排水量约914 m?/d，最大时排水量约90 m?/h。厨房污水经隔油预处理后排放，地下车库的废水经沉砂隔油预处理后排放，锅炉排污经冷却预处理后排放，淋浴间的地漏采用网框式。感染科的污水单独收集经消毒池进行消毒，然后进入专用化粪池（有效容积16 m?）预处理，再进入医院室外的污水管网。低放射性废水经衰变池预处理后排放。病区与非病区的污水在室内分流排放。医院特殊污废水单独收集，外运处理。在室外将污水集中收集排入污水处理站，经处理达标后再排出基地。污水处理设计采用一级强化处理加消毒的工艺流程（见图1）。总体雨水重现期按P=3年设计。绿化给水部分利用下沉式地下广场雨水箱的雨水进行浇灌。室内排水采用污水和废水合流的排水方式。污水立管设专用通气立管和环形通气管。消防排水部分排入冷却水补水水池进行回用。 图1 医疗中心的污水处理流程 1.2.2 水灭火系统 本项目的建筑消防给水按一类高层公共建筑（医院）设计。建筑物外设有室外消防给水系统，建筑内主要设有室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统，并配有磷酸铵盐干粉灭火器。室外消火栓用水量为20 L/s，室内消火栓用水量为30 L/s。自动喷水灭火系统用水量采用35 L/s。基地内设1套消防给水系统，按同一时间内发生一次火灾设计。项目总体保证2路供水，消防水泵直接从市政管网吸水。 室外消火栓采用低压消防给水系统，室内消火栓和自动喷水灭火系统采用临时高压消防给水系统。屋顶设有有效容积为18 m?的高位消防水箱，自动喷水灭火系统在高位消防水箱下设局部稳压设施。 门急诊中庭局部有大空间，自动喷水灭火系统采用了扩大作用面积的做法。柴油发电机房和锅炉房的日用油箱间采用自动喷水－泡沫联用系统。直线加速器间和DSA（数字减影血管造影）内设置了高压细水雾灭火系统。建筑内灭火器按严重危险级配置。 2 设计特点 医疗建筑的给水排水设计首先应满足功能要求，力求科学、安全、灵活、共享和可持续发展。此外，该医疗中心设计中，针对中心城区用地紧张、建筑采用立体功能联系，设计注重人性化的体验。 2.1 安全与舒适 医疗建筑的给水排水设计应将安全放置在首位，做到洁污分流，避免院内交叉感染。对给水系统设计中，合理设置倒流防止器以防止不同用水的回流。洁净手术部采用2路水源供水、双加热设备的备份方式，并设有紫外线消毒装置进行再次杀菌，确保手术部供水的安全可靠性。感染科楼的供水单独设1路给水管，并将热水供应系统独立，且采取了高等级的防回流污染措施。在排水设计上，医疗区与非医疗区的污废水分流排放，特殊污废水特殊处理。对感染科楼与其他排水连接前设消毒池进行消毒。感染科消毒池的接触消毒时间采用1.5 h，采用次氯酸钠溶液作为消毒剂，出口的总余氯量控制在6.5～10 mg/L。在医院污水排放到市政污水管前，还设有消毒工艺。该医院执行预处理标准的排放标准，总余氯保证满足在消毒接触池的接触时间（≥1 h），接触池出口总余氯2～8 mg/L。对于感染科楼、放射性废水、太平间的排水和洁净手术室的排水均采用各自独立的排水系统，且专用通气立管独立。感染科的伸顶通气管在伸顶部位经废气的紫外线消毒装置后排放，考虑到屋顶使用面积紧张和处理效果，设计采用了一种新型消毒装置。污水处理站的废气排放进行除臭除味处理，保证周边空气中污染物达到规定的要求。同时，也对废气进行紫外线的消毒处理。从环境保护的角度看，设计要求对污水处理站的污泥、污水、废气和衰变池的废水在排放口进行在线监测。在水灭火系统的设计中，采用自动喷水灭火系统全保护。对重要设备场所采用高压细水雾灭火系统，直线加速器间应用了双联锁的预作用系统，DSA应用了火灾报警双联锁的开式系统。管道和设备的绝热材料选用难燃型，且氧指数≥32。 在舒适性方面，根据热水供应的用水点部位不同，提供不同的使用水温。给水管考虑适当降低水流速度，满足医院对安静的要求。室内污水、废水、排水均设专用通气立管，保证排水的通畅，同时减少噪音，提高室内卫生间空气质量。公共卫生间排水横管超过10 m或大便器超过3个时，均采用环行通气管。室内生活给水管的管材采用薄壁不锈钢管及配件，对热水管的连接密封圈采用了耐高温（95 ℃）的硅橡胶。循环冷却水管采用承压卷板直缝焊钢管，外壁热镀锌，内壁喷涂环氧树脂。加药管采用ABS管粘接。针对医院排水塑料管使用中存在的噪声、寿命、密闭问题，该医疗中心采用了高密度聚乙烯（HDPE）塑料排水管，沟槽式压环柔性连接，橡胶圈密闭。室外埋地的排水管采用室外增强型聚丙烯（FRPP）模压排水管，橡胶圈密封承插连接。对设备的噪声、振动、耐腐蚀进行设计，满足医院环境的需求，环境噪声应符合《声环境质量标准》（GB 3096—2008）和《民用建筑隔声设计规范》（GB 50118—2010）的要求。冷却塔等设备设有隔振器，管路需设有软接头、弹簧支吊架等有效的隔振技术措施。进入手术部内的给排水管和消防管均进行了保温，用于防止结露和隔声。 2.2 高效与平衡 由于该项目用地紧张，建筑的地下室扩出地上建筑6～27 m，室外给排水则也需要合理布局，提高土地使用效率，设计将建筑内的出户管从其上部敷设。污水处理站设置在地下2层近感染科楼的位置，将曝气装置设在上部，留出地下中庭供周边地下室采光。设计利用转角的位置布置衰变池，采用连续式衰变池的形式来节省地下空间。将感染科排水的消毒池就近设在地下1层，经消毒后再排到室外管网，也有利于缩短污染距离以减少交叉感染的可能性。 设计平衡高效与功能、经济的关系。在充分利用市政压力直接供水时，在冷水进水前设置倒流防止器，以满足生活饮用水的卫生要求，并保持用水点冷热水的相对平衡。对于中心供应、洗衣房、厨房等用水量较大的地方，单独从热水分水管接出。满足手术室的双水源的情况下，对热水干管采用电伴热的形式进行保温。 2.3 集成与发展 医疗建筑的设计中，由于医院的用水点多且分散，功能的变化和医疗技术的迅速发展，给排水设计可建立模块化体系的结构模式。在建筑垂直相对不变的楼梯、电梯等垂直交通部位设给排水设备管弄。管弄内设有相对独立、自成体系的冷热水立管、污水管、专用通气管、喷淋管等，当有需要增加用水点或排水点时，仅需增加水平管道，不必改变整个设计系统而影响整个医院正常运行。设计在护士站的边角设置了给排水立管，做到分而不散，易于管理，也增加了灵活可调性。 该医疗中心的地下室设有厨房、牙科和中心供应，其下部又设有人防工程，设计采用降低结构板面的方式，采用降板降梁的同层排水方式，以满足变化不确定性的需求。 2.4 绿色与实用 设计从系统分区上先给予压力控制，卫生器具采用高效节水、节能减排的形式，采用光电感应控制开关。利用市政给水压力直接供水，采用变频供水技术，空调冷却水循环利用，地下1层采用雨水利用技术，用水点分区设水表计量，采用高效水泵、冷却塔等设备，循环冷却水设水处理，选用优质管材等绿色节能、减排、节水措施。变频控制采用每台泵对应各自的变频器，末端恒压的控制方式，确保每台泵在高效段运行，这样更加节能。 设计因地制宜，针对建筑面积限制、功能复杂，采用了特定的给排水措施。自行设计了结合建筑特点的地下室污水处理构筑物。室外埋地的排水管采用一次注塑成型塑料检查井，让室外排水管道形成完整的密封体系，既可防止污水外渗的污染，又可防止地下水进入排水系统。位于绿化带的检查井采用塑料井内盖，上部可不影响植被的种植。结合建筑地下中庭敞开部位的情况，在地下2层设置了雨水收集利用的装置，将提升与利用相结合。自动喷水－泡沫联用系统选用环保的A类泡沫灭火剂。 2.5 融合与共享 医疗中心内虽然分散设门诊综合楼、住院综合楼和感染科楼等，但其地下室均相互连通、统一进行管理。给排水和消防给水设计采用一套系统，共享设施以节约资源消耗。特殊情况特殊对待，从卫生安全的角度出发，对感染科与其他的给排水系统分开；在室内消火栓设置时，不在手术室内设置消火栓，尽量布置在其入口、走道部位，以满足洁净区域的卫生要求。 在融合、共享中兼顾平衡不同功能的需求，对给水采用分楼层、分单元计量；冷水与热水分开计量；对消火栓给水管道的连接，采用竖管连接消火栓的布管方式，采用立管设置位置不变支管连接位置变化或竖管位置随消防箱的位置变化，确保管道检修时内保证至少仍有一股消火栓水枪的充实水柱可以到达，避免水平管道连接方式造成5只水枪同时停用的情况。 3 问题对策 设计贯穿项目建设的全过程，医院的给水排水设计不仅仅局限于施工图的完成，还包括设计交底、施工的设计配合阶段，而医院的内部功能调整、设备确定往往更多在后期。如牙科区域和使用面积的调整，需要考虑牙科床位下面的管道问题，还需要考虑其排水管道对下部使用功能的影响。针对设计全过程中出现的问题，需要采取相应的处理对策与具体的技术措施来解决。 3.1 设备的选用 施工中，除了业主布局的设计调整外，还有设备采购后的调整。如在冷却塔的选用上，实际选型的冷却塔功率比原来增加了1倍多。经对比发现，选用的塔型在尺寸上缩小，增大了风机的功率。这种做法对医院的设计并不合适，除了噪声增大外，风压提升还引起漂水量的增加。冷却塔的设计宜选用双风速、超低噪声、阻燃型、集水型，结合医院运行的特点在塔集水盘内安装了加热设备。项目在设计修改中，涉及到增加太阳能生活热水系统，医疗建筑的太阳能加热方式采用间接加热更为卫生安全，并需要有防雷、抗风、抗震、防结露以及支架安全要求（刚度、强度、防腐蚀性）等具体的技术措施。 在自动喷水灭火系统的设计中，院方曾提出不少房间不能设喷头。对于准工作状态严禁误喷、严禁管道充水的场所可以选择预作用系统，有更高要求的场所可以选择双联锁的预作用系统。从喷头安装的角度看，除核磁共振间不应采用铸铁喷头外，其他场所均可使用常规的喷头，如CT、SPECT、DR、MRI、X光等机房。核磁共振场所可选用不锈钢或铝质加工的喷头。 3.2 血透室给排水 随着人类生存环境的变化，需要血透的患者数量增加，医疗中心在施工中扩大了血透的床位数，对给排水设计也提出新的要求。在给水设计方面，血透机需要提供纯水，现场增加设置了反渗透装置。其供水还需要采用双水源保障，设计采用了地下生活水池加变频泵供水和高位生活水箱经减压阀供水的2种模式，平时由变频泵供水。由于用水量较大，单独设供水干管。在排水设计方面，由于水处理间反冲洗排水的瞬间排水量较大，宜设明沟（沟中设有3个地漏），并采用铸铁排水地漏和排水管来解决高温排水。血透机每天需要进行清洗，分为热消毒和冷消毒2种，该医疗中心采用热消毒，排出85～90 ℃的热水。消毒时每台机器的最高排水流量为48 L/h，一次消毒时间为30 min。故在每个血透机边，均应考虑其消毒清洗的高温排水。其排水含有血液的凝块，设备供应商提出需要采用专用的排水立管排放，并考虑热消毒的排水温度。 此外，在血透室还划分有阳性患者的床位，设有缓冲通道。其排水应采用独立系统以防止院内交叉感染，经消毒后才能与其他污水合并排放。 3.3 污水处理 在污水处理站的施工中改为活性污泥法的二级生化处理。在运行中，院方发现臭气较大、格栅收集的固体废物较多。污水处理站应形成负压排风，处理水池上宜加盖以保证相对密闭。同时，需要限制医疗污物进入排水系统。 衰变池的设计要求衰变池的六面均采用铅板进行密封、屏蔽，经深化后取消了底部的铅板，这是不合适的。放射性物质在土壤内也具有辐射性的。在屏蔽装配上可采用犬牙交错的装配形式，以防止电离辐射的泄漏。 对于感染科楼，按国家环境保护总局发布的《医院污水处理技术指南》要求，感染科的污水必须按我国卫生防疫的有关规定进行严格消毒。消毒后的粪便等排泄物应单独处置或排入专用化粪池，上清液进入医院污水处理系统。预消毒的目的是降低污水中病原微生物的含量以减少操作人员受到病原微生物感染的机会。设计若采用紫外线消毒，通常需要污水满足紫外线透射率不小于60%、悬浮物浓度小于20 mg/L。如果污水进入接触消毒池后再进入化粪池，其预消毒的受到颗粒杂质大而效果不好，且经消毒后的污水进入化粪池很难达到厌氧处理的效果；若先进入化粪池后再进入消毒池，则存在化粪池中污泥的传染性污染物的处理问题。建议感染科的污水进入消毒池采用次氯酸钠、过氧乙酸或二氧化氯等进行预消毒处理，预消毒池的接触时间可以提高到3 h，不再设化粪池，然后排入医院污水处理系统。对于污水处理站的出水可采用次氯酸钠与封闭型紫外线消毒相结合的方式。紫外线的照射计量不小于60 mJ/cm?，照射接触时间应大于10 s。同时，应重视医院污泥的消毒问题。此外，对于非清洁区的排水，如PCR检验室的排水，也需先经过消毒池再排入污水系统。 综上所述，医疗建筑的功能相对较复杂，随着医疗技术的发展，给水排水和水灭火设计也需要不断地研究。如核医学的普及对衰变池设计的辐射防护厚度计算、感染科污水处理工艺的效果等还需要深入探讨。 