一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统
阅读说明：本技术 一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统 (Reservoir and pump house system of secondary pressurization water supply and fire control ) 是由 申岭 孟繁亮 张华� 刘方 闫磊 李沛林 高聪聪 景红 王恒 苗澍成 张振彬 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统,包括储水池和泵房,储水池和泵房位于小区室外地坪之下,储水池和泵房具有共同的边壁墙、底板、顶板,储水池和泵房经分隔墙隔开,泵房内装有与储水池相连通的二次加压水泵和消防水泵,靠近分隔墙处的泵房内的底板下设有集水坑,集水坑内的底阀经进水弯头与排污泵相连通,构成整体浇筑的钢筋砼构筑物,兼做高层楼体的基础；本发明设计科学合理,地下室的储水池空间利用率由60%提高到100%,大幅增大储水容量,节约投资并少占室外绿地,是二次加压供水上的创新,社会和经济效益显著。(A kind of reservoir and pump house system supplying water and fire control of secondary pressurization, including reservoir and pump house, reservoir and pump house locate under terrace outside the small compartment, reservoir and pump house have common side wall, bottom plate, roof, reservoir and pump house separate by the dividing wall, pump house contain with reservoir communicating secondary pressurization water pump and fire pump, near dividing wall in the bottom plate in the pump house have sump pit, bottom valve in the sump pit communicates with dredge pump through the water inlet elbow, form the steel bar concrete structure poured integrally, serve as the foundation of the high-rise building body at the same time; the invention has scientific and reasonable design, improves the space utilization rate of the water storage pool of the basement from 60 percent to 100 percent, greatly increases the water storage capacity, saves the investment, occupies little outdoor green space, is an innovation on secondary pressurized water supply, and has remarkable social and economic benefits.)
技术领域
本发明涉及城市二次供水和消防的储水池及泵房的建筑结构和工艺设计，使储水池和泵房成为整体钢筋砼构筑物，兼做高层楼体的地下基础，特别是一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统。
背景技术
1. 城市供水管网的工作压力，通常只能保证5-6层建筑物的直接供水。超过6-7层的建筑物都要采用二次加压供水系统。这是因为，城市供水管网的工作压力如果过高，在安全上和经济上都是不可行的。
2. 二次加压供水的水泵进水管绝对不准许直接与城市供水管道相连接。这是因为，直接连通会造成城市供水管网的局部工作压力大幅下降，使许多用水户不能正常用水。
3. 二次加压供水的用户，必须首先建造自用储水池，让城市供水管道的水自流入自用储水池，二次加压供水的水泵再从储水池中汲水，加压后送至高层楼体。通常，高层楼体内部还要每4层加压一次，这时的加压泵进水管可以从其下层管道中汲水，即实现水泵的串联运行，无需每4层再建造缓冲储水池。储水池在城市供水管网检修或事故时可以缓解小区供水困难，其容积应尽可能大些。
4. 初期的二次加压储水池多是在室外建造简易的砖砌水池或在室内地面下建造小容量的钢筋砼水池，仅供本楼体使用，卫生条件比较差。
5. 当前绝大多数高层楼体的二次加压供水储水池采用《国家建筑标准设计图集》中编号12S101（替代02S101）的《矩形给水箱》，安置在其一座高层楼体的地下室内，供整个小区使用。其最大公称容积为786m³，箱体长宽高尺寸为19.88m×9.88m×4m,水箱重量为23.1t。其不锈钢板厚度为：顶板2mm，底板4mm，侧板3-4mm。矩形给水箱分为焊接式和装配式两大类，又分为组合式和冲压式多种规格。生产单位目前已有10家，分别位于北京、上海、天津、沈阳、济南、陕西等地。矩形给水箱的概略价格为每1m³公称容积2000元。
6. 矩形给水箱的最大优势是安装快捷方便，各制造厂都有专业队伍负责安装调试和维修，质量有保证。
7. 但由于结构上的问题，矩形给水箱存在如下不足：
1）造价较高，如786m³水箱的价格约160万元；
2）楼体地下室的空间利用率较低：水箱侧面与地下室内墙面的净距1m，水箱顶部与楼板净距0.8m，水箱底面距地面0.5m，按786m³水箱计算，地下室的空间利用率约为60%或更低；地下室内十分杂乱，日常清洁卫生工作量大；
3）水箱内部结构复杂，清洗人员在箱内工作困难；薄壁不锈钢板制作的水箱无法承受内水压力，箱外的槽钢框架（[12.6）只能承受部分内水压力。因之，箱内设置了多层不锈钢拉条（-60×6），其竖向、纵向、横向间距约为600-800，箱内工作人员难以转身。此外，箱顶与楼板之间只有0.8m的净距，工作人员从外梯（宽400）到人孔（500×500）再由内梯（宽400）到箱内，极为困难；
4）在水箱内部密密麻麻的拉条网中，确实无法再布置导流板，因此，如采用常规的进水浮球阀，大型水箱内进水出水短路造成的死水区就必然发生，水质将受影响；
5）为了解决水流短路难题，国标图集O1SS105《常用小型仪表及特种阀门选用安装》介绍了一种“液压式水位控制阀”，其型号为H142X4T-A、H142X4-A、H142X10-A，其口径为DN=80、100、150、200、250、300、350。
液压式水位控制阀的工作原理是：
在储水箱中水位处于最高水位时，完全关闭进水阀门，用水户的水源全部来自储水箱内的存水。当储水箱中的水位降至最低水位时，则完全打开进水阀门，让储水箱中的水位迅速升至最高水位，并及时完全关闭进水阀门。如此循环往复。这种运行方式，使储水箱中的存水及时得到更新，不存在死水区的问题，因而保证了水质不腐坏。但其最大缺陷是当储水箱中出现较低水位时，如果城市供水管道突然停水，这时储水箱却失去了向小区提供紧急缓冲供水的能力。此外，水箱进水时噪音很大，影响楼内居民休息。
常规的浮球阀进水方式却使储水箱中的水位经常处于最高水位，因而使储水箱起到了紧急救援的作用。
申请人曾了解到有一个很大的居民小区，设计单位选用了液压式水位控制阀，而运行单位在权衡利弊之后又自行增设了常规浮球阀，停用了水位控制阀（但未拆除）。由此可见，液压式水位控制阀的机制是顾此失彼的，得不偿失。当前普遍采用的薄壁不锈钢矩形给水箱是比较先进的技术，但存在的缺陷也很严重，已如上述，急需改进。
目前小区的消防储水池多为单独建在室外的空地上，或在地下室内与二次供水储水池分别建造。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统，可有效解决背景技术中所述的问题。
为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统，包括储水池和泵房，储水池和泵房位于小区室外地坪之下，储水池和泵房具有共同的边壁墙、底板、顶板，储水池和泵房经分隔墙隔开，泵房内装有与储水池相连通的二次加压水泵和消防水泵，靠近分隔墙处的泵房内的底板下设有集水坑，集水坑内的底阀经进水弯头与排污泵相连通，构成整体浇筑的钢筋砼构筑物，兼做高层楼体的基础。
本发明设计科学合理，地下室的储水池空间利用率由60%提高到100%，大幅增大储水容量，节约投资并少占室外绿地，是二次加压供水上的创新，社会和经济效益显著。
附图说明
图1为本发明储水池和泵房平面示意图；
图2为本发明储水池和加压水泵立面示意图；
图3为本发明消防水泵立面示意图；
图4为本发明储水池进水管立面示意图；
图5为本发明排空阀及排污泵立面示意图；
图6为本发明排污泵和集水坑平面示意图；
图7为本发明储水池内视分隔墙上设施立面示意图；
图8为本发明泵房内视分隔墙上设施立面示意图；
图9为本发明特大小区储水池和泵房平面示意图。
在本发明中，图上各元素的编号采用分层次命名法如下：
1—储水池 11—边壁墙
12—分隔墙
13—分格墙
14—导流墙 141—通风方孔
15—底板 151—垫层
16—顶板
17—溢流水位
18—最高水位
19—消防水位
10—最低水位
2—泵房 21—加压水泵 211—第一进水阀
212—进水喇叭口
22—消防水泵 221—第二进水阀
222—进水弯头及喇叭口
23—排污泵 231—底阀
24—进水管 241—闸阀
242—滤水器
243—减压阀
244—浮球阀
25—透气预埋管 251—带滤网的第一弯头
26—水位计预埋管 261—水位计
27—溢流预埋管 271—带滤网的第二弯头
272—承水口带立管
28—工作孔预埋管 281—第一法兰堵板
29—人孔预埋管 291—第二法兰堵板
20—排空预埋管 201—排空阀带弯头
02—楼梯
002—集水坑
3—控制室
4—高层楼体 41—填充墙
5—小区室外地坪。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式做详细说明。
结合图1-9给出，一种二次加压供水和消防的储水池及泵房系统，包括储水池1和泵房2，储水池1和泵房2位于小区室外地坪5之下，储水池1和泵房2具有共同的边壁墙11、底板15、顶板16，储水池1和泵房2经分隔墙12隔开，泵房2内装有与储水池1相连通的二次加压水泵21和消防水泵22，靠近分隔墙12处的泵房2内的底板15下设有集水坑002，集水坑002内的底阀231经进水弯头与排污泵23相连通，构成整体浇筑的钢筋砼构筑物，兼做高层楼体4的基础。
为保证更好的实施效果，所述的储水池1内经分格墙13把储水池1分为独立的两等份，以便定期轮换检修清洗而不停水，独立的两等份中均装有用于防止进水、出水水流短路的导流墙14，导流墙14顶端设有0.3m×0.3m通风方孔141。
所述的储水池1内装有浮球阀244，储水池1上部的进水管24为倒虹吸式，进水管24一端与浮球阀244相连通， 另一端分别经闸阀241、滤水器242、减压阀243与小区室外地坪5下的供水管道相连通，进水管24中心线高程在顶板16的底面之下300mm，闸阀241、滤水器242、减压阀243均处于泵房2内的地面之上1m处，便于安装检修和操作。
所述的分隔墙12下部预埋有直径D700带法兰盘的工作孔预埋管28，工作孔预埋管28与第一法兰堵板281配套使用，作为定期检修清洗储水池1的工作孔，工作孔预埋管28和第一法兰堵板281的中心线高于泵房2地坪之上1.5m，它的作用是向储水池1内投射灯光及池内外工作人员对话。
所述的分隔墙12下部预埋有直径D800的带法兰盘的人孔预埋管29，人孔预埋管29与第二法兰堵板291配套，作为定期检修清洗储水池1的人孔，人孔预埋管29和第二法兰堵板291的中心线高于泵房2地坪之上0.6m，它的作用是工作人员携带工具设备出入储水池1及通风换气等。
所述的储水池1内的迎水面和集水坑002内面均有防渗层（在具体实施时，可采用五皮做法制成的防渗层，公知技术），并粘贴白色瓷板，地面防滑，分格墙13、导流墙14的迎水面和顶板16上粘贴瓷板。
所述的二次加压水泵21和消防水泵22与储水池1相连通的管道上分别装有第一进水阀211和第二进水阀221，第一进水阀211与进水喇叭口212相连通，第二进水阀221与进水弯头及喇叭口222相连通，第一进水阀211和第二进水阀221的中心线均高出底板15内表面300mm。
所述的分隔墙12上分别装有透气预埋管25和水位计预埋管26，透气预埋管25与带滤网的第一弯头251相连通，水位计预埋管26分别与装在分隔墙12背水面上的水位计26的上、下进口相连通，透气预埋管25的中心线高程在顶板16的底面下150mm，上部的水位计预埋管26的中心线高程与进水管24中心线相同，下部的水位计预埋管26的中心线高程与消防水泵22的进水管222中心线高程及加压水泵21的第一进水阀211中心线高程相同。
所述的分隔墙12上装有排空预埋管20，排空预埋管20与带弯头的排空阀201相连通，用于将储水池1中的冲洗水排至集水坑002，排空预埋管20的管底高程与底板15内顶面齐平或低于底板15内顶面20mm。
所述的分隔墙12上装有溢流预埋管27，溢流预埋管27与带滤网的第二弯头271相连通，用于将储水池中的溢水排入带立管的承水口272中，带立管的承水口272装在分隔墙12背水面上，带立管的承水口272上部进口位于带滤网的第二弯头271正下方，下部出口位于集水坑002上方。
具体地，如图1所示，储水池1和泵房2是一座整体浇筑的钢筋砼构筑物，分隔墙12把这座构筑物分隔成两部分。其中储水池1中有分格墙13把它再分为独立的两等份，以便定期轮换清洗检修而不停水。每格储水池中都有导流墙14，以防止进水出水的水流短路，即不让储水池1中出现死水区、保证生活饮用水的水质。在泵房2中，安装有二次加压泵水泵21和消防加压水泵22，它们都可以根据用户需要设计成多台，其中二次加压水泵21的进水管口必须在水流通道的末端，而消防加压水泵22的进水管口则可在水流通道的任何部位，因为消防加压水泵22的使用频率很低，它没有保障储水池水质的作用。此事已与消防管理部门联系沟通，他们认为只要保证任何时候都有足够的消防水量。把专用的消防储水池并入生活饮用水储水池是可以的。
浮球阀244的水源来自城市供水管道，它把自来水导入储水池1的进水通道，经导流墙14到达二次加压水泵21和消防水泵22，水泵的出水管通至小区各楼栋的相应管网。
储水池1和泵房2具有共同的边壁墙11、底板15和顶板16，泵房2中有楼梯02。
二次加压泵21和消防水泵22分别具有第一进水阀211和第二进水阀221。
如图2所示，储水池1和泵房2位于小区室外地坪5之下，它们具有共同的底板15，（其下有垫层151）和共同的顶板16（它同时是高层楼体4和控制室3的地板）。高层楼体4的内外墙均为填充墙41。在泵房2中，地板15之下有集水坑002。
导流墙14的顶角处有通风方孔141，其截面为0.3m×0.3m。
导流墙14可用实心砖水泥砂浆砌筑，也可用稀筋砼建造，厚度0.2m。
储水池1的边壁墙11内表面、底板15的上表面、分隔墙12的迎水面和集水坑002内表面均采用五皮防渗措施，再粘贴优质白色瓷板片，底板15顶面的瓷板片要有防滑功能。
分隔墙13和导流墙14的表面以及顶板16的下部表面无需防渗层，仅粘贴瓷板即可。
顶板16的上表面先做五皮防渗层，再做目前卫生间专用的涂料防渗层，然后铺设地板砖，以此确保水质安全。
二次加压水泵21的第一进水阀211与进水喇叭口212相连。第一进水阀211的中心线高出底板15内表面300mm。
储水池1中的最低水位10高出底板15内表面0.15m，消防水位19与最低水位10之间的水量等于原单独建造的专用消防储水池有效水量。最高水位18与消防水位19之间的水量是储水池1的生活饮用水有效调控水量，当城市供水管网突然停水或计划停水时，该水量可保证小区居民的最低生活用水需求。溢流水位17高于最高水位18约100mm。当出现溢流水位17时，开始溢水，当出现最高水位18时，停止进水；当出现消防水位19时，停止生活饮用水加压供水；当出现最低水位10时，消防水泵无法使用。
如图3所示，消防水泵22的第二进水阀221与进水弯头及喇叭口222相连，第二进水阀221的中心线在底板15内表面之上约300mm，喇叭口222的下沿高于底板15内表面0.15mm，与最低水位10齐平。透气预埋管25与带滤网的第一弯头251相连，不锈钢钢丝滤网（18目），其具体做法参见标准图集12S101第95页。公称直径D150的透气预埋管中心线高程在顶板16的底面下150mm。
如图4所示，进水管24从小区室外地坪5之下的供水管道引入，其高程根据现场情况确定。在泵房2内以倒虹吸形式（其底部约在泵房内底之上1m处）进入储水池1，其末端与浮球阀244连通。在倒虹吸底部的横向管道上，安装有闸阀241、滤水器242、减压阀243等，其作用是防止浮球阀244堵塞及过度节流而损坏。浮球阀244进口管24中心线高程在顶板16的底面之下约300mm。第一法兰堵板281、第二法兰堵板291与工作孔预埋管28、人孔预埋管29配套，可做成带铰轴的平开形式，其设计工作压力为1Kg/cm²。
浮球阀244最好设置并列两个，净间距大于200mm。
如图5所示，排空预埋管20及排空阀带弯头201可把储水池1中的冲洗水排至集水坑002，排污泵23通过进水弯管及底阀231从集水坑002中汲水，排至小区内的下水管网。两处溢流预埋管27、带滤网的第二弯头271把储水池中的溢水排入承水口带立管272中。
如图6所示，两台排污泵23均通过进水弯头及底阀231从集水坑002中汲水，两格储水池1中的清洗水则通过两个排空预埋管20及排空阀带弯头201排至集水坑002中，两处溢流水则合并进入承水口带立管272，排入集水坑002中。
如图7所示，为了图面清晰，本图横向图幅比图1有所放大。6个透气预埋管25位于最高处，口径D150，其中心线在顶板15底面下150mm；2个进水管24的中心线在顶板16底面下300mm，口径D150mm；2个溢流预埋管27的管底高程在顶板16底面下400mm，口径D200mm；水位计上部预埋管26（无缝钢管D30×3）中心线高程与进水管24中心线相同，水位计下部预埋管26（无缝钢管D30×3）中心线高程与消防水泵22的进水管222中心线高程以及加压水泵21的第一进水阀211中心线高程相同，均为底板15内顶面上300mm；2个排空预埋管20的管底高程与底板15内顶面齐平或略低20mm。
如图8所示，本图与图7对应。最高处有6个带滤网的第一弯头251，稍低者为两个进水管24和水位计预埋管26，再低者为2个溢流预埋管带滤网的第二弯头271，其溢水经承水口带立管272排入集水坑002，带滤网的第二弯头271的出水口与承水口272顶端垂直净距为150mm，以便于运行人员观察；在中部有两个水位计261；底板15内顶面上1.5m处有6个D700的第一法兰堵板281，在底板15内顶面上0.6m处有4个第二法兰堵板291；在低处有两个第一进水阀211，有两个第二进水阀221，排空阀201的管底与底板15的内顶面齐平或略低20mm，以利排水，在集水坑002内有两个排污泵23的底阀231。
如图9所示，在大型小区内，应选择一座占地较大的高层楼体地下空间建造储水池1及泵房2。此时，储水池1位于整体构筑物的两侧，而泵房1居中，图1所示的分格墙13自当省略，导流墙14的数目也可根据增大后的供水量适当疏减。
本发明的设计的技术构思为：
1.把小区内某座高层楼体的地下室四壁和底板改为整体式现浇钢筋砼构筑物，内壁面加防渗层，则地下室就可做储水池，原有的不锈钢板水箱即可取消。再把储水池的空间划出一小部分做加压泵房，则整个二次加压供水主体设施即已成形。储水池的顶板也是现浇的钢筋砼。这座整体性极强的钢筋砼构筑物兼做高层楼体的地下箱型基础，在稳定性和承压强度上都是很理想的；
2.储水池用分格墙划分为独立的两等份，以便储水池在定期轮换清洗及检修时不停止供水；
3.在每一格储水池中均设置防止进水、出水水流短路的导流墙，导流墙顶端有0.3m×0.3m的通气孔。储水池内不会有水体死角，保证了水质不腐坏；
4.目前小区都设有消防专用储水池，其原因是二次供水储水箱造价昂贵，而消防用水的水质要求不高，即使几个月不换的死水也照样可用。本发明实施后取消了不锈钢水箱，且地下室空间利用率由60%提高到100%。可大幅增大储水容量，故可取消小区内原设计的消防专用储水池，以节约投资并少占室外绿地，且便于管理。此事已与城市消防部门取得共识；
5.储水池和泵房的内侧面、内底面均采用标准的五皮防渗层（即防渗塑料膜、防水毛毡、沥青制成的五层复合体，公知技术），再粘贴优质的白色瓷板片，以便于定期清洗；泵房内集水井的内表面也要按此处理；储水池的顶板（即高层楼体的底层地面板）上采用五皮防渗层后再铺设卫生间专用涂料防渗层，其上铺设地板砖，以保证储水池的水质绝对不受污染。分格墙和导流墙两侧面及储水池顶板的下表面无需五皮防渗层，但仍需粘贴优质白色瓷板片；
6.现有二次加压泵房的进水管及其上的阀门都敷设在泵房地面上2m以上的高处，运行操作及检修十分不便，现改为倒吸虹形式，使进水滤水器、减压阀、进水闸阀都处于泵房内地面上约1m处，便于安装、检修和操作；
7.现有储水池上溢流管的进口处都按国家标准设计，具有进水弯头、垂直管段及其上的喇叭口，这些部件的作用是使溢流水位变幅较小，在本发明中实无必要，因为溢流管上有足够的空间可用。水厂运行实践证明，防止清水池漫水的关键在于严格运行管理，溢流管不足以防止清水池漫水。故取消这些多余管件，以便于储水池的定期清洗工作；
8.现有储水池或水箱的检修用人孔都在顶板上，本发明因储水池与泵房只有一墙之隔，故将人孔设置在分隔墙上，数量与导流墙适应，高程接近泵房内地面，口径为D800mm，带有法兰盘及活动堵板。设计工作压力为1kg/cm²，做为土建施工时拆除储水池内施工模板和运行中储水池定期冲洗、检查和维护之用。运行中打开人孔之前，先用水泵将池内水位将至人孔之下，观测水位计确认之后，再拆卸人孔堵板；
9.运行中，当清洗、检修、维护人员进入储水池之后，需要足量的通风、照明，携带压力水枪及各种工具设备，并与外界联络。本发明增设了“工作孔”D700mm,其高度约在泵房内地面上1.5m处，其构造与人孔类似，工作孔可大幅改善检修人员工作条件，提高工作效率。
本发明具体使用时，可根据实际需要，增设不同的设备，如:
1.在泵房2中，可设置紫外线补充消毒设备及相应的水质监测仪器，考虑起重、通风、照明、防火、通讯、洗涤卫生设施，设备的控制可有楼体内设置的控制室3控制；
2.如需要遥测储水池1中的讯息时，其探头的导线可经带滤网的第一弯头251进入，注意原有的钢丝网的严密性不受影响；
在外部供水管道断水的情况下，小区管理部门应根据具体情况严格定时计划供水。如果储水池1中的水位已降至消防水位19，而小区居民急需生活用水，此时可否动用一些消防用水以救居民燃眉之急，由小区管理部门与消防部门协商解决。
本发明设计科学合理，地下室空间的储水池利用率由60%提高到100%，大幅增大储水容量，储水池内不会有水体死角，保证了水质不腐坏，专用消防水池并入二次供水储水池，节约投资并少占室外绿地，是二次加压供水上的创新，社会和经济效益显著。
要指出的是，上述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或者修饰为等同变化的等效实施例，均落在本发明的保护范围内。
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