高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

房登峰

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

高層建筑作為國家重點(diǎn)行業(yè)，除了要注重自身發(fā)展以外，還要關(guān)注消防工作。因此，如何進(jìn)一步提升建筑消防安全等級(jí)，是建筑行業(yè)亟需解決的問題。建筑中的給排水系統(tǒng)，直接影響建筑消防系統(tǒng)的效果，雖然給排水系統(tǒng)的功能得到了改善，但其依舊還存在一些弊端，導(dǎo)致整個(gè)建筑的消防工作受到影響。為了在施工環(huán)節(jié)最大程度減少安全隱患，相關(guān)部門需要提高關(guān)注，嚴(yán)格按要求施工，保證施工質(zhì)量，盡可能避免出現(xiàn)完工后發(fā)生安全問題，保證使用者的安全[1]。

1 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

生活給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是為了給室內(nèi)提供可靠的水量和水壓，滿足人們的日常生活用水的需求。生活供水系統(tǒng)中，供水水質(zhì)是生活給水系統(tǒng)中重要一環(huán)，直接關(guān)系到用水人員的身體健康和生命安全，因此，生活供水水質(zhì)安全必須得到高度重視。

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，完善的消防給水系統(tǒng)可以及時(shí)有效地?fù)錅缧』?，控制大火火?shì)蔓延，進(jìn)而撲滅火災(zāi)。高層建筑消防給水系統(tǒng)可以為撲滅火災(zāi)提供充足的水源，根據(jù)其消防給水壓力可以分成高壓給水系統(tǒng)（圖1）和臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)（圖2），前者主要是指管內(nèi)始終保持滅火所需求的水量和壓力，不需要另外設(shè)置增壓設(shè)備即可直接利用滅火設(shè)備實(shí)現(xiàn)救火，當(dāng)市政水壓水量滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)符合規(guī)范中允許利用市政壓力設(shè)置常高壓時(shí)，可以直接利用市政水源來滅火，或者是在屋頂設(shè)置高位消防水池，儲(chǔ)存消防滅火所需要的全部水量。而后者管網(wǎng)內(nèi)一般不配置滅火所需的工作壓力和流量，而是配備穩(wěn)壓水泵等設(shè)備，平時(shí)僅是用來維持系統(tǒng)的壓力，消防用水量?jī)?chǔ)存于低位消防水池中，而高位消防水箱儲(chǔ)存火災(zāi)初期的消防水量。在消防泵房?jī)?nèi)設(shè)置消防水泵，一旦發(fā)生火災(zāi)，直接啟動(dòng)消防水泵可快速提高系統(tǒng)管內(nèi)壓力，為消防滅火做準(zhǔn)備，達(dá)到救火目的。在高層建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)時(shí)需要從綜合層面考慮分析，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，重點(diǎn)設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火和自救方式，高層建筑相對(duì)其他建筑而言救援難度系數(shù)更大，一旦發(fā)生火災(zāi)，造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失和人身安全危害更嚴(yán)重，為了能夠降低火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡力，需要滅火系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，快速做出反應(yīng)，將火災(zāi)撲滅在初期，另外，還需要為居民提供迅速安全撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的方法。其次，將滅火系統(tǒng)作用充分發(fā)揮出來，消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)活動(dòng)類型配合使用相應(yīng)的滅火工具，合理地配置滅火器，非專業(yè)消防人員也可以使用，將滅火作用發(fā)揮出來，提高滅火效率[2]。

圖1 常高壓消防給水系統(tǒng)

圖2 臨高壓消防給水系統(tǒng)

1.2 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高層建筑在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要遵循以下要求：首先，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要重視雨水管道的設(shè)計(jì)，做到有組織地安全排放屋面雨水，根據(jù)規(guī)范和當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)的要求，合理取值設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式，使雨水管道系統(tǒng)排水能力滿足規(guī)范要求，做好溢流設(shè)施設(shè)計(jì)，雨水管道系統(tǒng)和雨水溢流設(shè)施總的排水能力，滿足規(guī)范要求重現(xiàn)期下的總雨水流量的要求，使屋面積水深度控制在合理負(fù)荷水深范圍內(nèi)[3]。其次，消防排水問題不容忽視，消防排水平時(shí)不會(huì)用到，可以考慮平消結(jié)合設(shè)計(jì)，如在地下車庫設(shè)計(jì)集水坑時(shí)，可以按平時(shí)的排水設(shè)計(jì)集水坑尺寸及數(shù)量，同時(shí)，按消防時(shí)校核排水能力，滿足消防時(shí)地下室積水深度不會(huì)超過規(guī)定值，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)把水排出室外，不會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失。這樣既保證了室內(nèi)安全，又避免了過多設(shè)計(jì)而造成投資浪費(fèi)。同時(shí)，還要注意保護(hù)消防設(shè)備的安全運(yùn)行，消防排水泵要向安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要科學(xué)設(shè)計(jì)排水泵位置和路線，控制好路線，防止電氣系線路發(fā)生短路現(xiàn)象。最后，上層污廢水排放需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)，排水橫管注意規(guī)范中要求的不得穿越的房間，以及避開有潔凈要求的部位，管道穿越樓板和梁等結(jié)構(gòu)部分時(shí)，采用專業(yè)技術(shù)處理相應(yīng)部位，盡量避免由于排水不當(dāng)而導(dǎo)致建筑主體安全受到影響。

2 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)問題分析

2.1 給排水設(shè)計(jì)存在的問題

給排水設(shè)計(jì)中，最主要的問題在于水質(zhì)及水壓。對(duì)于高層建筑來說，其用水量相對(duì)較大，需要儲(chǔ)存較多的水量在水箱之中，這些水量若是在較長(zhǎng)時(shí)間得不到跟新的情況下，會(huì)存在變質(zhì)的可能，繼而影響到人們的用水安全。所以對(duì)于高層建筑內(nèi)存水水質(zhì)的保障措施需要引起設(shè)計(jì)人員的關(guān)注，在后疫情時(shí)代尤為重要。整個(gè)供水系統(tǒng)中要存在較多處有可能對(duì)供水水質(zhì)造成污染的地方，當(dāng)建筑內(nèi)設(shè)有生活水箱或水池來貯存生活用水量時(shí)，生活水池進(jìn)水管要按照規(guī)范要求，設(shè)置空氣間隙，以防止水箱內(nèi)的水倒流進(jìn)入生活給水引入管中，進(jìn)而污染市政給水；另外，當(dāng)生活供給有可能造成污染的用水點(diǎn)，或利用生活給水給熱水鍋爐等加熱設(shè)備補(bǔ)水，以及給其他非生活飲用水水箱補(bǔ)水等地方，都要按照規(guī)范要求，采取相應(yīng)措施進(jìn)行水質(zhì)防污染。其次是水壓，對(duì)于不同功能的建筑或是不同衛(wèi)生器具，其水壓要求是不盡相同的，不能一概而論，一方面需要保證用水器具的正常使用，另一方面還需要保證水壓不會(huì)過高而影響人們的日常使用。設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合最不利點(diǎn)水壓需求和節(jié)能需求，通過合理的減壓措施調(diào)整出水壓力，當(dāng)采用減壓閥進(jìn)行系統(tǒng)的豎向分區(qū)時(shí)，一定要注意減壓閥的設(shè)置，按要求成組布置，同時(shí)要注意減壓閥組中的過濾器、壓力表、安全閥等閥門附件的設(shè)置（圖3），另外，減壓閥組處的排水，一定要注意水質(zhì)防污染，不能設(shè)置在有可能對(duì)水質(zhì)造成污染的區(qū)域或房間中。

圖3 減壓閥組安裝

另外，在每個(gè)分區(qū)中，下面幾層一般會(huì)出現(xiàn)超過規(guī)范中要求的壓力值，這種情況一般可以采用支管減壓的形式（圖4），減小出水壓力，以滿足各類用水器具，并保證人們使用的舒適性，同時(shí)還能達(dá)到節(jié)水的效果。

圖4 支管減壓

2.2 消防設(shè)計(jì)中存在的問題

發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防給水系統(tǒng)是保障高層建筑物的重要一環(huán)，其時(shí)效性與滅火能力是關(guān)鍵。對(duì)于高層建筑，特別是超高層建筑，消防系統(tǒng)需要串聯(lián)、轉(zhuǎn)輸和減壓等措施進(jìn)行供水，系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜，如何快速有效地進(jìn)行進(jìn)水水量輸送非常關(guān)鍵。高層建筑的消防系統(tǒng)一般都是采用臨高壓給水系統(tǒng)，是通過低位消防水池經(jīng)消防泵加壓將滅火用水提升至管網(wǎng)，輸送至火災(zāi)位置，由于水量轉(zhuǎn)輸需要一定的時(shí)間，所以在火災(zāi)初期，消防用水由屋頂水箱供給。

3 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 管道安裝

管道安裝是保證建筑給水排水工程施工質(zhì)量與功能的重要因素，各企業(yè)都必須要做好管道安裝工作。首先，在安裝建筑消防系統(tǒng)給排水管道的時(shí)候，在廚房和衛(wèi)生間的給水管道上可以使用分水器多支路單向安裝模式，以減少水頭損失，保證供水壓力。其次，在安裝建筑消防給排水裝置時(shí)要控制好高度，依據(jù)施工圖確定好管道位置?？梢栽诖虼前宓任恢妙A(yù)留套管，將給排水管道設(shè)置于套管中，給衛(wèi)生器具預(yù)留的給水接口，按照設(shè)計(jì)位置和高度預(yù)留，保證后面衛(wèi)生器具能夠精準(zhǔn)安裝。室內(nèi)管線較多，尤其是地下式和設(shè)備層，各種管線錯(cuò)綜復(fù)雜，必要時(shí)，可以借助BIM 技術(shù)，進(jìn)行管線優(yōu)化布置，如此，就能在保證管線合理排布的情況下更加美觀。最后，管理人員要對(duì)建筑消防及排水工程中全過程、全方位地做好監(jiān)督管理工作，確保每一個(gè)環(huán)節(jié)都能達(dá)到國家或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，檢查確認(rèn)無誤后才能繼續(xù)開展下一環(huán)節(jié)的施工工作[4]。

3.2 消防泵房和消防水池設(shè)計(jì)

合理的設(shè)計(jì)消防泵房有利于提升高層建筑給排水消防系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少安全隱患。對(duì)于高層建筑的消防水泵房設(shè)計(jì)需要滿足以下條件：①要選擇安全可靠的設(shè)備，保證所選擇消防水泵的質(zhì)量達(dá)到行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的性能，能夠滿足高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的需求，同時(shí)節(jié)約資源降低損耗，在選擇消防泵時(shí)，要選擇設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程都在水泵運(yùn)行曲線的高效段的產(chǎn)品，同時(shí)還要校核水泵在零流量時(shí)，系統(tǒng)壓力不應(yīng)大于設(shè)計(jì)工作壓力的140%，并且要大于設(shè)計(jì)工作壓力的120%，當(dāng)水泵出水流量為設(shè)計(jì)流量的150%時(shí)，水泵出口壓力不應(yīng)小于設(shè)計(jì)工作壓力的65%。②要做到吸水槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合評(píng)估吸水槽的服務(wù)功能，合理設(shè)計(jì)吸水槽的寬度和深度，保證儲(chǔ)存水量最大限度的被利用，避免過多的無效水量因無法利用，而造成水資源的浪費(fèi)，保證其能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用。③要加強(qiáng)消防水泵房的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)電氣系統(tǒng)設(shè)備的大小和形態(tài)進(jìn)行合理的配置，保證電氣系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行、滿足消防水泵房的需要。④合理有效地運(yùn)用信息化技術(shù)手段把控水泵的運(yùn)行，減少水泵的故障，拓寬水泵房的適用范圍。消防水池的儲(chǔ)水量有效容積在500m3以上時(shí)，一般需要設(shè)置成兩格能夠獨(dú)立使用的消防水池，每個(gè)水池分別設(shè)有出水管和連通管，管徑要符合消防給水需求，以保證一格檢修時(shí)，發(fā)生火災(zāi)消防系統(tǒng)仍然能夠有水取用[5]。

3.3 消火栓消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)室內(nèi)消火栓時(shí)采用二次加壓技術(shù)，要選用安全系數(shù)達(dá)標(biāo)與揚(yáng)程符合系統(tǒng)壓力需要的消火栓，按照規(guī)范要求合理布置消火栓，一般把消火栓設(shè)置在樓梯間及休息平臺(tái)和走道，以及消防電梯的前室等位置，這些位置較為明顯并且易于取用，但不能影響正常的通行和其他功能，保證消火栓設(shè)計(jì)的合理性。在進(jìn)行消火栓設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮消防總用水量和消防水頭的壓力，在做高層建筑的管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮水管的強(qiáng)度和水壓。當(dāng)超過規(guī)范中對(duì)消防系統(tǒng)壓力的要求時(shí)，需要對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)。一般可采用消防水泵并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū)、減壓水箱分區(qū)和減壓閥減壓分區(qū)等方式，根據(jù)建筑性質(zhì)、系統(tǒng)壓力等綜合因素采用相應(yīng)的分區(qū)方式，合理設(shè)計(jì)消防系統(tǒng)分區(qū)，保證消防供水系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑給排水和消防設(shè)計(jì)必須要保證實(shí)用性和安全性。例如給排水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于給排水和消防系統(tǒng)，在滿足用戶需求同時(shí)促進(jìn)建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，高層建筑給排水消防系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上追求多元化，這需要設(shè)計(jì)人要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，把握涉及關(guān)鍵技術(shù)，科學(xué)設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)，尤其是消防給水系統(tǒng)，進(jìn)而為高層建筑消防工作提供完善的給排水服務(wù)，及時(shí)滅火救援，并降低消防安全隱患。