高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究

作者簡(jiǎn)介：

王偉和（1991- ），男，漢族，甘肅武威人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：房建施工。

摘要：

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑如雨后春筍般在世界各地拔地而起，它們不僅是現(xiàn)代都市的標(biāo)志性建筑，更是城市發(fā)展的重要里程碑。然而，高層建筑在給人們帶來(lái)便捷和舒適的同時(shí)，也因其特殊的建筑結(jié)構(gòu)和高度，給消防安全帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，特別是在給排水消防設(shè)計(jì)方面，其關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用顯得尤為重要?；诖?，本文旨在深入探討高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，以期為提升高層建筑的消防安全水平提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給排水消防設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)

引言

高層建筑由于其垂直高度高、人員密集、功能復(fù)雜等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，撲救難度大，人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增加，所以科學(xué)合理的給排水消防設(shè)計(jì)是確保高層建筑安全的重要保障。給排水消防設(shè)計(jì)不僅涉及消防水源選取、水泵配置、管道布局，還包括噴水滅火系統(tǒng)等多個(gè)方面，這些設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用，直接關(guān)系到高層建筑消防安全的有效性。因此，研究高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)顯得尤為重要。

一、高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（一）消防設(shè)計(jì)審查重視度不足

在追求建筑外觀獨(dú)特、內(nèi)部空間利用率最大化以及施工周期縮短等多重目標(biāo)的同時(shí)，部分項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對(duì)消防給排水設(shè)施的嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性和合規(guī)性審核往往未能給予足夠重視。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，一些項(xiàng)目在初步設(shè)計(jì)階段，過(guò)于側(cè)重于建筑功能和經(jīng)濟(jì)效益的考量，而忽視了消防給排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃和合理布局。例如，消防水池容量的計(jì)算可能并未嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范執(zhí)行或者消防水泵房的位置選擇未能充分考慮緊急情況下消防設(shè)備的快速響應(yīng)需求，這些都可能直接影響到火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防水源的有效供給。第二，設(shè)計(jì)單位和施工單位在圖紙會(huì)審及施工過(guò)程中，對(duì)于消防給排水設(shè)計(jì)方案的技術(shù)審查和質(zhì)量把關(guān)不夠嚴(yán)格，可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)存在疏漏，如消防管網(wǎng)壓力設(shè)定不合理、噴淋系統(tǒng)布置不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題。這些問(wèn)題在日常運(yùn)營(yíng)階段可能難以察覺(jué)，但在關(guān)鍵時(shí)刻卻可能嚴(yán)重影響消防救援效果。第三，第三方評(píng)審機(jī)構(gòu)在對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審批時(shí)，也可能出現(xiàn)對(duì)消防給排水設(shè)計(jì)內(nèi)容審查力度不夠的現(xiàn)象，缺乏專業(yè)、深入的技術(shù)審查，使部分設(shè)計(jì)缺陷未能得到及時(shí)糾正，埋下了安全隱患。

（二）消防管網(wǎng)布局不合理

第一，消防管網(wǎng)布局不合理可能會(huì)表現(xiàn)為管徑選擇不當(dāng)，即未按照建筑物的使用性質(zhì)、層數(shù)、建筑面積等因素綜合確定消防管道的直徑，導(dǎo)致實(shí)際供水能力無(wú)法滿足火災(zāi)撲救需求。過(guò)小的管徑不僅影響供水效率，更可能在大流量、長(zhǎng)時(shí)間的滅火作業(yè)中造成水壓下降，甚至出現(xiàn)斷流情況，嚴(yán)重阻礙滅火進(jìn)程。第二，消防管網(wǎng)布置問(wèn)題頻發(fā)。理想的消防管網(wǎng)應(yīng)采取環(huán)狀或枝狀加連通管的方式，以確保任一處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，其他部位的水源仍可源源不斷支援。在實(shí)際操作中，有時(shí)因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大、成本控制等原因，消防管網(wǎng)設(shè)計(jì)可能存在“死胡同”或分支過(guò)多過(guò)少的情況，一旦關(guān)鍵位置的管道受損，可能切斷整棟建筑的消防水源，極大降低了消防系統(tǒng)的可靠性和安全性。第三，消防管網(wǎng)與生活給水系統(tǒng)混接或隔離措施不到位也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。在這種狀況下，一旦發(fā)生火災(zāi)，可能會(huì)由于誤操作或管網(wǎng)壓力波動(dòng)，使生活用水與消防用水互相干擾，影響正常的生活服務(wù)和消防滅火效果[1]。

（三）消防設(shè)施選型與配置不當(dāng)

第一，消防設(shè)施選型方面存在問(wèn)題。不同類型的高層建筑因其使用功能、樓層高度、建筑規(guī)模等特點(diǎn)差異較大，對(duì)應(yīng)的消防設(shè)施需求也不盡相同。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，部分項(xiàng)目未充分考慮這些因素，選用的消防設(shè)施型號(hào)規(guī)格并不完全符合實(shí)際需求。例如，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的噴頭類型和動(dòng)作溫度可能未針對(duì)建筑內(nèi)部的具體環(huán)境條件進(jìn)行精確匹配；消防水泵揚(yáng)程和流量可能沒(méi)有根據(jù)建筑高度和所需保護(hù)面積準(zhǔn)確計(jì)算，進(jìn)而導(dǎo)致滅火效能降低，延誤最佳撲救時(shí)機(jī)。第二，消防設(shè)施配置問(wèn)題突出。合理的消防設(shè)施配置應(yīng)做到全覆蓋、無(wú)死角，確保任何可能的火源點(diǎn)都能得到有效防護(hù)，但在某些高層建筑中，消防設(shè)施配置可能存在盲區(qū)，如消防栓設(shè)置數(shù)量不足、位置不合理或者氣體滅火系統(tǒng)覆蓋范圍未涵蓋重要設(shè)備機(jī)房等關(guān)鍵區(qū)域。同時(shí)，消防器材配備可能不足，如滅火器數(shù)量和種類不能滿足各類火源撲救需求或消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)未達(dá)到應(yīng)有的智能化水平。第三，消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)與更新?lián)Q代機(jī)制缺失。消防設(shè)施在安裝后并非一勞永逸，需定期檢測(cè)、維護(hù)和更新，若未建立完善的后期管理機(jī)制，即使初期選型配置合理，也可能隨著時(shí)間推移，因設(shè)施老化、損壞而導(dǎo)致整體消防效能下降[2]。

二、高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

（一）消防水泵房設(shè)計(jì)

在高層建筑中，消防水泵房設(shè)計(jì)不僅要滿足基本的消防給水需求，還要考慮其特殊的空間位置、設(shè)備配置、運(yùn)行安全以及與其他建筑系統(tǒng)的協(xié)同配合等方面，從而確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防水泵能迅速啟動(dòng)，提供充足的消防用水。首先，消防水泵房的選址極為關(guān)鍵。應(yīng)遵循便于操作、維護(hù)和管理的原則，盡可能靠近消防水源，減少供水距離，降低水頭損失，同時(shí)也要考慮到噪音、振動(dòng)等因素對(duì)周邊環(huán)境的影響。在地下層或獨(dú)立的設(shè)備用房設(shè)置消防水泵房較為常見(jiàn)，這樣既可以節(jié)省地面以上寶貴的空間資源，又利于保持良好的隔音、減振效果。其次，消防水泵房?jī)?nèi)設(shè)備選型與配置應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致。消防水泵的性能參數(shù)應(yīng)根據(jù)建筑的消防設(shè)計(jì)流量和壓力要求精心計(jì)算確定，通常采用一用一備或多用一備的方式，確保在主泵發(fā)生故障時(shí)，備用泵能立即投入運(yùn)行。同時(shí)，要配備先進(jìn)的控制系統(tǒng)，包括液位監(jiān)測(cè)、壓力傳感、自動(dòng)啟停等功能，實(shí)現(xiàn)消防水泵的智能化管理[3]。再次，注重消防水泵房的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。應(yīng)設(shè)置專用的消防電源線路，并配備應(yīng)急備用電源，確保在市電中斷的情況下，消防水泵仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并且還需考慮防潮、防水、防火等措施，確保電氣設(shè)備在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。最后，消防水泵房的通風(fēng)、排水和檢修通道同樣需要合理設(shè)計(jì)。確保房間內(nèi)部具備良好的通風(fēng)散熱條件，防止設(shè)備過(guò)熱；設(shè)立有效的排水設(shè)施，防止?jié)B漏水引發(fā)設(shè)備短路或其他安全事故；預(yù)留足夠的檢修空間和通道，方便日后設(shè)備維護(hù)與更換。

（二）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的合理、高效運(yùn)作對(duì)于抑制和撲滅初期火災(zāi)具有重要意義。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要兼顧系統(tǒng)選擇、布置、調(diào)試與維護(hù)等多個(gè)環(huán)節(jié)，確保其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠迅速、準(zhǔn)確響應(yīng)并實(shí)施滅火[4]。首先，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的選型應(yīng)基于建筑的使用功能、火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)以及特定空間的特殊需求。濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)以及雨淋系統(tǒng)等各有適用場(chǎng)合，設(shè)計(jì)師需綜合評(píng)估各種可能性，選取最適宜的噴水滅火系統(tǒng)類型。同時(shí)，噴頭分布和類型選擇亦需精準(zhǔn)，確保覆蓋所有潛在火源區(qū)域，根據(jù)不同場(chǎng)所可能發(fā)生的火災(zāi)類型選擇快速響應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)或特殊應(yīng)用噴頭。其次，注重自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)。除了要確保噴頭間距合理，能夠形成有效覆蓋外，還需結(jié)合建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理布置管道走向，避免影響建筑正常使用和美觀，減少水力損失。同時(shí)，還需配置必要的報(bào)警閥組、水流指示器、壓力開(kāi)關(guān)等元件，構(gòu)建完整的感應(yīng)與反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期自動(dòng)報(bào)警滅火啟動(dòng)。再次，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)是確保其在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用的重要保障。設(shè)計(jì)階段就需預(yù)留足夠的測(cè)試接口和檢修空間，以便系統(tǒng)安裝后調(diào)試驗(yàn)證和日后定期檢查維修。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)接入建筑的消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與噴水滅火系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。最后，還需要關(guān)注自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水質(zhì)處理和防凍保暖措施。應(yīng)合理設(shè)計(jì)排水裝置、保溫設(shè)施，保證系統(tǒng)在各種環(huán)境下均能可靠運(yùn)行。

（三）消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)是高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的核心組成部分，其設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到火災(zāi)時(shí)的滅火效率和建筑安全。在進(jìn)行消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮多個(gè)因素，確保系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和高效性。首先，消防給水管網(wǎng)布置應(yīng)遵循科學(xué)合理的原則。常見(jiàn)的做法是采用環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)，確保任何一點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，均有兩條或以上的供水路徑，以防因某段管道破損造成的供水中斷。同時(shí)，管網(wǎng)布局需與建筑結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，盡量避免穿越重要承重結(jié)構(gòu)和人員密集區(qū)域，減少潛在的安全隱患。其次，注重管材和連接方式的選擇。消防給水管網(wǎng)所使用的管材應(yīng)具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能，以確保在火災(zāi)時(shí)能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間的正常工作，常見(jiàn)的管材有不銹鋼管、鍍鋅鋼管等，它們都具有較好的耐火性和耐久性；在連接方式方面，應(yīng)選擇可靠的連接方式，如焊接、法蘭連接等，以確保管網(wǎng)的密封性和穩(wěn)定性。最后，消防給水管網(wǎng)的后期維護(hù)管理是確保系統(tǒng)長(zhǎng)久有效運(yùn)行的必要條件。在設(shè)計(jì)階段就要充分考慮管網(wǎng)的清洗、試壓、檢測(cè)、更換等維護(hù)需求，明確標(biāo)識(shí)管道走向，留足檢修空間，制定詳實(shí)的操作規(guī)程和管理制度，以期在日常運(yùn)維中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除隱患，確保消防給水系統(tǒng)始終保持良好狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的火災(zāi)事故。

（四）高層建筑給排水消防材質(zhì)設(shè)計(jì)

在高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)中，材質(zhì)選擇和設(shè)計(jì)不僅關(guān)系到消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還直接影響著建筑的安全性以及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，給排水消防材質(zhì)設(shè)計(jì)必須嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)，確保在各種極端情況下都能保持穩(wěn)定性和可靠性。

首先，對(duì)于消防管材的選擇，需要考慮到其耐高溫和耐腐蝕性能。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高溫是不可避免的，消防管材需要能夠承受高溫的考驗(yàn)，不發(fā)生形變或破損，保證水流順暢。同時(shí)，由于消防系統(tǒng)中經(jīng)常含有各種化學(xué)物質(zhì)，如果管材不具備良好的耐腐蝕性，就容易導(dǎo)致管道損壞，進(jìn)而影響消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其次，除了管材，閥門、接頭等配件的材質(zhì)也同樣重要。這些配件在消防系統(tǒng)中起著連接、控制和調(diào)節(jié)水流的關(guān)鍵作用，它們的材質(zhì)必須經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間的使用和各種環(huán)境的考驗(yàn)，確保在關(guān)鍵時(shí)刻能夠正常工作。因此，應(yīng)選擇質(zhì)量上乘、經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)的配件，以保證整個(gè)消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，給排水消防材質(zhì)設(shè)計(jì)還需要考慮到環(huán)保和可持續(xù)性。例如，可以選擇使用可再生材料或者低環(huán)境影響材料來(lái)制造消防管材和配件，以減少對(duì)環(huán)境的影響。

（五）智能消防監(jiān)控與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能消防監(jiān)控與管理系統(tǒng)的核心目標(biāo)在于通過(guò)信息化、自動(dòng)化手段實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、火災(zāi)預(yù)警與快速響應(yīng)，從而提升消防管理水平，確保建筑安全。首先，傳感器網(wǎng)絡(luò)部署與集成是智能消防監(jiān)控的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)建筑內(nèi)各消防設(shè)施如煙感、溫感、火焰探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕等進(jìn)行精密布點(diǎn)，構(gòu)建全面的火災(zāi)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，確保在火災(zāi)發(fā)生第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)。同時(shí)，智能消防系統(tǒng)應(yīng)與建筑的給排水系統(tǒng)深度集成，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防水池水位、消防泵運(yùn)行狀態(tài)、管網(wǎng)壓力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，確保消防水源充足和有效輸送。其次，中央監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建是智能消防系統(tǒng)的核心。該平臺(tái)集成了大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算、人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)接收并解析來(lái)自各傳感器的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和快速定位。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，平臺(tái)能夠迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，指令相關(guān)消防設(shè)備進(jìn)入備戰(zhàn)狀態(tài)，并向管理人員發(fā)送報(bào)警信息，指導(dǎo)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置或引導(dǎo)人員疏散。此外，智能聯(lián)動(dòng)控制是提升消防效能的關(guān)鍵所在。系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)與消防給排水設(shè)備、疏散指示系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)等的聯(lián)動(dòng)，當(dāng)火災(zāi)報(bào)警觸發(fā)時(shí)，能自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵、打開(kāi)相應(yīng)區(qū)域的消防噴淋系統(tǒng)，調(diào)整電梯運(yùn)行模式，確保消防救援通道暢通無(wú)阻，最大程度上減少火災(zāi)帶來(lái)的損失。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)是確保建筑安全的重要環(huán)節(jié)。本文通過(guò)對(duì)高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，探討了消防水泵房設(shè)計(jì)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高層建筑給排水消防材質(zhì)設(shè)計(jì)及智能消防監(jiān)控與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的技術(shù)要點(diǎn)。這些關(guān)鍵技術(shù)的合理應(yīng)用，將有效提升高層建筑的消防安全水平，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。未來(lái)，應(yīng)繼續(xù)深化這些關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，為高層建筑的安全保駕護(hù)航。

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