高層建筑消防給排水設(shè)計(jì)分析

宋超

（濟(jì)寧市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)寧 272000）

0 前言

我國人口眾多，城市規(guī)模大，高層建筑在近年層出不窮，其消防問題也隨之產(chǎn)生，如何選擇適宜的消防系統(tǒng)也是受到了研究人員的廣泛關(guān)注。利用科學(xué)技術(shù)對(duì)高層建筑的消防進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其具備完善的給排水消防系統(tǒng)，解決消防問題，對(duì)推進(jìn)我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。

1 建筑物火災(zāi)主要應(yīng)對(duì)措施

1.1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

20世紀(jì)40年代，美國發(fā)明了首個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。其主要是利用溫度感應(yīng)裝置，在經(jīng)過將近百年的研究發(fā)展后，溫度感應(yīng)裝置的敏捷性和準(zhǔn)確性都得到大幅提升。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理是：在發(fā)生火情時(shí)，報(bào)警裝置感應(yīng)器能夠及時(shí)感受到周圍環(huán)境溫度、煙霧量等變化，通過感應(yīng)裝置將火災(zāi)轉(zhuǎn)換為報(bào)警信號(hào)，火災(zāi)報(bào)警控制器得到報(bào)警信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行分析處理，當(dāng)確認(rèn)其為火災(zāi)時(shí)，報(bào)警裝置將信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，通知警告樓內(nèi)人員。同時(shí)將信號(hào)傳遞給消防滅火系統(tǒng)，啟動(dòng)滅火裝置，控制火災(zāi)火情。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)并不具備滅火功能，其主要是感受并傳遞火災(zāi)信號(hào)，將其傳遞給滅火系統(tǒng)。所以其只有與滅火裝置連用，才能達(dá)到消滅火災(zāi)的目的。

1.2 防火分區(qū)系統(tǒng)

由耐火性材料組建而成的耐火性分區(qū)系統(tǒng)，可以用來控制火情蔓延。該系統(tǒng)的主要構(gòu)造為防火門、防火卷簾、防火墻等。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火情被火災(zāi)感受器感應(yīng)到，防火門和防火卷簾等裝置根據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)操作。這樣能夠使火災(zāi)控制在某一特定范圍內(nèi)，防止火災(zāi)的擴(kuò)大。防火分區(qū)系統(tǒng)能夠有效抑制火災(zāi)的蔓延，也方便消防人員進(jìn)行滅火。綜上所述，防火分區(qū)系統(tǒng)只能夠減緩火勢(shì)的蔓延趨勢(shì)，并不能夠消滅火情，其也必須通過與其他的滅火系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合使用，當(dāng)火勢(shì)將隔離裝置燒毀后，火勢(shì)會(huì)向其他區(qū)域進(jìn)一步蔓延。

1.3 消火栓滅火系統(tǒng)

消火栓滅火系統(tǒng)是我國最基本的滅火系統(tǒng)，在建筑物中都應(yīng)具備。消火栓滅火系統(tǒng)首先要具備兩種必備條件：①消火栓相應(yīng)設(shè)備；②使用消火栓的消防人員。消火栓滅火系統(tǒng)一般是在火災(zāi)發(fā)生15min后進(jìn)行使用的滅火系統(tǒng)，在發(fā)生火情4min內(nèi)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)；樓內(nèi)人員進(jìn)行報(bào)警電話需要約2.5min；消防隊(duì)員出警需要大約1min；剩下時(shí)間是消防隊(duì)員進(jìn)場(chǎng)以及實(shí)施消防滅火措施。這幾個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，每個(gè)環(huán)節(jié)都必須節(jié)省時(shí)間，加快速度。一旦時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)造成火勢(shì)蔓延，導(dǎo)致救火失敗。大量實(shí)例證明，只有消防隊(duì)員在15min內(nèi)進(jìn)行完以上操作才會(huì)對(duì)火災(zāi)進(jìn)行有效控制，時(shí)間是影響消火栓滅火系統(tǒng)效果的重要因素。此外，建筑物的防火裝置以及建筑物中可燃物的多少都是影響消火栓滅火系統(tǒng)效果的因素。

1.4 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由英國研制而成，經(jīng)過不斷的改革發(fā)展，已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的滅火系統(tǒng)。

自動(dòng)滅火裝置在建筑物中應(yīng)用廣泛，在歐美一些發(fā)達(dá)國家中規(guī)定，所有建筑必須安裝自動(dòng)滅火裝置，我國近年來也在逐步完善自動(dòng)噴水裝置的裝配。自動(dòng)噴水滅火裝置具有以下特點(diǎn)：

自動(dòng)噴水系統(tǒng)能夠?qū)⒒馂?zāi)情況與噴水滅火裝置連用在一起，在探測(cè)到火災(zāi)情況時(shí)，噴水系統(tǒng)能夠自動(dòng)開啟用來撲滅火災(zāi)，根據(jù)火勢(shì)大小能夠決定開啟噴水設(shè)備的多少。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)制作成本較低，但其能夠?qū)⒒馂?zāi)控制在剛起勢(shì)的階段，并且其滅火用水量較少，成功率較高，所以高層建筑中往往多使用自動(dòng)噴水系統(tǒng)作為滅火裝置。

自動(dòng)噴水滅火裝置優(yōu)點(diǎn)：

（1）自動(dòng)噴水滅火裝置能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)火情，并自動(dòng)開啟噴水設(shè)備，不需要人工操作，這樣能夠?qū)z測(cè)火情和噴水滅火融合于一身，在火災(zāi)發(fā)生初期通過連用滅火設(shè)施進(jìn)行滅火操作，把火災(zāi)控制在開始階段，能夠大大減少財(cái)產(chǎn)損失和人力的消耗[4]。

（2）節(jié)約時(shí)間：自動(dòng)噴水系統(tǒng)能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)火情，第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，告知樓內(nèi)人員，以便采取及時(shí)的處理措施。將樓內(nèi)人員進(jìn)行安全撤離，并撥打火災(zāi)報(bào)警電話，通知消防人員到場(chǎng)。節(jié)約了時(shí)間且大大的提高了救援的效率，能夠及時(shí)有效的控制火情[5]。

（3）能夠有效控制火災(zāi)蔓延：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)噴水系統(tǒng)能夠?qū)婎^打開，向著著火區(qū)域進(jìn)行噴灑水措施，降低了火災(zāi)區(qū)域的溫度，能夠同時(shí)起到防火分離的作用[6]，便于將火情控制在該區(qū)域，防止火情蔓延。

（4）無時(shí)無刻防護(hù)：自動(dòng)噴水系統(tǒng)的監(jiān)控裝置和噴水裝置如同24h的哨兵一般，時(shí)時(shí)刻刻的監(jiān)測(cè)火情，一旦發(fā)生火災(zāi)，能夠及時(shí)的采取措施進(jìn)行噴水滅火措施。大大節(jié)省了人力，也節(jié)約了一部分的費(fèi)用投入。

（5）節(jié)約了水資源：自動(dòng)噴水系統(tǒng)的滅火原理是將火災(zāi)控制在火災(zāi)初期，大量的事故撲救證明，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)滅火成功的概率達(dá)到了90%以上，其用水量較少，不需要開啟消防水泵就能夠?qū)⒒馂?zāi)控制住，甚至完全消滅。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的用水里量在1m3左右。

2 高層建筑主流消防系統(tǒng)

2.1 消防給水系統(tǒng)

消防給水系統(tǒng)就是指使用水源進(jìn)行滅火操作，消防給水系統(tǒng)分為兩種，都是上文中所提到的。①消火栓滅火系統(tǒng)；②自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。在建筑物中自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是全球公認(rèn)的高效滅火系統(tǒng)，能夠?qū)⒒馂?zāi)控制在初期階段。而消火栓滅火系統(tǒng)是經(jīng)歷時(shí)間最長(zhǎng)，使用操作簡(jiǎn)單的滅火方式，目前在高層建筑中做出了規(guī)定，必須設(shè)置室內(nèi)和室外兩種消火栓給水系統(tǒng)，用來保證消防安全。

2.2 氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)的滅火原理是使用惰性氣體，惰性氣體能夠使可燃物與氧氣隔離，能夠?qū)σ后w及可溶性固體發(fā)生的火災(zāi)有良好的控制效果。氣體能夠不受空間約束，達(dá)到火災(zāi)的任何部位，特別是在由電力問題發(fā)生的火災(zāi)時(shí)，氣體滅火系統(tǒng)是首選方案。一般氣體滅火裝置安裝在圖書館、配電室、計(jì)算機(jī)房等不易用水來進(jìn)行滅火的區(qū)域。

3 高層建筑給水系統(tǒng)形式

3.1 按不同壓力分

（1）常高壓消防給水系統(tǒng)

常高壓給水系統(tǒng)是在何時(shí)都能夠保持消防系統(tǒng)的要求，發(fā)生火情時(shí)，樓內(nèi)人員能夠使用消火栓進(jìn)行滅火操作，在高壓消防系統(tǒng)中，保證管道中水壓達(dá)到最大，保證充實(shí)水柱的水頭要大于10m。常高壓消防給水系統(tǒng)需要的水壓一直較大，耗費(fèi)的能源較多。

（2）低壓消防給水系統(tǒng)

低壓消防給水系統(tǒng)內(nèi)水壓較低，只要將最不利點(diǎn)水頭壓力達(dá)到0.10MPa即可。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防員開室外的消火栓，把消防車和室外的消火栓進(jìn)行連接，將水加到消防車?yán)锖笾苯舆M(jìn)行加壓滅火，也可以將消防車連接水泵接合器，把水引入室內(nèi)的管網(wǎng)。低壓消防給水系統(tǒng)的使用較少，通常在水壓不夠的地方使用。

（3）臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)

臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)需要設(shè)置消防泵，因準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)管道中水的壓力、流量不符合滅火要求，因此，有火情時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)開啟消防泵，使管網(wǎng)中水的壓力和流量達(dá)到消防滅火所需要求。一旦發(fā)生火災(zāi)，現(xiàn)場(chǎng)的人員可通過使用消火栓進(jìn)行滅火。臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)能夠達(dá)到很好的滅火效果，也具有一定的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛使用。

與此同時(shí)通知消防泵控制箱開啟消防泵和啟動(dòng)聲、光報(bào)警信號(hào)告知消防控制室。初期由高位水箱供水，而消防泵開啟后，由消防泵開始供水進(jìn)行滅火。

3.2 按服務(wù)范圍分

（1）區(qū)域集中消防給水系統(tǒng)

近年來，高層建筑發(fā)展很快，所以出現(xiàn)了一種區(qū)域集中消防給水系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中采用一個(gè)消防泵房、消防水池滿足多幢建筑的消防給水要求，可節(jié)省大量投資，便于集中管理，但因其安全可靠性較低，不適合應(yīng)用在多發(fā)地震地帶。區(qū)域集中消防給水系統(tǒng)適合地理位置穩(wěn)定的區(qū)域，能夠較大地節(jié)省消防費(fèi)用的支出投入[7]。

（2）獨(dú)立給水系統(tǒng)

獨(dú)立消防給水系統(tǒng)是將每個(gè)建筑物中都安裝一個(gè)獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠達(dá)到獨(dú)立、互不干擾的特點(diǎn)，滅火的效率也較高。但是獨(dú)立設(shè)置的成本較高，管理人員在后期維護(hù)的投入也較大。所以獨(dú)立給水系統(tǒng)一般使用的較少，除非在多發(fā)地震地帶，其有一定的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

本文主要通過介紹高層建筑中的消防系統(tǒng)的特點(diǎn)，以及講解幾種消防措施來提高人們對(duì)于消防系統(tǒng)的理解。并提出在火災(zāi)初期進(jìn)行火情控制是對(duì)高層建筑火災(zāi)控制的必要條件。其次通過介紹高層建筑的消防系統(tǒng)分類，對(duì)消防系統(tǒng)的使用及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的介紹，希望能夠?qū)ξ覈ㄖ涝O(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。