許棟，男，1970年出生，上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司三院綜合部總工，高級工程師，注冊公用設備工程師。主要從事大型城市綜合體、交通樞紐建筑給排水、水消防和城市水環境治理研究及設計工作。
浦東機場是我國最好的機場之一，2019年，浦東機場共保障飛機起降51.18萬架次，旅客吞吐量7,615.35萬人次，貨郵吞吐量363.42萬噸。浦東機場三期衛星廳是國內第一個、世界最大、覆蓋功能最全面的單體衛星廳，2019年9月投入使用，機場容量和服務水平大幅度提高。
作為超大型公共建筑，浦東機場衛星廳給排水系統復雜，在保證系統運行安全性的同時，還要滿足旅客使用的便捷性以及管理維護的合理性。本文通過對浦東機場衛星廳給排水系統設計難點剖析，詮釋了機場航站樓給排水系統設計的真諦。
浦東機場新建衛星廳位于現有T1、T2航站樓南側，與現狀主樓共同承擔8 000萬人次/a的旅客吞吐量。建筑呈“工”字形平面布局，東西方向由S1、S2兩大功能區組成，承擔3 800萬人次/年旅客候機和樓內中轉功能，內部設有出發到達大廳及相應商業、行李及服務功能，地下一層為捷運站，連接衛星廳與T1、T2主航站樓，S1和S2總建筑面積超過62萬m2，建筑高度為39 m，地下一層(含一個夾層)，地上六層。
給水系統設計
衛星廳單層平面面積巨大，樓內的給水系統沿平面鋪開，輸水管道長度過長，橫向管道的水頭損失占給水系統工作壓力的比重較大。這不僅會造成系統起始端和末端壓力差過大，出現水泵房附近系統超壓而最不利點壓力卻不夠的問題，而且會造成水泵揚程過高，浪費能源。此外，衛星廳中心商業區聚集了營業面積超過2.8萬m2的159家商戶，免稅店面積近1萬m2，約50家品牌餐飲，為旅客提供了愜意的出行體驗。給水系統設計在滿足系統安全、節能的同時，衛生間、餐飲廚房等生活給水如何確保水質衛生、水量充足、水壓穩定、供水可靠；貴賓層淋浴間的沐浴用水如何確保水溫舒適、調節方便；飲用給水如何保證衛生安全、口感適宜；系統設備、設施如何做到管理維護的合理性，這些都是給水系統設計面對的挑戰。
供水區域的劃分
為避免給水系統壓力分配不平衡造成能源浪費的問題，給水系統整體采用分區供應的方式。生活用水水源由市政給水管網引入二路DN300給水管供衛星廳的生活和室內消防給水，市政供水管網的壓力不小于0.20 MPa。平面分區結合建筑布局，劃分為S1、S2兩個供水區域，分別設置獨立的生活給水系統。豎向分區劃分為高區、低區。衛星廳的-7.50 m層、-3.75 m層和±0.00 m層為低區，采用室外給水直接供水的方式；衛星廳4.00 m層及以上各層為高區，采用“生活貯水池（設消毒設備）→生活給水變頻泵組→各用水點”的給水系統。S1、S2生活水泵房設置在各自的-7.50 m層和±0.00 m層中央核心區，使每個泵房的服務半徑不超過500 m，避免了供水管道過長，水泵揚程過高，浪費能源的問題。
泵房供水區域示意圖
中水水源來自基地再生水，由再生水處理站引出一路DN300再生水管供衛星廳沖廁用水及隔油機房、路面沖洗用水，再生水的供水壓力不小于0.25 MPa。S1、S2衛星廳分別設置獨立的中水系統。中水系統分區及供水方式同生活給水系統。
熱水系統供熱方式
熱水系統的供熱方式應滿足舒適、節能這兩方面要求。衛星廳作為超大型公共交通建筑，衛生間和餐飲廚房在樓內分布比較分散，設置集中式的熱水供應系統存在著管線超長，到達末端用水點水溫無法保證的問題。因此，衛生間洗手盆熱水大都采用就地設置的小型容積式電熱水器供應。餐飲廚房預留電源，生活熱水由租戶自理。衛星廳在貴賓層分散設置了部分淋浴間，采用即熱式電熱水器，確保可以連續供應熱水，旅客隨到隨洗。以上措施保證了熱水系統的舒適度要求。
節能方面，太陽能作為一種取之不盡用之不竭的新型環保新能源，一種較為簡單、經濟、環保的能源，非常適合我國經濟現狀下的供熱水方式，在我國得到了大力推廣和廣泛使用。但航站樓建筑有其特殊性，本次衛星廳設計對太陽能熱水系統在航站樓建筑的應用進行研究和探索。根據衛星廳的實際運行情況，僅在熱水用水比較集中的S1、S2中部貴賓候機區域采用太陽能集中生活熱水供應系統。衛星廳太陽能生活熱水系統設計產水量為10 m3/d，采用強制循環間接加熱系統，系統共設置3只集熱水罐和2只容積式電加熱器，太陽能集熱器采用內置U型銅管的“金屬-玻璃真空集熱管”的太陽能集熱器，系統有效集熱面積為198 m2，按3 m2/組計，共設置太陽能集熱器66組。
太陽能熱水系統原理圖
太陽能集熱器作為太陽能熱水系統的關鍵部件，同時又是整個系統中所占空間最大的部分，它在建筑中的布局將直接影響整個系統與建筑的結合效果。設計采用玻璃金屬真空管太陽能集熱器，集熱效率高，可減少集熱器面積。如下圖所示，衛星廳太陽能集熱器設在第二層混凝土次屋面上，集熱器支架與屋面的連接構造簡便，系統管線隱蔽，對建筑立面無影響，且便于上人安裝維護。為避免集熱器眩光對航線以及飛機起降產生影響，對集熱器表面采取了亞光處理。
衛星廳太陽能集熱器
飲用水供應
一個人性化的航站樓給水系統設計中，飲用水的供應是不可或缺的。為滿足旅客在候機過程中的飲水要求，在公共區域內每隔一定距離設置飲水點。在每個飲水點處設置小型帶飲用水處理設備的飲用水機一臺以供旅客取用冷、熱水，飲用水水質達到《飲用凈水水質標準》（CJ 94－2005）的要求。為避免誤操作燙傷旅客，要求熱水龍頭必須標識清晰，且只能放水，不能直接飲用，并帶有熱水鎖定鍵保護裝置。在熱水龍頭的設置高度上，須考慮設在兒童不宜接觸的位置。
衛生潔具的選用
衛生間設計及潔具選擇，是機場人性化服務的重要直觀感受。如何體現時尚化、人性化，并且兼顧公共場所的衛生安全，減少細菌傳播，是設計的關鍵點。衛生潔具全部選用節水型產品，采用節水型衛生器具比采用傳統的衛生器具節水約20%~30%。洗手盆采用自動感應式洗手龍頭，并盡可能采用臺下盆，便于臺面清理。小便器和大便器的選擇上，采用自動感應式自閉沖洗閥，并盡可能采用后出水式（掛式）。后出水式小便器和大便器由于掛在墻上，視覺感觀上較下出水式更為輕便，且可以減少衛生間的清潔死角，更適合在人員密集的機場內采用。
水表的設置
衛星廳面積巨大、用戶及用水點數量眾多、位置分散，為了達到節水和便于管理的目的，衛星廳用水主要按照用途和管理區域進行水表計量，下列位置均設置數字式水表，并納入能耗監測系統：衛星廳總體給水、中水引入總管上；生活水箱、中水水箱、屋頂消防水箱的進水管上；各給水、中水系統向分區的總管上；每個餐廳廚房、咖啡廳給水管上；每個隔油機房、衛生間的給水、中水管上；卸貨平臺、垃圾房的中水管上等。
室外排水系統設計
由于室外排水系統原則上應采用重力流系統，排水管道需要放坡，對于超大面積的單體建筑而言，排水管線超長、管道的埋深會很大，容易與其他地下構筑物標高發生沖突。衛星廳S1和S2地下有捷運通道穿越，受通行車輛高度制約，捷運通道的頂板無法做降板處理；中部有南進場路東線、西線地道和兩根雨水排水箱涵穿越，因此，排水管道路線設計受到地下構筑物的影響不得不中斷。此外，由于浦東機場是人工填海出來的陸地，地質條件差，軟基處理后還會存在工后沉降，所以室外檢查井必須采取防沉降措施。
浦東機場衛星廳各層介紹
解決上述問題，首先必須摸清衛星廳周邊可供接駁的大總體管線資料，盡可能地加以利用，采用“多點分散”的排水策略。室外雨水排出口一共有8個，其中1#、2#、7#、8#雨水排出口設置在S1、S2南北指廊的端部，排入附近大總體雨水排水管網；3#~6#雨水排出口設置在中指廊附近，排入兩根雨水排水箱涵內。室外污水排出口一共有3個，其中1#污水排出口設置在S2南指廊的端部，2#~3#污水排出口設置在中指廊處，排入附近大總體污水排水管網。這樣設計既可縮短排水管線、減小管道埋深，又可將總的排水負荷比較均勻地分散到各路排水管線上，縮小排水管道管徑，便于與大總體排水管線接駁。
室外排水布置圖
在規劃設計排水管道的管線時，還需注意對室內雨污水排出管的影響。在中指廊兩條雨水排水箱涵之間區域、S1和S2北指廊端部區域等，受地下構筑物的影響，無法設置室外雨、污水管道。因此，室內的衛生間應避免在上述區域附近設置，屋面虹吸雨水排水系統需設懸吊管，轉接到設有室外雨水管道的一側接出。
其次，管線鋪設控制在靠近衛星廳外墻10 m內，盡量避免設在10~22 m的服務車道下面。這樣既可避免管道及檢查井長期受車輛重壓而損壞，又可避免由于管道維護影響服務車輛的通行，還可避免雨污水井蓋與路面不平而引起的車輛顛簸。
為了防止室外檢查井沉降，需對室外檢查井下方釆用壓密注漿進行土體加固，加固平面范圍為檢查井基礎底板外邊外擴0.5 m，加固深度為基礎底板底以下5 m。
餐飲廚房排水系統設計
浦東機場衛星廳聚集了約50家品牌餐飲，為了避免各餐廳廚房因共用排水管道和隔油處理設備，而引起相互干擾且責任分辯不清的情況，此次衛星廳按每個餐廳廚房單獨配置隔油處理設備考慮，單獨設置排水管道和設備機房，廚房與隔油處理設備按一對一配置。此設計雖有利于餐飲租戶自行管理，但這些近50個隔油處理機房，要設置在原本設備機房面積就已很緊張的-7.50 m層和±0.00 m層是非常困難的。隔油機房需遠離生活水泵房、辦公室等衛生要求較高的地方，同時每個隔油機房的面積要盡可能地小，以便于建筑的平面布置。
為了解決上述問題，設計采用了成品一體化油脂分離設備，其設備內部設有固體殘渣攔截、加熱、油水分離裝置，大大減少了機房的面積。對于位于中間部位的隔油機房內，由于不能靠重力直接排至室外總體排水管道的排水，還需在一體化油脂分離器之后增設一體化提升裝置。整個隔油處理和提升設備都采用全密閉結構，大大降低了異味擴散。成品一體化油脂分離設備無需對廢油、廢渣進行人工清理，廢油、廢渣可自動收集于容器內，簡化了日常維護工作、減少了對周圍環境的影響。
此外，衛星廳內餐飲大多都設在最上面幾層的出發層和貴賓層，與設在-7.50 m層和±0.00 m層的隔油機房相距較遠，而且上下位置不能完全對齊，廚房排水管道需要鋪設很長一段距離才能接到隔油設備，而且轉彎較多。排水離心鑄鐵管與塑料排水管相比，管道保溫性能差，含油廢水冷卻速度較快，油污容易黏在管壁上，引起管道堵塞。因此，此次衛星廳餐飲廚房排水管采用了耐高溫排水塑料管道，改變了以往浦東機場航站樓廚房排水使用排水離心鑄鐵管的歷史。
屋面雨水排水系統設計
為了滿足現有塔臺通視要求以及建筑內部功能空間需求，衛星廳屋面設計采用三層跌落、中心區高、指廊端頭低的設計。屋面最高點為39 m（S1），南指廊最低點為12.4 m，北指廊最低點為15.35 m。作為屋面主體的下兩層屋面采用鋼筋混凝土屋蓋、最上層屋面采用金屬屋蓋形式。衛星廳屋面匯水面積巨大，總和為18 7940 m2。
衛星廳屋面構造示意圖
衛星廳屋面雨水采用虹吸式雨水排水系統，設計重現期采用50 a，虹吸雨水系統和屋面雨水溢流管道系統總排水量按100 a重現期考慮。雨水管最終排至室外雨水系統。
金屬屋面虹吸雨水系統
衛星廳中心區金屬屋面和第二層混凝土次屋面距室外雨水井較遠，由于各層平面不一致，大量的虹吸雨水立管在高位經橫管逐步轉至幕墻，沿幕墻與立柱間下落，底層無幕墻部分采用室外清水掛板包裹，最大限度保證建筑立面的統一。由于幕墻與立柱之間空隙只有300 mm，加之考慮安裝和維修的要求，每根立柱與幕墻之間最多可以設置兩根雨水立管，且管徑不應大于DN100。此外，由于下面兩層的鋼筋混凝土屋面中心區高、指廊端頭低的設計，其天溝以大于1.6%的坡度坡向指廊端頭，最上層雙曲面金屬屋面天溝坡度≥4%，必須考慮每個虹吸雨水斗所承擔的雨水量均衡，防止天溝內的雨水集中流向天溝標高低的下游。以上難點的破解，是屋面雨水排水系統設計的關鍵。
雨水立管在柱與幕墻之間安裝示意圖
設計將混凝土天溝內的虹吸雨水斗靠近柱子邊設置，同一條天溝內斗與斗之間間距為18 m（同柱子間距一樣）。天溝內坡度為1.6%，為了確保雨水能依自由水頭均勻分配至各雨水斗，如按規范要求需要設置下沉小斗達800個以上，會增加土建的施工難度和工程造。因此，設計采用了在雨水斗后面設置200 mm高的擋板，以保證每個虹吸雨水斗所承擔的雨水量均衡，防止天溝內的雨水集中流向標高低的下游。最上層金屬屋面天溝約每隔30 m需設有變形縫，變形縫將整個金屬天溝分為若干段，由于天溝坡度較大(坡度≥4%)，需在每段金屬天溝的最低處設置集水槽和虹吸雨水斗。
混泥土屋面天溝擋板節點圖
由于混凝土屋面同一條天溝內虹吸雨水斗之間的高差為18 m×1.6%=288 mm，不能滿足《建筑屋面雨水排水系統技術規程》（CJJ 142—2014）第6.1.14條“同一系統的雨水斗宜設置在同一水平面上，且用于排除同一匯水區域的雨水。”的要求，所以同一條天溝內不同高度的虹吸雨水斗需單獨設一個系統，單獨設雨水立管，用于排除各自匯水區域的雨水。由此，每個系統所承擔的雨水量不大，確保了雨水立管管徑不大于DN100，滿足了雨水立管在立柱與幕墻之間的安裝要求。
金屬屋面集水槽節點圖
結論
衛星廳建筑功能多樣、體量超大、占地面積巨大的超大型公共建筑，給排水系統相對復雜，系統的安全性要求高，在設計之初找準難點和關鍵點，有的放矢，提出對策，是項目順利推進的保障。
機場衛星廳的給排水系統，在系統規劃、設備選擇及器具安裝等宏觀、微觀各方面，均應注重節能概念與人文關懷。
超大型公共建筑的排水系統，仍應堅持重力流原則，必須結合項目實際情況，做適當的排水路徑規劃。
超大型建筑的屋面雨水排水，一般需采用虹吸雨水系統，其中各雨水斗之間的水量平衡、雨水立管的巧妙安排等細節處理，在設計中應給予充分的重視。
總之，機場衛星廳給排水系統在滿足系統運行安全的同時，尚需滿足旅客使用的便捷性以及管理維護的合理性，以此詮釋機場航站樓給排水系統設計的真諦與意義。