适用于全地下式水厂的综合系统
技术领域
本发明涉及固定建筑物领域,具体地,涉及一种适用于全地下式水厂的综合系统。
背景技术
随着我国经济的不断发展,人民对环境的要求越来越高,为改善水环境污染现状,我国近年来投资建设了一大批污水处理厂,其工艺组成和建设规模各异,但在建设模式上,绝大多数的再生水厂或污水处理厂均采用地上式。地上污水处理厂有其通风良好、光照充足的优点,但建设地上污水处理厂,一方面存在土地资源浪费及环境污染的问题,另一方面还会造成周边土地资源的贬值。随着我国城市化水平和居民环境要求的提高,能够与外部周边环境协调、封闭性强、无二次污染的地下式再生水厂或污水处理厂成为城市污水治理工程建设新的发展趋势和发展方向。
全地下式再生水厂或污水处理厂虽然有诸多的优点,但也存在诸多的不足,主要包括以下几点:
1、厂房存在光照不足、通风不好的缺陷。
2、地下污水处理区域与地面景观公园融合程度低。目前我国全地下式再生水或污水处理厂地下区域为污水处理设施,地上区域多为生态景观公园,全地下式再生水厂或污水处理厂凸出地面的辅助建筑,如楼梯间、风井等设施较多,为了提升全地下式污水处理厂的照明,通常做法是增加地下区域的电力照明,或者在局部设置单一的采光天井,采光天井布置零散,数量多,与地面周边景观环境难相协调,对地面公园总体布置造成极大影响。
3、地面的楼梯间数量大,对地面景观整体布局造成极大破坏,大量凸出地面的风井同样成为影响地面景观美感的制约因素,降低了空间利用率,成本高。关于全地下式污水处理厂防火分区安全出口的设置原则,建筑设计师的设计理念多根据建筑设计防火规范GB50016第3.7.2条规定要求,厂房内每个防火分区或一个防火分区内的每个楼层,其安全出口的数量应经计算确定,且不应少于2个;根据这条规范,现较多地区的全地下式污水处理厂每个防火分区均设置了两个楼梯间作为安全出入口。全地下式污水处理厂或再生水厂根据工艺布置需求,其单位处理规模所占用的建筑面积约为0.24万m2/万t水,而根据规范要求,每个防火分区面积不大于2000m2。因此大型全地下污水处理厂的地下建筑面积将被分割成多个防火分区,有的多达20个防火分区,每个防火分区将有2个以上楼梯间通向地面,地面有将近40个楼梯间安全出口。同时,全地下式工业建筑/再生水厂应设置自然送风或机械送、排风系统。按照传统的工程设计思路,在水厂中部核心区域布置大量的机械送风井为厂区进行机械送风。
4、建筑布局不合理,增加了全地下污水处理厂的造价。每个防火分区有2个以上楼梯间通向地面,增加大量的机械风机井,都是变相的增加了地下生产区域的隔墙,阻隔了地下空间,使地下空间变得零碎,造成运营工人日常维护困难。
5、全地下式污水处理厂的排水问题极为突出。根据规范要求及传统设计思路,厂区顶板为大面积整体顶板,排水汇流区域大,排水难度高,如顶板排水不及时,当下雨的时候,顶板覆土水量饱和之后,雨水不能够外排,覆土中的饱和水会将植物根系泡烂,势必影响地面公园的景观效果。
6、传统设计的景观流水玻璃渠道,仅适用于地面景观效果提升,无法做到与全地下式污水处理厂的顶板排水、地下暖通以及消防进行有机的结合。
7、照明能耗高。全地下式水处理厂,因其固有的结构属性,地下采光不足,因此在地下部分的检修空间中,需要24小时提供照明,才可以保障运行操作人员的安全,以及检修设备的便利,但是这同时也带来了一定程度上的能耗浪费。基于目前全球都在探索新能源开发的背景,通盘考虑电力照明的方式来应对水厂的照明需求显然已经不是最优解决方案。因而在照明设计的过程中,需要综合考虑多重解决方案,尽量多利用自然光直接进入地下箱体中,从而降低能耗。
综上所述,如何通过合理的方案创造新的建筑形式,有效减少全地下式污水处理厂凸出地面的楼梯间、风井等相关辅助设施,减少对地面的景观破坏;同时保障全地下式污水处理厂的通风环境,提升全地下式污水处理厂的照明效果,并与整体污水处理厂的雨水排水系统相结合,且能够满足建筑设计防火规范及消防要求,创造一种新的综合建筑系统,让全地下式水处理系统向前迈进一步。
专利文献CN207620450U公开了一种双层覆盖半地下式污水厂布置结构,包括设置于地面之下土层之中的污水处理池、设置于地面之上的架空层、以及设置有架空层上的休闲区;所述污水处理池全部或有大部分位于地面水平线下方,污水处理池与架空层之间设置有第一层覆盖面区,该第一层覆盖面区将架空层与污水处理池相隔开;所述休闲区与架空层之间设置有第二层覆盖区,该第二层覆盖区将休闲区与架空层相隔开,但该设计根据建筑设计防火规范仍然需要设计多个楼梯间作为安全出口,降低了建筑空间的有效利用率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种适用于全地下式水厂的综合系统。
根据本发明提供的一种适用于全地下式水厂的综合系统,包括下沉式广场以及多个水厂分区,每个所述水厂分区都与下沉式广场相连通;
所述下沉式广场上设置有透光系统、通风系统以及水疏导系统;
所述透光系统设置在下沉式广场的顶部,所述水疏导系统沿下沉式广场的周向布置,所述通风系统能够使外部的空气经下沉式广场补入到水厂分区中。
优选地,所述透光系统包括玻璃透光板,外部的太阳光能够通过玻璃透光板照射到下沉式广场的底部;
所述玻璃透光板暴露在地面的部分沿周向设置有池沿,所述池沿沿玻璃透光板的周向布置且与玻璃透光板共同形成水池。
优选地,所述玻璃透光板的面积与下沉式广场底面面积相等;
所述水池中水位不高于200㎜。
优选地,所述水疏导系统包括水池溢流管以及顶板覆土层;
所述水池溢流管的一端与水池连接,所述水池溢流管的另一端延伸到顶板覆土层的上方,当水池的水位到达水池溢流管与水池连接处时,水通过水池溢流管流入顶板覆土层。
优选地,所述水疏导系统还包括排水沟排水管、箱体以及排水板;
流入所述顶板覆土层的水进入排水板;
所述排水板与排水沟排水管连接,所述排水沟排水管延伸到箱体的外部。
优选地,所述水疏导系统还包括排水沟,所述排水沟与排水沟排水管连接;
所述排水沟排水管设置有坡度,所述排水沟排水管与所述排水沟的底连接,能够使排水沟中的水通过排水沟排水管顺利流入到箱体外部,所述的坡度为0.1-0.5%。
优选地,所述通风系统包括通风百叶以及风机,所述风机安装在水厂分区中,所述下沉式广场顶部的两侧设置有通风道,所述通风百叶安装在所述通风道上;
所述下沉式广场的侧面设置有安全出口,所述水厂分区通过安全出口与下沉式广场连接,当风机启动时外部气流能够通过通风道经通风百叶进入下沉式广场后再通过安全出口进入水厂分区实现空气流通。
优选地,所述通风百叶的底端高于排水沟的顶面;
所述通风百叶上设置有百叶框以及多个百叶片,所述多个百叶片横向间隔安装在百叶框上,所述多个百叶片倾斜布置,其中,百叶片靠近排水沟的一侧朝下,百叶片靠近下沉式广场的一侧朝上。
优选地,所述下沉式广场的数量为一个或多个,具体的布置数量能够根据水厂整体占用面积进行布局;
每个所述水厂分区除了与下沉式广场通过安全出口连通外,每个所述水厂分区至少还与一个相邻的水厂分区通过安全出口连通。
优选地,所述下沉式广场的面积不小于169m2,所述下沉式广场设置有与地面连通的疏散楼梯;
任意的两个水厂分区通向同一个下沉式广场入口最近边缘水平距离不小于13m。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明通过增加下沉式广场,将特色的天河系统与全地下式水处理厂进行有机的结合,形成一个有机的生态综合体,有效减少了地面楼梯间约50%的数量,减少了风井的数量,优化了送排风系统,使地面景观整体布局,景观效果得到显著提升。
2、本发明通过增加下沉式广场,自然光线通过玻璃进入到下沉式广场后,通过广场两侧的门窗进入到操作区域,有效提高了下沉式广场两侧区域的采光亮度,与原来零散式的采光井布局相比光线更为集中,玻璃采光面更大,遮挡光照的结构构筑物更少,更加通透,同时减少零散采光井,地面景观整体布局可以更为合理优化。整体上优化了照明,提高了下沉式再生水厂的照明效果,有效解决了全地下式水处理厂因结构缺陷造成的地下采光不足的缺点,使核心区域的光感度直线上升,为工厂操作人员设备检修、日常巡检带来了便利,保障了运行操作人员的人身安全,减少了使用电力照明的能源消耗,从而降低能耗,提高了节能效果。
3、本发明天河排水系统与厂区整体的雨水排水系统相结合,通过与“海绵城市”的理念相结合,降低了厂区防洪排涝的安全隐患,将水厂顶板较难排出的雨水通过雨水排水沟-排水板—雨水排水管网-顶板外部的流程排放到外部,有效防止雨水汇集在水厂顶板上排泄缓慢造成雨水淤积,使植物根系长期浸泡在雨水饱和的土壤内造成腐烂的情况。
4、本发明将水池中补入再生水,展示优质的再生水系统,与科普教育相结合,站在下沉式广场上,头顶上方的水池流淌的再生水,给人一种人与自然相融合的感觉,建立健全水科普的系统,为百姓展示环保水处理的成果,为青少年普及环保水处理的知识,扎根环保的理念于心中,不仅展示了全地下式污水处理厂的经济效益,更带动了整个社会的效益。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的侧面结构剖面示意图;
图2为本发明实施例中下沉式广场与水厂分区的俯视示意图;
图3为本发明排水沟排水的结构示意图。
图中示出:
玻璃透光板1 顶板覆土层7 排水板13
排水沟篦子2 水厂顶板8 工作人员14
通风百叶3 安全出口9 下沉式广场15
排水沟4 空气流动方向10 水厂分区16
水池溢流管5 水池溢流管水流方向11 通风道17
排水沟排水管6 箱体12
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为解决全地下式水厂的照明、暖通、景观、排水等问题,满足消防规范要求的基础上,将其他专业内容融合其中,形成一种综合的系统,将建筑形式中的下沉式广场15的结构与地下式水厂的结构相结合,本发明提供了一种适用于全地下式水厂的综合系统,本发明中所述的全地下式水厂包括全地下式污水处理厂、全地下式再生水厂以及其他地下式用于水处理的装置,包括下沉式广场15以及多个水厂分区16,每个所述水厂分区16都与下沉式广场15相连通,根据实际的水处理的要求,多个所述水厂分区16可以单独设置,也可以将多个水厂分区16连接成一片以满足水处理生产的要求。
进一步地,所述下沉式广场15的数量为一个或多个,具体根据水厂分区16的数量以及区域面积确定,当水厂分区16的数量多,区域面积大时,一个下沉式广场15不能满足安全要求时,再根据实际情况增加下沉式广场15的数量。所述下沉式广场15上设置有透光系统、通风系统以及水疏导系统,所述透光系统设置在下沉式广场15的顶部,所述水疏导系统沿下沉式广场15的周向布置,所述通风系统能够使外部的空气经下沉式广场15补入到水厂分区16中。
具体地,如图1所示,所述透光系统包括玻璃透光板1,外部的太阳光能够通过玻璃透光板1照射到下沉式广场15的底部,其中所述玻璃透光板1暴露在地面的部分沿周向设置有池沿,所述池沿与玻璃透光板1共同形成水池,在下沉式广场15顶部的水池内引入再生水厂处理后的再生水后,在地面上看,采光长廊在广场地面上随波荡漾起层层水波涟漪,站在水厂内部向上看,流水玻璃又像一条空中流淌的河流,故对这种玻璃渠道系统称为“天河”。阳光透过流水的玻璃,洒向下沉式广场15,使地下污水处理系统与地面生态景观系统有机结合,使人身心愉悦,能够充分展示展览全地下式再生水厂的特殊景观,赏心悦目。
具体地,如图1所示,在一个优选例中,所述玻璃透光板1的面积与下沉式广场15底面面积相等,所述水池中水位不高于200㎜,既能够使光纤顺利照射到下沉式广场15的底部,又能产生天河的效果。
进一步地,所述水疏导系统包括水池溢流管5以及顶板覆土层7,所述水池溢流管5的一端与通过池沿与水池连接,所述水池溢流管5的另一端延伸到顶板覆土层7的上方,所述顶板覆土层7的底部为水厂顶板8;当水池的水位到达水池溢流管5与水池连接处时,水通过水池溢流管5流入顶板覆土层7。在实际应用中,当下大雨或暴雨时,为防止瞬时水量激增对天河载荷造成影响,增加水池溢流管5,水量激增时天河内的水流向两侧的顶板覆土层7,如图1所示,11为水池溢流管5的水流方向。
具体地,如图1、图2所示,所述水疏导系统还包括排水沟排水管6、箱体12以及排水板13,流入所述顶板覆土层7的水进入排水板13,所述排水板13与排水沟排水管6连接,所述排水沟排水管6延伸到箱体12的外部。在一个优选例中,所述流入所述顶板覆土层7的水通过水厂顶板8上的植草沟、透水铺砖渗入到排水板13中,排水板13上的水再通过多个与排水沟排水管6连接的通道进入排水沟排水管6最终流到箱体12的外部。
具体地,如图1所示,所述水疏导系统还包括排水沟4,设置在水池两侧通风道17的底部,所述排水沟4的顶部设置有排水沟篦子2,所述排水沟4与排水沟排水管6连接,所述排水沟排水管6设置有坡度,所述排水沟排水管6与所述排水沟4的底连接,能够使排水沟4中的水通过排水沟排水管6顺利流入到箱体12的外部,其中,所述的坡度能够设置为0.1-0.5%。
需要指出的是,排水板13上的水通过排水沟排水管6流到箱体12的外部与排水沟4中的水通过排水沟排水管6流入到箱体12外部并不冲突,由于排水沟排水管6的引流作用,最终能够实现排水板13上的水、排水沟4中的水的导流。
具体地,如图1所示,所述通风系统包括通风百叶3以及风机,所述风机安装在水厂分区16中,所述下沉式广场15的顶部的两侧设置有通风道17,所述通风百叶3安装在所述通风道17上,在一个优选例中,所述通风百叶3安装在排水沟4一侧的墙上。
进一步地,所述下沉式广场15的侧面设置有安全出口9,所述水厂分区16通过安全出口9与下沉式广场15连接,当风机启动时将水厂分区16内部的空气抽走,水厂分区16的内部的压力小于地面上的空气压力,外部气流通过通风道17经通风百叶3进入下沉式广场15后再通过安全出口9进入水厂分区16实现空气流通,空气流动方向如图1中的10所示。在一个优选例中,安全出口9采用甲级防火卷帘门。
具体地,如图1所示,所述通风百叶3的底端高于排水沟4的顶面,所述通风百叶3上设置有百叶框以及多个百叶片,所述多个百叶片横向间隔安装在百叶框上,所述多个百叶片倾斜布置,其中,百叶片靠近排水沟4的一侧朝下,百叶片靠近下沉式广场15的一侧朝上,百叶片的横向倾斜设置有效起到防雨阻水的作用。
本发明在全地下式水厂核心区域设计成满足消防规范下的下沉式广场15,分隔后的不同水厂分区16通向下沉式广场15等室外开敞空间,任意两个所述水厂分区(16)通向同一个下沉式广场(15)入口最近边缘水平距离不小于13m;室外开敞空间除用于人员疏散外不得用于其他商业或可能导致火灾蔓延的用途,其中用于疏散的净面积不应小于169m2。
进一步地,下沉式广场15等室外开敞空间内设置至少1个直通地面的疏散楼梯。当连接下沉广场的防火分区需利用下沉广场进行疏散时,疏散楼梯的总净度不应小于任一个水厂分区16通向室外开敞空间的设计疏散总净宽度;
四周设置通风口时,四周开口部位应均匀布置,开口的面积不应小于该空间地面面积的25%,开口高度不应小于1.0m;开口设置百叶时,百叶的有效排烟面积可按百叶通风口面积的60%计算。
具体地,每个所述水厂分区16除了与下沉式广场15通过安全出口9连通外,每个所述水厂分区16至少还与一个相邻的水厂分区16通过安全出口9连通,如图2所示为本发明的一个实施例。在水厂地下核心区域建成下沉式广场15后,如图1所示,地下或半地下厂房包括地下或半地下室,当有多个防火分区(即所述水厂分区16)相邻布置,并采用防火墙分隔时,每个防火分区可利用防火墙上通向相邻防火分区的甲级防火门作为第二安全出口,但每个水厂分区16必须至少有1个直通室外的独立安全出口。下沉式广场15认定为室外,因此使得每一个防火分区都可以减少一个通向地面的楼梯间,而实现直接进入下沉式广场15视为进入到安全区域,简化了整个建筑设计,降低了建筑成本。
下沉式广场15的设计顶部开口面积不小于该空间地面面积的25%,在下沉式广场15上部两侧增加通风百叶3,通风百叶3设置高度距离地面1m以上,侧视图通风百叶3安装风洞整体为长条状,百叶片为单独矩形,在一个优选例中,矩形尺寸为3600mmX900mm,每个矩形百叶的有效通风面积为60%,根据计算,实际通风面积大于下沉式广场15区域面积的25%
下沉式广场15的顶部采用全断面通长玻璃采光天井,采光区域大,自然光线通过玻璃进入到下沉式广场15后,通过广场两侧的门窗进入到操作区域,有效提高了下沉式广场15两侧区域的采光亮度,与原来零散式的采光井布局相比,这种布局更为集中,玻璃采光面更大,遮挡光照的结构构筑物更少,更加通透。同时减少零散采光井,地面景观整体布局可以更为合理优化。
本实施例减少了凸出地面的楼梯间、风井等辅助设施,协同提升地面景观效果,保障了全地下式水处理厂的通风环境,更重要的是满足建筑防火规范及消防要求的情况下,全地下式水厂地上景观与地下污水处理系统视为是一个整体的生态综合体,通过“天河”将上层与下层完成了有机的结合,顶部“天河”两侧的通风百叶3设置有排水沟4,排水沟4内设置放坡,两侧的排水沟4均设置排水管道,沿下沉式污水处理厂的顶板通向两侧,将天河两侧排水沟4内的雨水,排到箱体12外侧。同时,此排水管道与顶板上的排水板相结合,使排水板中汇集的雨水通过此雨水管道一同排至顶板外,有效防止雨水汇集在顶板上,排泄缓慢造成雨水淤积,使植物根系长期浸泡造成腐烂。
由图3可知,根据图1所示的“天河”结构形式,可满足建筑设计防火规范对下沉式广场15的所有要求,故下沉式广场15被理解为室外区域,水厂分区16中的工作人员14逃生从安全出口9进入下沉式广场15即视为进入到室外安全区域,再通过下沉式广场15安全出口的疏散楼梯到地面。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。