高層民用建筑消防給排水設計常見問題的研究

1.高層建筑消防設計

1.1在高層建筑內應控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓

《高規(guī)》規(guī)定“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱達到被保護范圍內的任何部位?！痹谀承l形高層建筑中，其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓，從而省去1組單閥消火栓的設置呢？雖然在中國建筑工業(yè)出版社出版的《給水排水設計手冊》（第二版）中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”，但是《高規(guī)》中明確規(guī)定“十八層及十八層以下，每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅，當設兩根消防豎管有困難時，可設一根豎管，但必須采用雙閥雙出口消火栓?！?，且以強制性條文的形式予以規(guī)定。因此，在設計中我們應該力求避免出現(xiàn)這種情況。

1.2正確計算消火栓充實水柱長度，合理布置消火栓

《高規(guī)》規(guī)定“消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑不應小于10m；建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m?！睂τ诮ㄖ叨炔怀^100m的高層建筑，設計中我們可以根據(jù)水槍最小流量5L/s，水槍噴嘴口徑19mm，查有關設計手冊得出水槍充實水柱長度為11.3m；對于建筑高度超過100m的高層建筑，我們可以調整水槍流量以達到滿足規(guī)范所需要水槍充實水柱長度。而在實際中，高層建筑標準樓層凈高考慮經濟因素一般控制在4.0m以下，如果根據(jù)公式Sk=（H1-H2）/SINα計算水槍充實水柱，當層高取4m，水槍上傾角取45°時，計算Sk為4.24m，遠遠達不到規(guī)范要求，即層高限制了充實水柱的長度。但是，我們可以調整水槍上傾角來達到提高充實水柱長度的目的，因為規(guī)范及有關手冊提出水槍上傾角不應大于60°，并未規(guī)定其下限角度值。筆者通過計算，當層高仍舊取4m，充實水柱取11.3m時，水槍上傾角為14.87°。況且《高規(guī)》有關條文說明解釋道，口徑19mm水槍的充實水柱小于10m時，由于火場煙霧大，輻射熱高，撲救火災有一定困難，所以水槍的充實水柱長度首先應該計算，同時又要滿足《高規(guī)》規(guī)定各種高層建筑水槍的充實水柱下限值。按照水槍充實水柱長度，我們可以確定消火栓保護半徑，但是在設計中我們不能簡單的用保護半徑畫圓來布置消火栓。

1.3高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓

《高規(guī)》規(guī)定“高層建筑消防電梯間前室必須設消火栓”，那么設于前室的消火栓可否保護相鄰部位呢？《高規(guī)》的條文說明對此并沒有具體說明，但是《建筑設計防火規(guī)范》中對“消防電梯前室應設室內消火栓”的條文說明中明確指出：消防電梯前室內消火栓是為便于消防隊員使用消火栓并開辟通路，不能計入總消火栓數(shù)內。因此在設計中我們通常將其視為消防電梯間前室專用，而不保護其余部位。

1.4正確設置消防水池及保證高層建筑兩路供水

通常在高層建筑中，在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進水時，規(guī)范都要求設置消防水池。計算消防水池容積時，應將火災延續(xù)時間內室內各消防用水量之和減去市政進水管的補水量。補水時間可按最長的火災延續(xù)時間計。如果要考慮室外消防用水量或是設置生活、消防共用水池，則還需要補充相應的用水量。當設置生活、消防共用水池時，不能利用建筑物的本體結構做水池池壁以及池底，以防止生活水質污染。對此，《強制性條文》中已經明令禁止。同理，如果高層建筑屋頂設有生活、消防共用水箱，也應滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應該保證不少于2根，如果在接入泵房前就將引入管匯合為一，對消防水池而言，僅為單路供水，存在供水的安全隱患。同時，從消防水泵接入各消防管網的供水管也應保證兩路。

1.5消防水泵出口處的放水閥和穩(wěn)壓回流措施

《高規(guī)》規(guī)定“消防水泵的供水管上應設置DN65的放水閥門”，目的是便于水泵檢查試驗時排水。排水量小時，可直接排至泵房集水池；排水量大時，可排回消防水池。同時，消防水泵出口還需要考慮一定的穩(wěn)壓回流措施。因為在實際使用中，會出現(xiàn)消防水量小于水泵選定流量值的情況，此時水泵揚程遠大于設計值，在無任何回流措施保護下，消防管網壓力過大，容易造成事故。簡單的做法是在供水管上裝設安全穩(wěn)壓閥，在管網超壓時，可以通過回流管泄壓，將回流水排至消防水池；在管網壓力不穩(wěn)定時，亦可穩(wěn)壓。

1.6消防管網布置成環(huán)的問題

高層建筑中一般要求消火栓系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網，在某些大面積的建筑內，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此時我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環(huán)路，立面又形成以立管相連的豎直環(huán)路，這種立體管網對消防供水最為安全。

2.高層建筑自動噴水滅火系統(tǒng)設計

2.1走道噴頭的布置

在高層建筑中，為了美觀往往設有吊頂，隱藏結構梁及各專業(yè)管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方，特別是設置集中空調的高層建筑，結構梁、空調風管以及分層布置的給排水、電力管線等使設有吊頂?shù)淖叩纼艨战档?，若其吊頂形式為悶頂，則其悶頂?shù)膬艨崭叨葮O有可能大于800mm。而《自噴規(guī)范》規(guī)定：“凈空高度大于800mm的悶頂和技術夾層內有可燃物時，應設置噴頭?！?這是我們在設計中容易忽視的地方。由于走道內管道眾多，設計中往往會出現(xiàn)直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設置噴頭數(shù)量（≤8個）的規(guī)定，其次走道內的自噴配水管往往管徑較大，它缺少接小管徑噴頭的管件，在安裝上也有弊病。所以，走道內的噴頭應該從配水支管上接出為宜，在管線的布置上應與暖通、電力專業(yè)密切配合。

2.2高層建筑部分層自噴配水管入口應按要求減壓

新《自噴規(guī)范》規(guī)定：“管道直徑應經水力計算確定。配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規(guī)范》對此并無具體要求。高層民用建筑火災危險等級一般為中危險級，自噴水泵是根據(jù)最高層最不利噴頭工作壓力經過計算而選擇。筆者在近幾次設計中計算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa（最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計），由于自噴水泵的揚程還需考慮建筑高度、水力損失等因素，故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設計時，在自噴水泵揚程的確定上不能一味放大了事，應該在自噴平面布置完畢后通過水力計算校核水泵揚程，并在此基礎上校核底部幾層配水管入口處壓力。

2.3報警閥的進出口均應設置信號閥

新《自噴規(guī)范》要求“連接報警閥進出口的控制閥，宜采用信號閥?！币话阍谒髦甘酒骷皥缶y進口設置信號閥已經是常規(guī)設計，很少遺漏。但規(guī)范要求在報警閥出口也要設信號閥或帶鎖具的閥門，目的是防止誤操作。

2.4消防增壓泵的設置問題

為保證《高規(guī)》或《自噴規(guī)范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值，在高位水箱的水位差不夠的情況下，設計中我們一般在高位水箱處設置消防增壓泵。首先，增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個噴頭的水量；其次，增壓泵的揚程不宜過大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差，規(guī)范要求的靜壓力值減去這個水位差就是增壓泵的最小揚程，所以增壓泵的揚程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚程選的過大，將導致下層管網承壓過高，消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大，均需采取減壓措施，使消防系統(tǒng)復雜化。但是僅靠增壓泵來滿足消防靜壓要求也不合適，因為增壓泵的運行由壓力傳感信號控制向消防系統(tǒng)不斷打水以維持壓力，水泵需要常年頻繁啟停，機件容易損壞。故在條件允許的情況下，與建筑協(xié)商適當抬高水箱位置，利用高位水箱穩(wěn)壓最為穩(wěn)妥；建筑條件實在不允許時，設計選擇帶氣壓水罐的增壓設施亦可。

2.5自噴供水應先通過報警閥

在自噴系統(tǒng)中，自噴水泵是通過報警閥上壓力開關動作給出信號來啟動，水流指示器顯示火災位置，因此自噴供水均應通過報警閥接向管網。特別是從高位水箱或增壓設施接出的自噴供水管，不能像消火栓系統(tǒng)那樣直接接在消防管網上，而必須從報警閥入口接入消防管網中。同理，自噴系統(tǒng)的水泵接合器的引入管也必須通過報警閥接向管網。