高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

劉智巖 王婷涵

水作為生命源泉，與人們?nèi)粘Ｉ钜约案鱾€(gè)行業(yè)的發(fā)展密不可分，尤其是建筑消防用水對(duì)水資源的穩(wěn)定供應(yīng)要求較高。城市化促進(jìn)了大量高層建筑涌現(xiàn)，其消防安全事故發(fā)生概率較普通建筑進(jìn)一步增加，嚴(yán)重威脅住戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。在此背景下，需要在高層建筑設(shè)計(jì)施工中提高對(duì)給排水消防設(shè)計(jì)的認(rèn)知和重視，并選擇合理有效的技術(shù)來(lái)提升給排水消防系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

但在實(shí)際投入使用過(guò)程中，若未能科學(xué)設(shè)計(jì)給排水消防系統(tǒng)，不僅會(huì)影響高層建筑各項(xiàng)功能的正常使用，還會(huì)威脅居民的人身安全。因此，建筑企業(yè)需要高度重視給排水消防設(shè)計(jì)，選擇合理、可靠的技術(shù)，提升給排水消防的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提供一個(gè)舒適安全的居住環(huán)境。

1 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的重要性

高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的工作，直接關(guān)乎高層建筑物整體的使用安全。由于高層建筑的垂直高度大，一旦失火則后續(xù)救援難度較大，設(shè)計(jì)中通常選擇自救方式，便于快速疏散高層住戶，也可以快速撲滅火災(zāi)。高層建筑的靜水壓力較大，如果建筑內(nèi)部不采用分區(qū)供水，則會(huì)導(dǎo)致供水壓力過(guò)高進(jìn)而造成管道破裂，影響整個(gè)給水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

鑒于此，為了保證給排水消防系統(tǒng)穩(wěn)定、安全，應(yīng)合理化設(shè)計(jì)供水豎向分區(qū)?？紤]到建筑內(nèi)部電氣設(shè)備分布范圍較廣，一旦失火便會(huì)快速蔓延，故需要合理設(shè)置消防用水，滿足滅火需求的同時(shí)規(guī)避干擾。另外，高層建筑單位面積人口遠(yuǎn)比多層建筑要多，給排水量也較大，但同一時(shí)間給排水量過(guò)大也會(huì)增加系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)，若管道堵塞則會(huì)影響火災(zāi)救援工作的順利進(jìn)行，因此做好高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)至關(guān)重要[1]。

2 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的要求

2.1 給排水消防設(shè)備設(shè)計(jì)

給排水設(shè)備設(shè)計(jì)作為給排水消防設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要做好給排水管道的承壓設(shè)計(jì)，盡可能以光滑管道為主，避免污垢沉積，并選擇導(dǎo)熱系數(shù)較小、抗腐蝕性較強(qiáng)的材質(zhì)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命[2]。同時(shí)，給排水管道布置過(guò)程中要全面考慮高層建筑的整體建設(shè)布局，確保各個(gè)給排水設(shè)備布設(shè)不會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并滿足建筑給排水需求。

2.2 給水系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)

高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)極為重要，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要充分滿足居民生活用水要求，還必須符合高層建筑消防設(shè)計(jì)要求[3]。由于高層建筑樓層較高，若出現(xiàn)火災(zāi)事故，則將大大增加消防救援難度，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)主要圍繞居民自救方面優(yōu)化設(shè)計(jì)[4]。另外，還需要結(jié)合高層建筑具體情況，合理布設(shè)各種滅火工具，以此來(lái)提高建筑安全性。

2.3 排水系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)消防排水系統(tǒng)時(shí)要注意以下3點(diǎn)：（1）處理建筑內(nèi)部火災(zāi)時(shí)，待火勢(shì)徹底撲滅后要利用快速排水系統(tǒng)盡快排出滅火水源，以避免損壞高層建筑的主體結(jié)構(gòu)；（2）設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)期間還要融入雨水管道設(shè)計(jì)，并要求加強(qiáng)排水泵安全保護(hù)設(shè)計(jì)，防止電機(jī)短路影響排水系統(tǒng)運(yùn)行 ；（3）對(duì)于高層建筑消防重點(diǎn)區(qū)域，要求設(shè)計(jì)專用排水管道并分區(qū)設(shè)計(jì)消防區(qū)域，防止排水過(guò)程中相互影響，降低排水效率[5]。

3 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

3.1 消防設(shè)計(jì)審查重視度不足

高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)提高對(duì)給排水消防設(shè)計(jì)方面的重視程度，確保給排水與消防系統(tǒng)融為一體，從而有效提高高層建筑的消防性能。在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，科學(xué)細(xì)化排水系統(tǒng)與消防安全系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)分離化設(shè)計(jì)，還可以整合給排水消防系統(tǒng)[6]。例如，給排水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后需及時(shí)進(jìn)行消防審查工作并將各個(gè)審查結(jié)果內(nèi)容添加至設(shè)計(jì)方案。但是在實(shí)際工作過(guò)程中，很多企業(yè)并未重視該工作，導(dǎo)致高層建筑設(shè)施遺留很多安全隱患，這些均可能?chē)?yán)重影響建筑的投入使用。

3.2 消防給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理

消防給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致給排水消防系統(tǒng)滲漏、輸水錯(cuò)誤等問(wèn)題，進(jìn)而影響消防給水系統(tǒng)運(yùn)行，因此必須保證其布置合理性并定期開(kāi)展實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，若檢測(cè)不合格則禁止投入使用。另外，還要防止發(fā)生偷工減料的情況[7]。但是，由于高層建筑企業(yè)過(guò)于重視利益而未能科學(xué)設(shè)計(jì)消防給水管網(wǎng)，最終可能給高層建筑給排水帶來(lái)不利影響。

需要注意的是，高層建筑消防給水管道設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)多方計(jì)算確定相應(yīng)參數(shù)，但有些參數(shù)是設(shè)計(jì)人員依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)確定，與實(shí)際情況存在一定偏差，這將為后續(xù)消防給水管網(wǎng)的運(yùn)行埋下安全隱患。另外，部分高層建筑中消火栓系統(tǒng)的減壓閥設(shè)計(jì)也存在問(wèn)題，主要是減壓閥型號(hào)選擇方面的偏差。為了避免消防給水系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，在設(shè)計(jì)階段通常采取分區(qū)設(shè)置減壓型消火栓的方式，如果型號(hào)選擇不符合要求，那么也會(huì)在不同程度上威脅后續(xù)給排水消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)不足

消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，自動(dòng)噴水滅火設(shè)計(jì)極為重要，因此在高層建筑消防設(shè)計(jì)工作中，要重視自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)與感應(yīng)裝置設(shè)計(jì)，以達(dá)到消防自動(dòng)滅火的目的。目前，常用的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可分有吊頂滅火系統(tǒng)與無(wú)吊頂滅火系統(tǒng)，因此需要開(kāi)展分類(lèi)式設(shè)計(jì)安排。若火災(zāi)發(fā)生時(shí)火源點(diǎn)距離噴水口位置較遠(yuǎn)，難以發(fā)揮滅火功效，且如果自動(dòng)噴水口未感應(yīng)到火勢(shì)，也無(wú)法起到滅火效果，因此在自動(dòng)噴水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)研究，以便設(shè)計(jì)出更加合理的滅火系統(tǒng)[8]。

3.4 給水系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

我國(guó)水資源短缺，市政給水系統(tǒng)中水資源不足的問(wèn)題一直存在，導(dǎo)致高層建筑給水系統(tǒng)供水不穩(wěn)定。如果間歇性供水情況時(shí)常出現(xiàn)，那么就可能是水系統(tǒng)中水資源不足造成的，嚴(yán)重影響了城市居民的生活質(zhì)量及工業(yè)與企業(yè)的生產(chǎn)工作。市政給水系統(tǒng)水資源不足的原因有很多，有可能是地理原因造成的供水不足，也有可能是給水系統(tǒng)存在問(wèn)題造成壓力不足，導(dǎo)致無(wú)法收集足量的水資源。因此，為了保證高層建筑給排水消防系統(tǒng)正常運(yùn)行，且實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，必須要加強(qiáng)給排水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[9]。另外，給排水工程主要可以分成給水設(shè)計(jì)和排水設(shè)計(jì)，若排水設(shè)計(jì)特別是排水管道設(shè)計(jì)不滿足相關(guān)規(guī)定，一旦發(fā)生故障不但會(huì)影響居民生活質(zhì)量，還會(huì)間接導(dǎo)致水污染的情況發(fā)生。

4 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 消防水泵房設(shè)計(jì)

消防水泵房作為消防用水儲(chǔ)備的一個(gè)重要途徑，通常涉及消防水池設(shè)計(jì)。由于高層建筑的特殊性，發(fā)生火情后往往需要較大用水量，為了避免出現(xiàn)消防系統(tǒng)給水不足造成無(wú)法及時(shí)滅火的情況，科學(xué)設(shè)計(jì)消防水池的意義重大，能夠?yàn)橄罍缁鹛峁┏渥愕乃碵10]。因此，需要科學(xué)計(jì)算出高層建筑消防用水量，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)消防水泵房，確?？梢詽M足火情發(fā)生初期的消防用水需求。

在消防水泵房設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意以下4 點(diǎn)。第一，注意消防水泵的選擇。確保水泵系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上首選小功率水泵，保證供水需求的同時(shí)達(dá)到節(jié)約能源的目的。第二，注意導(dǎo)流墻設(shè)置。在消防水池吸水槽中要合理設(shè)計(jì)導(dǎo)流墻，避免吸水槽出現(xiàn)死角。第三，注意消防泵面積。如果消防泵面積相對(duì)較小，那么在布局時(shí)應(yīng)做好電氣方面的協(xié)調(diào)，預(yù)留控制箱擺放位置且滿足電氣專業(yè)要求，并避免和報(bào)警閥、消防泵發(fā)生沖突。第四，注意水泵運(yùn)行效率設(shè)計(jì)。工作人員必須結(jié)合水泵運(yùn)行效率合理調(diào)節(jié)水泵速度，同時(shí)還需要進(jìn)行防超壓設(shè)計(jì)，保證水泵可以穩(wěn)定運(yùn)行[11]。

4.2 配水管設(shè)置合理設(shè)計(jì)

高層建筑施工過(guò)程中，為了追求建筑的美觀性，通常采用隱蔽管道或者建筑梁等方式，因此可能會(huì)出現(xiàn)管道集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致配水管設(shè)計(jì)難度增加。根據(jù)現(xiàn)階段高層建筑的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)配水管時(shí)需要確保各個(gè)噴頭位置不同，同時(shí)若想提高配水管設(shè)計(jì)的合理性，則要在管線布置設(shè)計(jì)工作中全面考慮電力與暖通等管線情況[12]。另外，為了保證能夠充分發(fā)揮高層建筑配水管的作用，必須加強(qiáng)有關(guān)方面的設(shè)計(jì)，結(jié)合國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)正確計(jì)算管道水力并合理協(xié)調(diào)進(jìn)水口與出水口的壓力，以提高消防效果。

4.3 高層建筑給排水消防材質(zhì)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)設(shè)計(jì)工程施工材質(zhì)，保證可以有效發(fā)揮排水管網(wǎng)的作用，對(duì)此需要注意以下幾點(diǎn)。

設(shè)計(jì)時(shí)必須保證混凝土管道的質(zhì)量。目前，高層建筑工程大多選用預(yù)應(yīng)力混凝土管道，實(shí)際施工建設(shè)中為了符合排水的客觀需要，混凝土管道直徑通常要超過(guò)200 mm，設(shè)計(jì)期間還要充分考慮混凝土管道的性能、價(jià)格，并在主干道設(shè)計(jì)中合理運(yùn)用混凝土管道，以充分發(fā)揮混凝土的優(yōu)勢(shì)。

第二，設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)材料時(shí)多選取聚乙烯管材。通常情況下，聚乙烯管材主要可以分成高密度、低密度與中密度3 類(lèi)，屬于高分子材料，具有柔性好、延展性優(yōu)良及抗沖擊性強(qiáng)的特點(diǎn)，將其用在建筑建設(shè)中可以更好地滿足城市給排水需要。另外，聚乙烯管材具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與抗腐蝕性，這些都能為高層建筑施工建設(shè)提供幫助。

第三，設(shè)計(jì)時(shí)可以合理選擇鋁塑復(fù)合管。鋁塑復(fù)合管屬于一種新型材料，抗腐蝕性較強(qiáng)且具有可加工性，可用于個(gè)別特殊給排水設(shè)計(jì)部位。此外，實(shí)際設(shè)計(jì)期間還要重視各管道的功能，如孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管不但具有聚乙烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還兼具鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，因此在強(qiáng)度與功能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4.4 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。噴淋頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮高層建筑高度與給水管損失情況，合理調(diào)整入水壓力，設(shè)計(jì)完成后需檢查噴淋效果，保證設(shè)計(jì)合理。同時(shí)，高層建筑需要根據(jù)吊頂情況選擇噴淋頭，對(duì)于無(wú)吊頂建筑選擇直立狀噴淋頭。此外，設(shè)計(jì)者也要考慮高層建筑中電力設(shè)備和暖氣管道的安全設(shè)置，噴頭設(shè)置要遠(yuǎn)離這些設(shè)備。而且警鈴不能設(shè)置在樓道里，以免影響鈴聲的傳播效果，報(bào)警閥應(yīng)連接管道且管道長(zhǎng)度為20 m 以上。

4.5 給排水污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)污水管網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮實(shí)際排放需求，合理設(shè)置管網(wǎng)。在分析單體出戶管標(biāo)高和下水道預(yù)埋深度對(duì)設(shè)計(jì)的影響后，設(shè)計(jì)人員還需要考慮下游支管的接入問(wèn)題。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)污水管網(wǎng)時(shí)可令下水道與道路、建筑物平行。同時(shí)，在設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)要素時(shí)還應(yīng)關(guān)注設(shè)計(jì)流速、最小管徑等問(wèn)題。

4.6 生活用水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

高層建筑生活用水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中水量與水壓的設(shè)計(jì)要求較高，樓層較高且生活用水需求較大的居民可能會(huì)存在斷水問(wèn)題。因此，可以采用分層加壓供水方式確保水能夠正常輸送到較高的位置，但還是難以滿足低樓層住戶的用水需求，故該給排水設(shè)計(jì)僅適用于地勢(shì)高或者建筑樓層高的住戶。因此，可以根據(jù)各個(gè)樓層的需求進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)，充分利用不同的揚(yáng)程水泵，在保障生活用水供水穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上有效減少管網(wǎng)中的損耗問(wèn)題，這樣既可以提升生活用水管網(wǎng)的供水效率，還可以強(qiáng)化供水系統(tǒng)的節(jié)能效果。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)建筑給排水消防設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。當(dāng)前的高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)過(guò)程中，給水系統(tǒng)與自動(dòng)滅火系統(tǒng)等方面仍存在一些問(wèn)題，因此必須及時(shí)分析設(shè)計(jì)問(wèn)題并明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以滿足城市居民的生活用水需求，大力推動(dòng)城市化建設(shè)發(fā)展，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供動(dòng)力。