高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計淺析

武龍

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展越來越快，城市工業(yè)化、現(xiàn)代化節(jié)奏也不斷加快，高層建筑憑借著有效解決城市土地短缺的重要方式而得到了極大程度發(fā)展。但從消防安全來說，受建筑物高度較高，其一旦發(fā)生火災(zāi)，就會遭遇火災(zāi)蔓延速度快以及人員疏散困難等多種問題，從而引發(fā)嚴(yán)重的后果。所以，高層建筑的防火設(shè)計至關(guān)重要，因此需要設(shè)計人員根據(jù)建筑特點進(jìn)行合理的設(shè)計，而消防給水系統(tǒng)設(shè)計是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這是因為其能夠在有效撲滅火災(zāi)或減小火勢情況下為保障人們生命財產(chǎn)安全提供重要支撐。由此可見，做好高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計具有極其重要的現(xiàn)實意義。另外，高層建筑存在人員疏散困難、安全隱患多的問題，難免給滅火帶來不便之處。因此，相關(guān)的設(shè)計人員有必要對高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計問題展開探討，來解決高層建筑滅火方面的難題，為人民生命財產(chǎn)安全提供保障，基于此，本文通過介紹高層建筑消防給水系統(tǒng)并對高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計要點進(jìn)行了概括總結(jié)，從而更好地確保高層建筑的使用安全，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；消防給水系統(tǒng)；設(shè)計要點

中圖分類號：TU976.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0253-02

引言

高層建筑指的是建筑高度在27m以上住宅以及高度在24m以上的倉庫，非單層廠房以及其他民用建筑。由于高層建筑層數(shù)較高所以在一定程度上加大了防火工作的難度，在當(dāng)前高層建筑中一大安全隱患便是火災(zāi)隱患。而就目前看來消防云梯所能達(dá)到高度最高為100m，如若大于100m，則致使消防能力無法到達(dá)，難以借助外部力量來開展救援工作，而僅能通過自救的方法來保障安全。所以便要求高層建筑給排水具有合理性與可靠性，這對于確保高層建筑安全發(fā)揮了極為關(guān)鍵作用。

1.室外消防給水管網(wǎng)的設(shè)計

在設(shè)計室外消防給水系統(tǒng)時，為保證消防給水安全，需要科學(xué)、合理的進(jìn)行消防給水管網(wǎng)的設(shè)計。一般來講，高層建筑室外消防管網(wǎng)的給水管需要采取環(huán)狀形式設(shè)計布置，并且確保進(jìn)水管至少有兩條，在此基礎(chǔ)上，還要從不同的管道引入進(jìn)水管，從而避免兩條管道同時發(fā)生故障，在這樣的設(shè)計形式下，即使一條管道發(fā)生故障，消防人員還能使用另一條管道滅火，所以能為建筑的安全使用提供重要保證。其次，室外消防給水管網(wǎng)設(shè)計中管道選取上，為了確保消防滅火效果，我們應(yīng)必須要將管道用水量情況予以明確下來，以此合理進(jìn)行管道直徑大小的選擇。就目前來看，室外消防給水管道的直徑不應(yīng)超過100mm。并開展管網(wǎng)布設(shè)中我們必須把環(huán)狀管網(wǎng)予以獨立分段，因而為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們要使用大量的消火栓設(shè)備進(jìn)行獨立段的劃分，而每個獨立段擁有的消火栓數(shù)量不應(yīng)超過五個。此外，在設(shè)計消防給水管網(wǎng)時，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行管道的設(shè)計，從而確保管道的使用安全。

2.消防水池的設(shè)計

在高層建筑內(nèi)，往往設(shè)有大容量的消防水池。在平時其作用在于儲藏水資源，但如果不幸出現(xiàn)火災(zāi)時高層建筑消防滅火系統(tǒng)便可使用其所貯之水進(jìn)行滅火。按照規(guī)范規(guī)定，在室外消防用水能夠由室外給水管網(wǎng)供給時，消防水池容量必須要達(dá)到火災(zāi)延續(xù)中滅火用水需求，而在室外給水管網(wǎng)水壓不足時，消防水池的有效容積需要同時滿足室內(nèi)消防和室外消防的用水量要求。所以，在設(shè)計消防水池時，為了保證室內(nèi)外供水的及時性和安全性，需要合理進(jìn)行消防水池的有效容積的設(shè)計。具體來講，就是需要考慮市政供水壓力，然后適當(dāng)進(jìn)行消防水池容積的設(shè)計。比如在市政供水壓力充足的情況下，室外給水管網(wǎng)便可以達(dá)到滅火用水所需，在這種情況下水池容量就不需要考慮室外消防用水量，所以就可以適當(dāng)減小消防水池的容積。而當(dāng)市政供水壓力不足或者不穩(wěn)定時，此時就需要增大消防水池的容積，從而在保證室內(nèi)消防用水量的同時滿足室外消防用水需求。就目前來看，高層建筑的消防水池一般設(shè)在地下室，從而緩解城市用地緊張的問題。

3.室內(nèi)消火栓的設(shè)計

在設(shè)計室內(nèi)消火栓時，需要進(jìn)行其所需要的安全設(shè)施的設(shè)置。高層建筑室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)備較多，包含消火栓箱、消防水帶、水槍、水泵接合器等。為了確保室內(nèi)消火栓能夠滿足滅火所需，我們在其選擇上必須要充分結(jié)合滅火功能、火災(zāi)預(yù)測與類型等實際進(jìn)行確定。而消火栓的布置關(guān)系到火災(zāi)能否得到及時控制和撲救，所以室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達(dá)到任何部位的要求。室內(nèi)消火栓宜按直線距離計算其布置間距，消火栓的布置間距不應(yīng)大于30.0m。在布置時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合規(guī)范要求以及建筑平面具體情況來進(jìn)行布置。然而值得一提是在布置消火栓箱時應(yīng)盡可能避免在人流量較大的區(qū)域，以確保消火栓的使用不受到影響。不僅如此，在布置消火栓箱時也應(yīng)當(dāng)避免設(shè)置于樓梯間入口處，進(jìn)而防止在人群疏散過程中受到影響。不僅如此，在設(shè)計時還可將消火栓箱設(shè)置為暗裝或半暗裝的方式，以降低樓梯間的使用空間。而且還應(yīng)當(dāng)在方便取用的地點，如走道，樓梯間等地點設(shè)置消火栓箱以方便消防人員的使用。水泵接合器主要用于連接消防管網(wǎng)以及消火栓，并結(jié)合室內(nèi)消防用水量來確定其數(shù)量，一般情況下都是按10L/s-15L/s計算水泵接合器的給水流量。

4.自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計

結(jié)合實踐來看，自動噴水滅火系統(tǒng)由灑水噴頭、報警閥組、水流指示器、壓力開關(guān)、末端試水裝置等組件以及管道、增壓供水等構(gòu)成。其作用在于火災(zāi)出現(xiàn)后可以第一時間進(jìn)行噴水及進(jìn)行警報。與此同時自動噴水滅火系統(tǒng)在同步聯(lián)動別的消防設(shè)備后，一旦發(fā)生火災(zāi)能夠在初期獲取較好的滅火效果。自動噴水滅火系統(tǒng)僅在人員密集、不易疏散、外部增員滅火與救生較困難的火災(zāi)危險性較大的場所中設(shè)置。

在對自動噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的設(shè)計時，要對其布設(shè)噴頭的一項重要依據(jù)便是噴水半徑，其表示一個經(jīng)濟(jì)數(shù)值，以確保在運行噴頭過程中不會產(chǎn)生空白沒被覆蓋，同時亦不會存在許多重復(fù)覆蓋的面積。其和危險等級的工作壓力，噴頭特點以及強(qiáng)度相關(guān)。在實際設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑平面情況來布置噴頭，并于噴水半徑范圍內(nèi)采取平行四邊形、矩形以及正方形等方式。有別于噴頭的計算半徑，噴水半徑是Y-lt算半徑為基礎(chǔ)，將噴水受熱條件、均勻程度、強(qiáng)度以及適時開放考慮在內(nèi)，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求所得到的數(shù)值。但是因為其他因素極易影響到噴頭的布置，通常來說不可以依照一個固定距離來布置噴頭，相同建筑內(nèi)，就算是同一防火分區(qū)或同一層也不會依照同一間距來布設(shè)。此外，作為土建設(shè)計，不同于裝修設(shè)計，需要給二次裝修留下有余地，噴頭間距不宜按規(guī)范規(guī)定的最大距離要求設(shè)置，而且實際上這么做也不易達(dá)到規(guī)范要求的噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性。因此，在設(shè)計時必須根據(jù)工程實際情況，按設(shè)計選定的噴水強(qiáng)度、噴頭的流量系數(shù)、工作壓力確定，并考慮噴頭的受熱條件和開放時間，在滿足規(guī)范要求的噴頭強(qiáng)度條件下，按噴頭的實際工作壓力，結(jié)合建筑分隔與結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)靈活布置。在布置中，噴頭間距不應(yīng)是個定數(shù)，應(yīng)根據(jù)所在位置的條件來定，最終目的還是保證噴水強(qiáng)度和噴水的均勻性及適時開放。

5.增減壓措施的采取

在火災(zāi)發(fā)生的最初階段，消防所需水源來自于消防水箱，而消防水箱如果無法滿足消火栓的靜水壓力要求，就需要設(shè)置消防增壓穩(wěn)壓設(shè)施。具體來講，就是進(jìn)行穩(wěn)壓泵或氣壓給水設(shè)備的設(shè)計，從而采取局部自動增壓方式解決水壓不足問題。其中，穩(wěn)壓泵的體積相對較小，所以在管理和維護(hù)方面具有一定的優(yōu)勢。但在實際使用的過程中，長時間啟動設(shè)備容易導(dǎo)致設(shè)備損壞，而氣壓給水設(shè)備具有水泵啟動次數(shù)少和壓力穩(wěn)定的優(yōu)勢，但是體積相對較大，使用成本也較高。所以，還需要根據(jù)工程實際情況進(jìn)行增壓穩(wěn)壓設(shè)施的設(shè)計。在實際應(yīng)用消防給水系統(tǒng)的過程中超壓問題也常常存在，所以，設(shè)計人員還要采取一定的措施預(yù)防系統(tǒng)超壓問題的出現(xiàn)，從而避免系統(tǒng)出現(xiàn)消火栓漏水和自動噴水系統(tǒng)滅火效果差等問題。一方面，設(shè)計人員應(yīng)該分別設(shè)置消火栓系統(tǒng)和自動噴水系統(tǒng)，從而滿足兩個系統(tǒng)各自的壓力要求。另一方面，可以使用流量揚程曲線平緩的水泵，從而將系統(tǒng)的超壓保持在允許范圍內(nèi)，而在火場需要超出設(shè)計流量的用水量時，由于該水泵穩(wěn)定性較強(qiáng)，所以也能夠使系統(tǒng)擁有充實的水柱。再者，設(shè)計人員可以設(shè)計多臺水泵為系統(tǒng)供水，并且根據(jù)水量大小進(jìn)行水泵的選擇。具體來講，就是在水流量較小時，使用一臺水泵供水，而在水流量較大時，則可以使用多臺水泵聯(lián)合供水。此外，設(shè)計人員需要合理進(jìn)行系統(tǒng)管網(wǎng)的豎向分區(qū)。具體來講，就是適當(dāng)進(jìn)行分區(qū)給水壓力值的降低，并且采取相應(yīng)的減壓措施，而根據(jù)系統(tǒng)壓力，可以將消火栓給水系統(tǒng)劃分成多個區(qū)域，并且根據(jù)壓力要求使用不同的水泵機(jī)組。

6.高層建筑消防給水方式的選擇

消防給水方式的選擇是高層建筑物消防系統(tǒng)設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，決定著消防系統(tǒng)的成與敗。我國的高層建筑物消防技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，設(shè)計師可以選擇的給水方式也日益增多。建筑物的消防給水方式一般取決于建筑物的高度，分界點分別為50m、70m、130m和200m。下文將詳細(xì)分析不同高度建筑物的消防給水方式的不同選擇。

6.1不分區(qū)給水方式

一般來說，當(dāng)建筑物的高度低于70m時，消防給水方式為不分區(qū)的給水方式，即消火栓給水系統(tǒng)單獨為一個分區(qū)。這種給水方式會在屋面設(shè)置消防水箱和消防水泵，而值得注意的是這個高度所設(shè)的消防水泵的揚程一般只有50m-100m，這就是上文所提及到的為什么50m為一個分界點。當(dāng)建筑物高度超過50m時，接近消防水泵的揚程，這將增加撲滅火災(zāi)的不確定性。另一方面，當(dāng)建筑物高度不超過50時，其消防給水方式大多以系統(tǒng)簡單為主，同時設(shè)備簡潔，對管道的材料和各種設(shè)備的耐壓性要求較高。因此，在日常的消防設(shè)計里，為體現(xiàn)“自救為主，外救為輔”的消防設(shè)備安裝原則，建筑物高度為50m以下的將會采取不分區(qū)的消防給水方式。

6.2分區(qū)給水方式

建筑物高度為70m-130m時，可采取有兩個豎向分區(qū)的分區(qū)給水方式。這種給水方式包括串聯(lián)和并聯(lián)分區(qū)供水兩種模式。分區(qū)給水方式設(shè)備比其他類型的消防給水方式多了豎管設(shè)備，因此造價也比其他給水方式高，占地面積變大，大部分建筑物都不采用這種給水方式。但在某些舊式的高層建筑中仍會采用，例如花園酒店等。同時，這種消防給水方式的每個分區(qū)的消防水泵單獨運行，提高了消防系統(tǒng)的可靠性。分區(qū)給水方式分為兩大類：減壓供水方式和并聯(lián)供水方式。當(dāng)建筑高度為70m.130m時，可采用兩個豎向分區(qū)的消防給水方式或并聯(lián)分區(qū)供水方式。上面提到的兩種給水方式是現(xiàn)時我國高層建筑物使用率比較高的崢。以下是減壓閥分區(qū)給供水方式、式和串聯(lián)分區(qū)供水方式的詳細(xì)介紹。

6.3聯(lián)分區(qū)供水方式

減壓閥給水方式是我國消防給水技術(shù)發(fā)展得最為迅速的，其設(shè)備主要包括室內(nèi)設(shè)立的水箱和消防水泵，消防水泵的揚程一般為100m-170m。這種給水方式能夠迅速發(fā)展并廣為民用是因為這種給水方式所用的水泵機(jī)組較少，因此泵房占地面積變小，有利于設(shè)計和施工，給水系統(tǒng)也變得簡單，便于使用，造價也有所降低。值得一提的是，當(dāng)使用減壓閥替代減壓水箱的時候，可以減少建筑面積，節(jié)約工程的投資和簡化給水系統(tǒng)，因此建筑高度為70m-130m的建筑物比較適宜采取這種供水方式。

6.4并聯(lián)分區(qū)供水方式

這種供水方式的消防水箱主要設(shè)于高區(qū)和低區(qū)，這兩個分區(qū)的消防水箱都可獨立給水，水質(zhì)要求并沒有減壓閥分區(qū)給水方式那么高，安全性能較好。要注意的是這種供水方式的消防水箱的分區(qū)不可超過三個，以免安全系數(shù)有所下降，但允許建筑物設(shè)置高位水箱。和減壓給水方式相比，由于在低區(qū)增設(shè)了一個消防水箱，設(shè)備的占地面積有所增加，造價也提高了”。盡管如此，并聯(lián)分區(qū)供水方式可根據(jù)實際情況靈活增減水泵數(shù)量，便于設(shè)計和安裝施工，因此，在日常設(shè)計中，這種給水方式也是首選方案之一，多用于建筑高度為當(dāng)建筑物高度為130m-250m時，消防水泵的揚程容易會過高，安全性能降低，這時高區(qū)供水可采用串聯(lián)分區(qū)供水方式。

7.結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、火災(zāi)載荷大、撲滅難度大以及損失強(qiáng)等危害性，為此這就要求我們必須做好其消防給水系統(tǒng)設(shè)計工作。以上僅是本人在實際工作中的一些體會，提出來與同行們共同研討，有不妥之處敬請批評指正。