高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

陳振華

摘要：高層建筑作為現(xiàn)代城市發(fā)展進(jìn)步的標(biāo)志，隨著社會(huì)發(fā)展，建筑高度不斷增高，很容易影響消防給水系統(tǒng)的運(yùn)行。而高層建筑隨著社會(huì)發(fā)展將越來(lái)越多，若不能解決高層建筑消防給排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)潛藏安全隱患，難以保障高層建筑內(nèi)居民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。因此，本文針對(duì)高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，希望能夠結(jié)合高層建筑需求，探討解決給水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，從而構(gòu)建安全環(huán)境，在保障大眾安全的同時(shí)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與建筑行業(yè)共同發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防給水系統(tǒng);設(shè)計(jì)研究

建筑行業(yè)發(fā)展極為迅速，近些年，為緩解城市用地緊張的問(wèn)題，提高經(jīng)濟(jì)效益，高層建筑發(fā)展迅速。在高層建筑建設(shè)完成后，需要在高層建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，以保證給水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，能夠在火災(zāi)初期對(duì)火災(zāi)蔓延加以管控。雖然，近些年研究出多種新型滅火器與滅火劑，但是，水作為撲救火災(zāi)的主要滅火劑，不僅價(jià)格低廉且有效，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)角度還是安全角度考量，都應(yīng)充分重視給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。在高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)合理設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，并根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理之處加以優(yōu)化，從而以最小代價(jià)，取得最佳防火效果。

1 城市高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜

通常來(lái)說(shuō)，高層建筑樓體較高，每一層住戶較多，且建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜。住戶多、疏散距離長(zhǎng)，基于高層建筑的這些特點(diǎn)，火災(zāi)管控難度勢(shì)必增大。因此，在高層建筑發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，只能借助高層樓梯進(jìn)行逃生，但是，由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多逃生樓梯位于建筑物兩端，而部分高層建筑回廊較長(zhǎng)，難以在短時(shí)間內(nèi)跑到回廊兩端。再加上，火災(zāi)伴隨濃煙，降低了建筑內(nèi)部的可見度，在火災(zāi)中驚慌失措的群眾，很難找到準(zhǔn)確位置，到達(dá)安全通道。

2 城市高層建筑火災(zāi)撲救存在的問(wèn)題

2.1存在盲點(diǎn)與水壓不穩(wěn)定問(wèn)題

國(guó)內(nèi)消防的云梯多在50米至70米左右，對(duì)于高層建筑火情管控難度大，大部分城市的高層建筑，甚至早已超過(guò)100米[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅200米以上的高層建筑竣工數(shù)量已經(jīng)超過(guò)140多座，今后還將更多。因此在火災(zāi)防控方面，已經(jīng)出現(xiàn)了火災(zāi)管控的盲點(diǎn)，增大了火災(zāi)防范的管控難度。此外，由于整體建筑高度較高，火災(zāi)在蔓延過(guò)程中，很容易受到高層建筑內(nèi)部氣壓與風(fēng)壓等多種因素的影響，從而加快火災(zāi)蔓延速度。高層建筑內(nèi)部的電梯、梯井與排風(fēng)管，會(huì)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，促使空氣流速增加，從而為高層建筑內(nèi)部火災(zāi)蔓延提供助燃。再加上水壓不穩(wěn)定，高層建筑內(nèi)部增壓困難，這些因素如不能得到解決，都會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大火災(zāi)危害，威脅高層建筑居民生命健康與財(cái)產(chǎn)安全。

由于高層建筑整體較高，且火災(zāi)蔓延方向與群眾逃生的方向相反，一旦高層建筑消防給水系統(tǒng)不能穩(wěn)定供水，將難以遏制火災(zāi)蔓延，不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)造成人員傷亡問(wèn)題。絕大部分高層建筑，建筑的居民用水，需要經(jīng)過(guò)水泵進(jìn)行加壓，否則難以維持高層建筑基本供水。而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，要想控制火災(zāi)，降低火災(zāi)蔓延速度，或是撲滅火災(zāi)，對(duì)用水量需求高達(dá)300L/S[2]，而普通的水泵，其供水量?jī)H能達(dá)到100L/S[3]，可見普通水泵難以達(dá)到高層建筑基本防火給水要求。

2.2建筑內(nèi)部給水管道耐火性差

在火災(zāi)出現(xiàn)后，很容易影響給水管道，使高層建筑給水管道受熱變形，進(jìn)而導(dǎo)致供水故障問(wèn)題出現(xiàn)，降低供水能力。而消防車在高層建筑火災(zāi)撲救中，消防水帶需要穩(wěn)定壓力，對(duì)耐壓要求較高，而高層建筑水壓難以達(dá)到消防水帶要求，最終導(dǎo)致火災(zāi)不斷蔓延，出現(xiàn)大量人員傷亡。此外，部分高層建筑，在日常管理工作中，對(duì)于消防設(shè)備維護(hù)管理力度不足，很多消防設(shè)備由于閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，甚至出現(xiàn)老化、磨損與過(guò)期等問(wèn)題，這些存有不同問(wèn)題的消防設(shè)備與給水系統(tǒng)，難以在高層建筑火災(zāi)中發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值與作用。與此同時(shí)，由于高層建筑施工單位不統(tǒng)一，在高層建筑施工中，如果沒(méi)有遵循規(guī)范要求，合理設(shè)置高層建筑消防給水系統(tǒng)，也將增加高層建筑防火設(shè)備與給水系統(tǒng)維護(hù)難度，從而導(dǎo)致高層防火設(shè)備與給水系統(tǒng)處于失效狀態(tài)。

2.3高層建筑給水系統(tǒng)有待完善

在火災(zāi)撲救過(guò)程中，常應(yīng)用兩種方式：其一，火災(zāi)撲救人員，在建筑外部給水，降低著火建筑的溫度，進(jìn)行火災(zāi)撲救工作，但是，受到供水壓力的影響，高噴消防車供水也有很大的局限性，很難達(dá)到著火層的供水要求，特別是近幾年發(fā)生的幾起高層建筑外墻保溫著火，就存在典型的供水問(wèn)題。其二，依靠建筑內(nèi)部消防給水系統(tǒng)，借助自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水泵結(jié)合器接力供水等系統(tǒng)，對(duì)溫度較高區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)灑水，從而達(dá)到高層建筑滅火的目的。但是，對(duì)上述兩種滅火方式進(jìn)行分析，外部滅火主要依靠人力，從外部為高層建筑降溫，此種方式相對(duì)完善且專業(yè)。而高層建筑內(nèi)部消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，不僅要解決供水問(wèn)題，更要合理優(yōu)化給水系統(tǒng)。但是，由于高層建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)分布不完善，給水裝置難以實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋，從而阻礙火災(zāi)撲救工作的開展。因此，需要集中更多專業(yè)人員，合理設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，從而解決高層建筑內(nèi)部給水滅火難等問(wèn)題，提升高層建筑給水系統(tǒng)滅火能力，為大眾構(gòu)建安全的生活環(huán)境。

3 高層建筑消防給水系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)研究

3.1消防給水系統(tǒng)之消火栓設(shè)計(jì)

消火栓作為高層建筑消防給水系統(tǒng)的常見部分，高層建筑內(nèi)部消火栓主要為兩種形式，其一，為消防車提供供水，在高層建筑外部。因此，在高層建筑外部消火栓設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合高層建筑實(shí)際滅火需求，以及保護(hù)半徑與水資源利用等實(shí)際情況，合理設(shè)置高層建筑室外消火栓，確保建筑外部供水能夠覆蓋高層建筑的全范圍。其二，為高層建筑內(nèi)部設(shè)置室內(nèi)消火栓，在室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合高層建筑垂直高度，合理設(shè)置消火栓數(shù)量、供水壓力、消防水帶的選型配置等，并確保同一樓層中，有兩個(gè)消火栓或是消防水帶，能夠達(dá)到樓層內(nèi)任意角落，實(shí)現(xiàn)無(wú)死角給水。

同時(shí)，在消火栓設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)將室內(nèi)消火栓設(shè)置在前室或者走廊等明顯位置，確保消防救援人員與樓內(nèi)居民或公共建筑的內(nèi)部員工，能夠在第一時(shí)間內(nèi)找到室內(nèi)消火栓，并利用消火栓撲救初期火災(zāi)，控制高層建筑火災(zāi)蔓延，并在物業(yè)管理部門或公共建筑管理單位的共同指導(dǎo)下，經(jīng)常開展消防演練，達(dá)到著火不驚不慌的目的。在高層建筑內(nèi)部合理設(shè)置室內(nèi)消火栓，對(duì)于住戶來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)火災(zāi)撲救培訓(xùn)，能夠合理運(yùn)用消火栓與多種滅火設(shè)備，在火災(zāi)初期，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行管控。對(duì)于消防工作者來(lái)說(shuō)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)，使用消防設(shè)備，對(duì)于云梯不能到達(dá)的地方，進(jìn)行火災(zāi)撲救工作，緩解高層廊道過(guò)長(zhǎng)，遏制火災(zāi)蔓延，即使在火災(zāi)嚴(yán)重的情況下，依舊能夠借助消防栓系統(tǒng)，最大限度地控制火情，為高層建筑住戶提供寶貴的逃生時(shí)間。對(duì)于建筑的室外墻面部分，建議在建筑的頂部向下垂直設(shè)置雨淋系統(tǒng)，起到輔助滅火的作用。

3.2消防給水系統(tǒng)之減壓與增壓設(shè)計(jì)

由于高層建筑內(nèi)部水壓不穩(wěn)定，為保障上層供水，在高層建筑內(nèi)部常應(yīng)用水泵進(jìn)行增壓或是減壓處理。很多高層建筑雖然設(shè)計(jì)增壓與減壓閥，但是，由于后期維護(hù)管理不到位，或是無(wú)故障警報(bào)系統(tǒng)，高層建筑內(nèi)部的水壓穩(wěn)定性亦難以得到合理管控，多數(shù)的消防栓水壓為0.5MPa[4]，高層建筑內(nèi)部供水管道水壓數(shù)值超過(guò)減壓裝置，應(yīng)設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)減壓閥，充分利用可調(diào)節(jié)減壓閥，對(duì)高層建筑內(nèi)部豎向分區(qū)水壓壓力進(jìn)行調(diào)整。其次，為確保高層建筑內(nèi)部水壓的穩(wěn)定性，在消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)在保障日常供水的前提下，在出現(xiàn)火災(zāi)后，對(duì)水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保水壓能夠滿足消防供水壓力的要求，進(jìn)行加壓處理，從而控制消防栓流水速度，解決消防給水系統(tǒng)水壓不足的問(wèn)題，為消防工作提供穩(wěn)定水壓。最后，高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)主動(dòng)咨詢消防部門，在高層建筑增壓與減壓設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，結(jié)合專業(yè)消防人員的建議，不斷優(yōu)化高層建筑內(nèi)部給排水系統(tǒng)，確保高層建筑給排水系統(tǒng)能夠達(dá)到火災(zāi)撲救的要求，避免高層建筑內(nèi)部火災(zāi)撲救由于給排水系統(tǒng)問(wèn)題造成火災(zāi)失控，威脅住戶的生命安全。

3.3消防給水之消防水箱設(shè)計(jì)

對(duì)高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作加以分析，消防水箱作為消防給水系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)結(jié)合高層建筑實(shí)際情況、火災(zāi)連續(xù)用水量等因素，合理設(shè)計(jì)消防水箱。消防水箱的供水連續(xù)性與水量，對(duì)火災(zāi)控制、消防給水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。因此，可以采取高于火災(zāi)用水量的消防水箱設(shè)計(jì)，并在這一過(guò)程中，借助并聯(lián)或串聯(lián)等不同方式，保持供水系統(tǒng)內(nèi)部水壓穩(wěn)定性，對(duì)水壓不穩(wěn)定的區(qū)域，可以選擇無(wú)水箱的并聯(lián)分區(qū)設(shè)計(jì)形式，從而滿足供水基本要求。其次，在消防供水系統(tǒng)的材料選擇上，應(yīng)盡量選擇無(wú)毒、無(wú)害且抗熱性能強(qiáng)的材料，避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)整個(gè)供水系統(tǒng)被破壞。只有從多方面、合理設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，才能滿足消防給水要求，最大限度降低火災(zāi)對(duì)高層建筑與住戶帶來(lái)的不良影響。

最后，在高層建筑施工完成后，做好消防專項(xiàng)驗(yàn)收工作，對(duì)高層建筑給排水存在的問(wèn)題加以核查，結(jié)合最新消防安全要求，設(shè)計(jì)高層建筑消防給排水系統(tǒng)，以規(guī)范要求，不斷完善高層建筑給排水系統(tǒng)，必要時(shí)，應(yīng)采用遙感器、自動(dòng)化設(shè)置，提升高層建筑內(nèi)部給排水系統(tǒng)的應(yīng)用性，確保高層建筑消防給排水系統(tǒng)作用能夠充分發(fā)揮，維護(hù)住戶生命安全與財(cái)產(chǎn)安全，這也是高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要作用，需要結(jié)合實(shí)際情況、高層建筑變化、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014的版本不斷完善與更新，將大大促進(jìn)高層建筑的消防安全系數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

消防給水系統(tǒng)，在高層建筑中具有極為重要的意義。高層建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)，不僅能解決外部降溫或是云梯高度不足等弊端，更能在火災(zāi)初期，借助溫度傳感器，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行管控。火災(zāi)初期是火災(zāi)撲救的最佳時(shí)段，如果在火災(zāi)初期階段，高層建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用，不僅能降低火災(zāi)影響，更能避免財(cái)產(chǎn)損失，維護(hù)住戶的生命安全，提升高層建筑的安全性能。與此同時(shí)，應(yīng)做好火災(zāi)防控知識(shí)宣傳工作，最大限度避免火災(zāi)出現(xiàn)，降低火災(zāi)帶來(lái)的嚴(yán)重影響，保護(hù)高層建筑住戶生命安全。

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