高層建筑給排水消防設計的關鍵點研究

摘 要：隨著經濟的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，高層建筑的使用需求增大。為了滿足人們工作、生活需求，高層建筑的建設質量非常重要。由于高層建筑的建筑物樓面較高、建筑物結構復雜、居民人數(shù)多，存在著較多的火災隱患，為了保證高層建筑的使用安全，需要做好供水消防工程設計。將重點介紹大中型建筑供水工程設計內容、技術等多方面施工要點，并根據(jù)具體的工程項目情況分析大中型建筑供水消防工程設計的技術，以供參考。

關鍵詞：高層建筑;給排水消防設計;關鍵點

中圖分類號：TU892? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）07-0007-03

0 引言

近年來，由于中國市場經濟的蓬勃發(fā)展，以及城市化迅速發(fā)展，建筑行業(yè)正逐步成為中國國民經濟的支柱產業(yè)。但是在高層建筑發(fā)展過程中，卻產生了許多問題，特別是有些建筑單位在設計的時候，未能科學、合理地規(guī)劃好建筑之間的各個結構，從而造成了建筑物結構布局的不合理引發(fā)火災事故的產生。給排水消防工程設計內容是整個建筑中重要的一部分，而給排水消防工程質量又直接影響著整個高層建筑的工程質量。所以建筑公司應該把握高層建筑給排水消防設計的關鍵點，來提高給排水消防設計的質量。

1 高層建筑給排水消防系統(tǒng)的基本要求

1.1 安全性能合格

高層建筑和傳統(tǒng)建筑之間存在較大差異，特別是在給排水消防設計中，因此在設計階段要全面考慮其消防安全性，對存在不安全因素的部分加以全面的考察，保證大型高層建筑的給排水消防系統(tǒng)的安全性能符合標準，而不應該出現(xiàn)死角等消防栓也覆蓋不了的區(qū)域。在給排水系統(tǒng)消防設計的過程中，需要對整個消防設備管理進行全方位的分析，保證設備在實際運用的過程中不存在安全隱患。尤其對于高層建筑來說，居住的人比較多，確保安全性能合格。

1.2 水壓符合要求

因為都市公用給水管網(wǎng)管道內的水壓差與高層建筑使用水的加壓要求存在一定差異，因此需要使用水泵對日常使用水進行增壓供應。在設計中，對水泵的型號的選擇也有一定要求，必須要使生活用水和消防用水的出水壓力都符合我國的規(guī)范和規(guī)定，若壓強過小，則消防設備不能達到使用要求，滅火效果較差;若壓強過大，則會產生不必要的浪費，因此避免產生浪費，水壓的設計應當符合相關的規(guī)定標準。

1.3 管道材質符合要求

由于現(xiàn)階段我國國內高層建筑管線所采用的一般是塑料材質。隨著管線內系統(tǒng)水壓的逐漸增加，塑料材質就很有可能在如此高的強度下產生破裂，從而導致整個城市供水及消防系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不能正常運行。在設計階段的管路選擇過程中，必須要全面的對管路內壓力加以考察，選擇強度合格的管路，確保在運用過程中不會發(fā)生破裂的狀況，使整個供水消防系統(tǒng)能正常運行。

2 高層建筑給排水消防設計內容

2.1 高層建筑給排水設備設計

給排水管路所要承載的壓力負荷較大，所以在設計的時候要充分考慮到上述原因，選用管壁相對平滑、不易沉淀污漬、耐腐蝕強、導熱系數(shù)也相對小的材料。管路布置時必須充分考慮到整體建筑的布置，在選定好給水管路之后，下一步應該確定自動灑水設備、廚房供水設備。在地下車庫中應該選用直立式噴嘴，在辦公場所中進行精裝修部門應該選用吊頂式噴嘴。最后確認末端排水裝置的方位與形狀，以保證系統(tǒng)的完整性[1]。

2.2 生活供水

高層住宅的日常生活給水系統(tǒng)分為廚房、浴室用具、廁所、洗滌等幾個板塊，而這些日常生活用水系統(tǒng)對水質的要求較高，特別是飲用水的水質要符合國家的技術標準。高層住宅室內給水體系則分為冷水和熱水，冷水指的是城市中自備水源、自來水;熱水是指大型的建筑小區(qū)通常設有自己的自來水系統(tǒng)，然后對這些水進行深度加熱和處理后提供給附近居民的水源。這類建筑物的自來水成本很大，因此在建筑設計的時候，可以充分考慮到建筑物的實際狀況，決定是否需要設有自來水供應系統(tǒng)。

2.3 污水處理

在高層建筑中會經常產生一些污水，而這些污水則需要通過高層建筑物的給排水系統(tǒng)來進行處理。建筑物廢水水質直接影響著建筑物的總體品質，有時候還會影響建筑的環(huán)境。在建筑設計的時候，建筑物設計者就必須要根據(jù)建筑物空間、密度、人口等實際狀況，確定廢水質量、污水消化池尺寸大小等方方面面的設計，以避免管路發(fā)生阻塞等問題，因此設計該高層建筑的給排水系統(tǒng)，能夠將建筑中的廢水排出建筑物[2]。

2.4 雨水系統(tǒng)

在夏季時往往存在著較多的陰天、雨天、雷暴天氣等，特別是對于降雨量比較多的城市，而高層建筑暴露在外面，就避免不了在陰雨天中經受風雨的“洗禮”。由于建筑物外部常年暴露于室外，所以一旦到了雨季的時候，如果雨水大部分集中于建筑物頂層，就會加大對建筑物頂部的荷載，對建筑物內部產生一定的沖刷，從而會腐蝕水泥構件。所以高層建筑要進行雨水管理系統(tǒng)設計，才能適應城市大量雨水排放的特點，設計好降雨排放路線，有效的將雨水排放到建筑物外，進而減少積水對建筑物的損傷。

3 高層建筑給排水消防設計的關鍵點

3.1 消防水泵房和消防水池設計

消防水泵房與滅火水池設計都是整個建筑物消防系統(tǒng)的重要要素，如果出現(xiàn)嚴重失火可以確保在大火初期能夠有充足的水源進行滅火救援，從而達到良好的救火效果.所以，消防水泵房和消防水池的水源要保證可以達到消防用水總量的需求;并且在建筑設計的同時，消防水泵房和消防水池的位置、選址也是至關重要的一部分，需要根據(jù)建筑的實用面積、人口容積率等各方面規(guī)范設計要求來決定。

例如：在對消防水泵房和消防水池建設的過程中，首先必須對其主要的設置地點做出科學合理的設計，并且應該設置在產生大火后沒有受危害的區(qū)域;同時還要確保滅火救援工作者方便聯(lián)系及指揮、指導被救援人員快速逃離災難現(xiàn)場。

對消防水泵房和消防水池而言，可設在建筑物內部，但不宜設在有防振或有安靜要求房間的上一層、下一層和毗鄰位置，當必須時，宜采用降噪減震技術措施。并且消防水泵房和消防水池還應該建在比較明顯的地方，方便消防人員能夠快速地找到消防水泵房和消防水池，以便在火災發(fā)生時能夠快速地開展消防應急救援工作。

3.2 消防栓設計

高層建筑物由于建筑樓層較高，所以必須對滅火水池實行二次增壓，才能適應高樓滅火要求。目前在中國，大多數(shù)的國家高層給排水消防設施，一般是區(qū)域式的滅火供水系統(tǒng)，也就是說在高層建筑的某一個地域范圍內，可以設有一個消防栓從而滿足該地域及周圍建筑物對消防用水的要求。

例如：在消火栓工程的建設期間，應該充分考慮滅火的所需用水量和滅火給排水壓強。在對高層建筑水網(wǎng)的建設和施工時，應該使管線建筑強度要求和水壓滿足設計需求。消火栓是在發(fā)生火災時輔助高層建筑居民快速撤離的重要工具，因此，需要保證消防栓設計的科學化和合理化，從而保證發(fā)生火災時，可以以最快的速度和最安全的狀態(tài)撤離火災現(xiàn)場，降低火災帶來的損失和傷害。

3.3 自動噴水滅火系統(tǒng)設計

主動噴射消防控制系統(tǒng)同時具備了自動探火報警和手動噴控、消防的先進特性，是當今使用范圍最廣、用量最大而且費用低廉的自動消防系統(tǒng)。但手動噴射消防控制系統(tǒng)不適用于存放遇水發(fā)生爆炸或加劇燃燒破壞的物品、遇水后引起強烈生化反應或生成大量有毒、有害物質的物體以及由于灑水過程將產生大量濺蝕或沸溢液體的場所。因此規(guī)劃設計工作者除了要對消防的基本裝備體系進行分析，還要對其構成進行合理的分析。通過探測器可以對火勢的形成過程進行合理的檢測，同時實現(xiàn)報警，進而使用噴射系統(tǒng)對著火點實施撲救;所以，手動噴射消防系統(tǒng)對交火點的探測來說必不可少。

在工程設計的時候，相關的設計工程師需要對噴嘴的選擇特別注意，假如在沒有吊頂?shù)那闆r下其噴嘴宜選擇垂直式噴嘴;假若有吊頂，則其噴嘴宜選擇傾斜式噴嘴或吊頂式噴嘴。自動噴水的消防控制系統(tǒng)內應設有報警閥，報警閥組宜置于安全且便于作業(yè)的位置，報警閥距地面高度宜為1.2 m，設在公共道路的最外側墻壁上，與報警閥組相連的鋼管直徑為20 mm，總長不宜大于20 m。

科技的飛速發(fā)展，將各類現(xiàn)代化的電子設備、電氣設備等應用于大中型建筑的消防設備管理系統(tǒng)中，滅火控制系統(tǒng)的智能化水平也愈來愈高，自動噴水滅火控制系統(tǒng)能在火勢出現(xiàn)的第一時間發(fā)布預警，并實施救援工作，在火勢擴散之前通過設備自動滅火[3]。

例如：為保證手動噴水式滅火控制系統(tǒng)的及時性與安全可靠性，在方案設計的時候，就需要充分考慮到大型建筑物的特點。首先，把手動噴水噴頭設定在道路兩側，并配備適當?shù)墓艿?。然后還需要充分考慮到建筑物的標高以及對水力工作進行的水壓損失，估算出水泵揚程。還可以確定從管道口流出的壓力差，并做出適當增減壓力的方法，最后合理設定出滅火管理系統(tǒng)的安全性監(jiān)測體系。采用防火并行處理器可以監(jiān)測建筑物空氣，在第一時間出現(xiàn)了火災隱患后，可自行定位起火空氣，產生預警信號，并把信號及時傳送警報系統(tǒng)，利用聯(lián)動設備對火災事故產生的場所進行定位，迅速組織開展在場人員救援。在救災工作流程中，監(jiān)測信息系統(tǒng)還會自行錄入視頻資源，為后期對火災事故的防范工作提出依據(jù);同時火災事故安全監(jiān)控系統(tǒng)還具備聯(lián)動監(jiān)控功能，一旦出現(xiàn)重大火災事故時，可迅速聯(lián)合聲光報警、手動滅火、排煙、電子報警、監(jiān)視圖像收集等其他專業(yè)控制系統(tǒng)，以最快的反應速度提醒市民迅速撤離火災現(xiàn)場，為我們創(chuàng)造了最大化的安全逃生空隙，進而減少火災事故的傷害與經濟損失。

3.4 水源的規(guī)劃

對于市政給水系統(tǒng)來說，根本無法對高層建筑物消防計劃用水量做出適當?shù)墓?，于是需要通過水池的設定對用水量做出適當?shù)姆e蓄。另外，在疏散過道內設置急救灑水裝置，當發(fā)生火災的時候可以及時的撲救，同時要必須按照有關規(guī)定在走道部位安裝噴嘴，不能妨礙居民的正常出行。在設計時將走道噴嘴與排水管或者其他的支管進行聯(lián)結，實現(xiàn)水循環(huán)的合理運用。同時，在一些具體的現(xiàn)實問題上，設計人員需要從利用率的角度出發(fā)，避免出現(xiàn)影響線路工作的情況，也就是在安排灑水裝置的時候做好保障措施，保證水路與電線路之間是可以安全運行的。

例如：當市政給水系統(tǒng)可以對室外的滅火計劃做出保障的同時，必須要確保消防水池水量的充沛性，還需對火災做出合理的應急救援演練的設計，從而確保救援過程中的供水充足。此外，對于消防用水量和其他生活用水共同的水池，還應采取確保消防用水量不作他用的技術措施。

3.5 水泵接合器的規(guī)劃設計

在火勢產生的過程中，高層建筑自身的恒壓水泵系統(tǒng)可以利用接合裝置有效的對整個建筑物內的消防系統(tǒng)進行合理的融合，實現(xiàn)水量的提升，從而確保建筑物內的消防器材系統(tǒng)可以有充分的水量供應，不至于對各樓層的生活用水產生較大的負面影響。消防水泵接合裝置的總給水流量，應按每次水泵接合裝置10 L/s或15 L/s計。每種水滅火系統(tǒng)的消防水泵接合器，設定的總量宜按控制系統(tǒng)設計工作流速并經測算后確定，而當計算總量超過三個小時后，可按照供水可靠性來合理減少。

例如：在工程設計時，往往習慣將大型水泵連接器二個或三個，乃至更多大型水泵連接器布設在同一處，并保證規(guī)范規(guī)定間距內只設有一組室外消火栓，這樣的做法不利于水泵接合器的合理利用。所以，在室內外各種消防撲救體系的水泵連接器宜分散布設;同樣，遇二個或二組以上恒壓泵的接合裝置布設在同一處時，還可在規(guī)范規(guī)定的間距內相應增加室外消防栓數(shù)量，以達到消防撲救需要。當高層建筑高度大于消防車供水高度時，消防滅火給水宜在設備樓等便于作業(yè)的場所，設有由手抬泵或移動泵接力供給的抽濾和增壓接口。水泵接合器宜放在室內外便于滅火機器和人通過的地方，其距戶外消火栓及滅火水池之間的間距不得少于15 m，并不得超過40 m。水泵接合器處宜設有永久性的標識銘板，并相應注明供水系統(tǒng)、供氣范圍和額定重量壓力等，以保證消防用水的安全。

3.6 對周圍環(huán)境進行相應的分析

目前許多高層建筑周圍都對園林綠化以及其余的相關設施非常重視，因為高層建筑是建立在某處環(huán)境中的，所處環(huán)境的地理位置、空氣質量等都會影響著高層建筑。

例如：在對周邊的環(huán)境做出方案設計的時候，就需要對各相關方面原因做出整體綜合的考慮。需要設計合理的消防車通道，保證消防車可以順利到達火災現(xiàn)場，保證火災救援工作的順利進行。除此以外，還需要對建筑物和樓宇之間的防火間距做出科學合理的設定。

4 結語

綜上所述，通過科學合理設計建筑中的給排水管與滅火控制系統(tǒng)，可以進一步高層建筑的使用安全性，大大改善了建筑設計過程與解決問題效果。在建筑設計過程中，通過仔細分析引起火災事故的主要因素，針對性地改進高層住宅居民樓的滅火策劃與方案設計，結合高層建筑的構造、材料、建筑面積等各個要求，嚴格根據(jù)高層建筑設計的滅火措施設計規(guī)范與特點進行給排水消防設計，保證高層建筑及給排水等消防系統(tǒng)建筑設計的安全性與可靠性，減少高層建筑的居住使用的火災隱患，減少消防事故的發(fā)生，保證人民生命財產安全與社會穩(wěn)定。

參考文獻

[1] 孫浩.關于高層建筑給排水消防設計技術研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家， 2014（4）：57.

[2] 劉琴.高層建筑給排水消防設計研究[J].住宅與房地產，2017 （3）：105.

[3] 李津.高層建筑給排水消防設計研究[J].工程建設與設計，2018 （6）：18-19.

收稿日期：2022-02-22

作者簡介：劉如猛（1973—），男，云南楚雄人，本科，給排水高級工程師，研究方向：給排水。