北方嚴寒地區(qū)高層建筑消防給水系統(tǒng) 設計與防凍問題分析

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摘要：北方嚴寒地區(qū)冬季，低溫會造成消防設施及給水管網(wǎng)的凍結與損壞，給消防工作帶來極大隱患。故消防給水設施的保溫防凍工作就顯得至關重要。本文筆者對嚴寒地區(qū)高層建筑火災的特點進行深入分析，并列舉幾項高層建筑消防給水系統(tǒng)設計中的抗寒防凍保護措施。

關鍵詞：高層建筑；消防給水；嚴寒地區(qū)；消火栓；保溫防凍

Abstract：The cold northern winter could freeze fire control facilities and water supply network，which brought great risks to the fire service.Therefore，the frost insulation of the fire water supply facilities is very important.In this paper，the writer analyze characteristics of fires in high-rise building in-depth，and give several cold frost protection measures of high-rise building fire water system design.

Key Words：High-rise building Fire control facilities Cold areas Hydrant Frost insulation

引言

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市人口不斷增加，城市用地也愈發(fā)緊張，為了更充分地利用土地資源，高層、超高層建筑逐漸成為了城市建筑的主流。與此同時，家用電器、智能設備等家用電器越發(fā)多樣復雜，加之目前人們大多火災防范意識淡薄，高層建筑的消防給水系統(tǒng)設計工作就顯得尤為重要。而對于我國北方嚴寒地區(qū)的高層建筑，冬季時氣溫遠低于零度，常常會出現(xiàn)消防給水設施及消防給水管道凍結現(xiàn)象，火災一旦發(fā)生，給水撲救工作難以進行，將會造成的極大危害與巨大的經(jīng)濟損失。因此，嚴寒地區(qū)高層建筑的消防給水系統(tǒng)的設計就要考慮并解決這些關鍵問題，保證人們的生命與財產(chǎn)安全。

1 北方嚴寒地區(qū)高層建筑火災的特點

1.1 火災蔓延途徑多且迅速

寒地高層建筑火災蔓延速度之所以非常迅速是由于高層建筑火勢可通過門、窗、吊頂、走廊等途徑橫向蔓延，也能通過橫向的孔洞、管道、電纜橋架蔓延。高層建筑的樓梯間、電梯井、管道井、風道、電纜井等豎向井道多，如果防火分隔處理不好，發(fā)生火災時就好像一座座高聳的煙囪，成為火勢縱向蔓延的途徑，尤其是高級賓館、綜合樓和圖書館、辦公樓等高層建筑，一般室內可燃物較多，一旦起火，燃燒猛烈，蔓延迅速。加之寒冷地區(qū)冬季氣候多干燥，進一步加快了火災蔓延的速度。

1.2人員疏散與救助困難

高層建筑發(fā)生火災時：一是層數(shù)多，聚集人員多，垂直距離長，疏散到地面或其它安全場所的時間長；二是由于各豎井空氣流動暢通，火勢和煙霧向上蔓延快，增加了疏散的難度，我國有些經(jīng)濟較發(fā)達城市的消防部門購置了少量的登高消防車，但大多數(shù)有高層建筑的城市尚無登高消防車，而且其高度也不能滿足安全疏散和撲救的需要；三是火災發(fā)生后由于室內消火栓、自動噴水滅火裝置等消防設施的啟用，地面上會聚集大量的水，而北方嚴寒地區(qū)冬季氣溫均在零度以下，地面上的在水短時間內便會結成一層薄冰，人員疏散時很可能會滑到造成例如踩踏事故等非火災事故的人員及經(jīng)濟損失。

1.3 消防給水設施及給水管網(wǎng)易被凍壞，火災撲救困難

高層建筑發(fā)生火災時，消防滅火面臨著建筑周圍場地狹小，登高限度有限的困難，在這種外部撲救困難的情況下，自救就尤為重要。而在寒冷的冬季，消防給水設施及給水管網(wǎng)在低溫下極易被凍壞，對外部撲救與內部自救的工作造成了嚴重的阻礙，消防工作難上加難。

2 寒地高層建筑消防給水系統(tǒng)設計

2.1室外消火栓給水系統(tǒng)

北方嚴寒地區(qū)，高層建筑室外消火栓一般選用地下式消火栓。盡管在設置時地下消火栓給水管網(wǎng)已經(jīng)架設了保溫層，但這種普通的保溫層在寒地的低氣溫下保溫的功能降低，極易造成消火栓和給水管道的破裂，并出現(xiàn)漏水，嚴重影響火災撲救，造成水資源浪費。因而寒地高層建筑室外地下消火栓的給水管網(wǎng)在設置時要進行合理的深埋，一般要在凍土層以下，并在管道周圍包裹保溫材料。管道要布置成進水管不少于2條的環(huán)狀，管徑不小于100mm。室外消火栓要在高層建筑的周圍均勻布置，距層建筑外墻的距離在5.00—40.00m之間，距路邊的距離也不應大于2.00m。消火栓的數(shù)量則根據(jù)其建筑使用性質、疏散及撲救難度等來進行確定。為了防止消火栓和水泵接合器的凍結，要在使用完畢后對殘留其中的水加以放空清理，避免閥門的凍結。

另外，寒地室外消火栓在設計時，可以根據(jù)實際情況考慮在消火栓的出水口及水泵接合器的入水口處安裝智能保溫裝置，冬季時保溫功能開啟，保證室外消火栓低溫環(huán)境下長時間使用及滅火使用后的盡快修復。結冰期結束后，保溫功能關閉。有效防止水凍結影響設備使用。

圖1 SA100/65型 室外地下式消火栓安裝圖

2.2室內消防給水系統(tǒng)

由于寒地冬季低溫會造成外部消防設施的損壞，因此內部消防給水系統(tǒng)在消防滅火時會起到較溫、熱帶高層建筑更大的作用，嚴寒地區(qū)的室內消防給水管網(wǎng)設計就顯得尤為重要。室內消防給水管網(wǎng)主要分為室內消火栓滅火系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。

2.2.1干式消火栓系統(tǒng)

寒冷地區(qū)非采暖的廠房（倉庫）及其他建筑的室內消火栓系統(tǒng)，可采用干式系統(tǒng)，但在進水管上應設置快速啟閉裝置，管道最高處應設置自動排氣閥。通常做法如下：

（1）在消火栓系統(tǒng)的進水干管上設置干式報警閥，平時干式報警閥常閉，火災時自動開啟，報警閥后的管道充水時間不應大于5min。

（2）在消火栓系統(tǒng)的進水干管上設置電動閥，平時電動閥后為干式管網(wǎng)，當發(fā)生火災時，室內火災探測裝置報警，并同時開啟電動閥充水滅火；試驗或滅火結束后，關閉電動閥并放空管道防凍。參照上述設干式報警閥的干式消火栓系統(tǒng)，其管道充水時間亦不應大于5min。

2.2.2 住宅底部商業(yè)網(wǎng)點室內消火栓防凍措施

住宅底部設置的商業(yè)服務網(wǎng)點，由于每戶網(wǎng)點的面積不超 300m2，倘若消火栓設置在外墻并對外開門，可大大減少消火栓的數(shù)量。寒冷地區(qū)建議在連接此消火栓栓頭的立管底部設置套筒閥門，套筒蓋水平朝外并注有

明顯的啟閉標識，此閥門常閉，滅火時人工開啟。使用完畢后關閉此閘閥，同時打開放水閥門泄水防凍（放水閥門亦應有明顯的啟閉標識），見圖2所示。

2.2.3地下車庫自動噴水滅火系統(tǒng)防凍

嚴寒地區(qū)的地下車庫的氣溫很容易達到0℃以下，這勢必對車庫內的消防系統(tǒng)造成不利影響。通常寒冷地區(qū)地下車庫內自動噴水滅火系統(tǒng)的防凍建議采取以下措施：

（1）地下車庫盡量避免設置露天敞開的采光通風窗井。

（2）采用預作用自動噴水滅火系統(tǒng)時，報警閥前濕式管道的保溫加厚或采用電伴熱保溫。

（3）地下室若設置濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，則在車庫出入口、采光窗井等容易與外界形成空氣對流的部位，設置自限溫電伴熱保溫防凍。

（4）采用防凍濕式系統(tǒng)，使用符合國家和地方有關衛(wèi)生標準的防凍液（與飲用水系統(tǒng)相連須使用甘油和丙二醇防凍液，與非飲用水系統(tǒng)相連可使用工業(yè)防凍液），其與水混合的冰點，所配置防凍液的冰點應低于環(huán)境歷年統(tǒng)計最低溫度，防凍液的密度應校核。

圖2 對外開門的消火栓防凍做法

2.3特殊部位保溫防凍措施

2.3.1屋頂水箱間設施防凍

屋頂高位消防水箱內水體容積較大，一般不易結凍，而水箱間內的增壓穩(wěn)壓泵不經(jīng)常運轉，其與管路均容易結凍造成系統(tǒng)故障。增壓穩(wěn)壓水泵一旦運轉需要散熱，尤其是軸承部位不宜做電伴熱，建議采取以下保溫防凍的措施。

屋頂水箱間外墻必須做保溫處理，檢修門盡量開在冬季非主導風向的部位，并采用密封性能好的有保溫層的門，盡量開小窗采光，水箱、氣壓水罐及管路要做加厚保溫處理，必要時設置自控溫散熱裝置（如電油汀等），保持室內溫度為4℃以上。

2.3.2 消防水池與泵房

寒冷地區(qū)的高層建筑的消防水池多利用地下箱式基礎做為貯水池。且水池始終為儲水狀態(tài)，一旦發(fā)生火災，水池將以最快的速度進行給水。一般情況下這類貯水池的深度都在凍土層下，不易結冰。但由于凍土層被挖開，因而這種保溫效果會有所下降，因而消防水池也要做保溫層，防止消防水池表層的水結冰或凍實造成給水困難。并且要在池內安裝破冰裝置，一旦發(fā)現(xiàn)結冰可及時進行清理。對于極冷地區(qū)的高層建筑其消防水池周圍還應安裝取暖設備，溫度控制在零上幾度左右即可，保證水池內水不凍結。

寒地高層建筑消防水池的有效容積應考慮建筑內所有消防供水設施的水量供給和火災延續(xù)時間內的補水量。一般情況下，消防水泵房與消防水池設在同一層。水泵的出水口位置要加設智能保溫裝置，在冬季時開啟加熱功能，從而避免低溫下水結成冰將出水口堵塞造成水流不通暢甚至堵死。

3 結束語

我國地域遼闊，南北各地氣候與氣溫差異甚大，北方嚴寒地區(qū)的冬季低氣溫情況就給設計工作提出了更多要求?，F(xiàn)行的規(guī)范手冊中雖明確了給排水管道的防凍要求，卻鮮有防凍做法。以上列舉的幾個案例僅供參考，以期共同探討進步。

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作者簡介

黃璇，女，1988-，浙江杭州人，大學本科，工學學士，漢嘉設計集團股份有限公司，助理工程師，從事給水排水工程設計