消防工程中給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

引言

在現(xiàn)代建筑工程中，消防安全至關(guān)重要，而給排水系統(tǒng)作為消防工程的核心組成部分，其設(shè)計(jì)合理性及運(yùn)行效能直接影響火災(zāi)撲救效率與人員生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大、功能日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)消防給排水系統(tǒng)逐漸暴露出設(shè)計(jì)缺陷，難以滿足當(dāng)前消防安全的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，開展消防給排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。本文旨在通過系統(tǒng)分析現(xiàn)有問題，提出有針對(duì)性的優(yōu)化方案，并結(jié)合實(shí)際工程案例驗(yàn)證其應(yīng)用效果，從而全面提升消防工程的綜合性能，切實(shí)保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

一、消防工程中給排水系統(tǒng)的作用

（一）確保滅火效能

消防給排水系統(tǒng)作為建筑火災(zāi)初期防控的關(guān)鍵設(shè)施，其可靠性直接影響火災(zāi)撲救效果。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可立即響應(yīng)，通過精準(zhǔn)噴淋，有效控制初期火勢(shì)，顯著延緩火災(zāi)蔓延速度。同時(shí)，消火栓系統(tǒng)為消防人員提供充足的水源保障，確保近距離、快速滅火作業(yè)的開展。若系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷或運(yùn)行故障，將導(dǎo)致供水不足、響應(yīng)延遲等嚴(yán)重后果，不僅錯(cuò)失最佳的滅火時(shí)機(jī)，還可能造成火勢(shì)失控，極大地威脅人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

（二）保障人員安全疏散

在火災(zāi)應(yīng)急處置過程中，人員疏散與滅火救援同等重要。完善的消防給排水系統(tǒng)通過噴淋裝置，有效降低環(huán)境溫度并稀釋煙霧濃度，顯著提高疏散通道的能見度與安全性。同時(shí)，高效的消防排水子系統(tǒng)能夠及時(shí)排除火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)積水，避免因地面滯留水體影響疏散效率及妨礙消防作業(yè)展開，為人員安全撤離和救援行動(dòng)創(chuàng)造有利條件。

（三）保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)

在火災(zāi)持續(xù)過程中，高溫作用將導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)材料性能顯著劣化。消防給排水系統(tǒng)通過噴淋冷卻等主動(dòng)防護(hù)措施，可有效地控制承重構(gòu)件的溫升速率，降低鋼材屈服強(qiáng)度損失和混凝土爆裂風(fēng)險(xiǎn)，從而維持建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種保護(hù)機(jī)制不僅延緩了結(jié)構(gòu)失效進(jìn)程，還大幅降低了重建成本[1]

二、消防給排水系統(tǒng)現(xiàn)存問題

（一）給排水管網(wǎng)布局不合理

當(dāng)前，部分建筑消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)缺陷。第一，水力計(jì)算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致管徑選擇失當(dāng)，過小的管徑造成系統(tǒng)沿程阻力增大，難以滿足火災(zāi)工況下的設(shè)計(jì)流量和壓力要求。第二，管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理，存在冗余管段或水力死區(qū)，嚴(yán)重影響滅火響應(yīng)的時(shí)效性。第三，系統(tǒng)擴(kuò)展性不足，未能預(yù)留建筑功能變更所需的消防供水余量，在后期改造中暴露出供水能力不足的問題。這些設(shè)計(jì)缺陷直接導(dǎo)致系統(tǒng)在火災(zāi)時(shí)無法保證可靠供水，嚴(yán)重制約滅火效率。

（二）消防水泵選型與配置不當(dāng)

消防水泵作為消防給排水系統(tǒng)的核心設(shè)備，其選型的合理性直接影響系統(tǒng)供水性能。實(shí)際工程中存在以下問題：第一，水泵流量與揚(yáng)程參數(shù)不匹配，部分水泵流量不足，無法滿足大空間火災(zāi)救援需求，部分揚(yáng)程過高或過低導(dǎo)致能源浪費(fèi)或壓力不足；第二，備用泵配置不足，僅設(shè)置單臺(tái)主泵缺乏備用機(jī)組，一旦主泵故障將導(dǎo)致系統(tǒng)完全癱瘓。

（三）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)問題

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)雖廣泛應(yīng)用于消防工程，但仍存在噴頭布置不合理等典型問題。噴頭間距設(shè)計(jì)失當(dāng)?shù)闹饕憩F(xiàn)：間距過大會(huì)產(chǎn)生噴水盲區(qū)，削弱滅火效果；間距過小導(dǎo)致成本上升且安裝困難。同時(shí)，報(bào)警閥組和水流指示器等關(guān)鍵組件的安裝調(diào)試不規(guī)范，直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和火災(zāi)報(bào)警的時(shí)效性[2]

三、消防工程中給排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

（一）科學(xué)合理的管網(wǎng)布局優(yōu)化

消防給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)需系統(tǒng)考慮建筑功能特性、規(guī)模及火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)等關(guān)鍵因素。首先，在具體設(shè)計(jì)中，要通過精確的水力計(jì)算確定合理管徑，在滿足火災(zāi)時(shí)水量水壓需求的同時(shí)，避免因管徑過大造成投資浪費(fèi)。其次，管網(wǎng)布置宜采用環(huán)狀或枝-環(huán)結(jié)合形式，以提升供水的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于高層建筑、大型商業(yè)綜合體等高危場(chǎng)所，必須設(shè)置獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)，嚴(yán)格與生活給水系統(tǒng)分離。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還需預(yù)留足夠的接口和擴(kuò)展空間，以滿足未來建筑功能調(diào)整需求。在管網(wǎng)優(yōu)化方面，建議引入水力模型模擬技術(shù)，對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行仿真分析，確保系統(tǒng)在最不利點(diǎn)仍能滿足消防供水要求。最后，應(yīng)特別注意管網(wǎng)閥門設(shè)置，保證系統(tǒng)分段控制的靈活性，并為后期維護(hù)管理創(chuàng)造便利條件。整個(gè)設(shè)計(jì)過程必須嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，既能滿足當(dāng)前消防需求，又具備適應(yīng)未來發(fā)展變化的彈性。

（二）消防水泵的優(yōu)化選型與合理配置

消防水泵的選型與配置是消防工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能參數(shù)直接影響系統(tǒng)供水的可靠性。水泵選型必須嚴(yán)格依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程要求，確保滿足火災(zāi)時(shí)的供水需求。流量確定需綜合考慮建筑最大消防用水量，包括消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等同時(shí)開啟時(shí)的總用水量以及其他可能啟用的消防設(shè)施用水需求[3]。揚(yáng)程計(jì)算應(yīng)系統(tǒng)考慮管網(wǎng)沿程阻力、局部阻力、建筑高度及最不利點(diǎn)設(shè)備工作壓力等參數(shù)，這些因素共同決定了水泵需要克服的總阻力。為提高系統(tǒng)的可靠性，必須配置性能參數(shù)與主泵一致的備用泵，并具備自動(dòng)切換功能，確保主泵故障時(shí)能立即投入運(yùn)行，維持消防系統(tǒng)正常供水。

（三）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

在消防工程自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的改良設(shè)計(jì)中，噴頭布置的合理性是決定系統(tǒng)效能的關(guān)鍵因素。由于不同建筑的使用功能和火災(zāi)危險(xiǎn)性存在顯著差異，設(shè)計(jì)師必須進(jìn)行精確計(jì)算和差異化設(shè)計(jì)。對(duì)于普通辦公場(chǎng)所，根據(jù)GB50084－2017《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，標(biāo)準(zhǔn)噴頭的布置間距通常不應(yīng)超過3.6米。這一距離設(shè)置經(jīng)過工程驗(yàn)證，能夠在保證滅火效率的同時(shí)，兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和施工的便利性。對(duì)于油庫、化學(xué)品倉庫等火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的特殊場(chǎng)所，為提升滅火的可靠性，噴頭間距需要適當(dāng)縮小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)火源的全方位覆蓋。噴頭的安裝高度同樣需要精確設(shè)計(jì)。在住宅等層高較低（通常2.8米—3米）的空間中，噴頭安裝位置應(yīng)距天花板0.15米—0.3米，這能夠確保噴頭對(duì)熱煙氣的快速響應(yīng)。對(duì)于大型商業(yè)中庭、工業(yè)廠房等高空間場(chǎng)所（層高6米一8米），需要選用K系數(shù)大于115的大流量噴頭，并配合特殊的水力計(jì)算，確保噴淋能夠有效到達(dá)地面火源位置，避免出現(xiàn)噴淋盲區(qū)。除噴頭布置外，系統(tǒng)其他關(guān)鍵組件的安裝調(diào)試同樣至關(guān)重要。報(bào)警閥組作為系統(tǒng)的核心控制部件，其安裝必須嚴(yán)格遵循產(chǎn)品技術(shù)要求。要保證閥組的密封性能，確保閥瓣啟閉靈活，壓力參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確。水流指示器的安裝位置應(yīng)選擇在管網(wǎng)中水流平穩(wěn)且便于觀察的區(qū)段，通常設(shè)置在樓層水平干管上。安裝完成后，必須進(jìn)行不少于3次的通水測(cè)試，以驗(yàn)證其動(dòng)作靈敏度和信號(hào)反饋的準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí)，還需特別注意以下要點(diǎn)：首先，要根據(jù)建筑特點(diǎn)，合理劃分防火分區(qū)，每個(gè)分區(qū)的噴淋系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立控制；其次，管網(wǎng)水力計(jì)算必須考慮最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力需求；最后，系統(tǒng)組件必須選用通過消防認(rèn)證的產(chǎn)品，并定期進(jìn)行維護(hù)檢測(cè)。通過這些系統(tǒng)化的改良措施，可以顯著提升自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的可靠性和滅火效率，為建筑消防安全提供有力保障。

（四）完善消防排水系統(tǒng)

消防排水系統(tǒng)在火災(zāi)撲救后期發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其排水性能的優(yōu)劣直接影響人員疏散效率、消防救援效果以及建筑結(jié)構(gòu)的安全性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須針對(duì)不同建筑特征進(jìn)行精確計(jì)算和差異化配置。在確定排水管道管徑和排水泵流量參數(shù)時(shí)，需要綜合考慮建筑規(guī)模、使用功能以及預(yù)估的火災(zāi)用水量。對(duì)于小型建筑如單層倉庫，由于火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的消防用水量相對(duì)較少，通過水力計(jì)算后通常只需選用管徑 100mm-150mm 的排水管道，配套 10m³/h-15m³/h 流量的排水泵即可滿足排水需求。對(duì)于大型高層建筑，特別是超高層寫字樓，由于建筑層數(shù)多、面積大，火災(zāi)時(shí)消防用水量十分可觀。這就要求將排水管道管徑增大到 300mm-400mm ，同時(shí)排水泵流量也需要提升至 ，才能確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有效排除積水[4]

排水管道的布置方式對(duì)排水效率具有顯著影響。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能減少管道彎頭和支管數(shù)量，以降低水流阻力。以某大型地下停車場(chǎng)的消防排水系統(tǒng)改造為例，原設(shè)計(jì)方案中采用了大量直角彎頭和復(fù)雜支管布置，導(dǎo)致排水不暢、積水嚴(yán)重。經(jīng)過優(yōu)化改造，將所有直角彎頭更換為45度斜角彎頭，同時(shí)簡(jiǎn)化支管布局，最終使排水效率提升了 30% 以上。此外，排水口的位置設(shè)置也需特別注意，應(yīng)避開人員疏散通道和重要設(shè)備區(qū)域，同時(shí)其數(shù)量需要根據(jù)建筑面積和地勢(shì)特點(diǎn)合理確定，避免因排水口數(shù)量不足或堵塞而導(dǎo)致積水倒灌。隨著節(jié)水環(huán)保理念的普及，雨水回收利用技術(shù)在消防排水系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過在系統(tǒng)中設(shè)置專門的消防排水收集池，將滅火后的積水進(jìn)行收集，再經(jīng)過沉淀、過濾、消毒等一系列處理工藝，使水質(zhì)達(dá)到建筑非生活用水標(biāo)準(zhǔn)，可用于綠化灌溉、道路清洗等用途。某大型校園的實(shí)踐案例表明，采用這種雨水回收利用技術(shù)后，每年可節(jié)約約 5000m³ 的綠化灌溉用水，不僅顯著降低了建筑運(yùn)營(yíng)成本，還符合當(dāng)前綠色建筑的發(fā)展要求。這種將消防排水與水資源循環(huán)利用相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，既保證了消防系統(tǒng)的功能性，又體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要特別注意以下幾點(diǎn)。首先，排水泵應(yīng)設(shè)置備用機(jī)組，確保在主泵故障時(shí)系統(tǒng)仍能正常工作；其次，要定期對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)，特別是要確保排水口暢通無阻；最后，對(duì)于重要區(qū)域，可考慮設(shè)置水位監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)排水異常情況。通過以上系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)措施，可以確保消防排水系統(tǒng)在火災(zāi)時(shí)發(fā)揮應(yīng)有作用，為人員安全和財(cái)產(chǎn)保護(hù)提供有力保障。

（五）智能化與信息化應(yīng)用

智能化與信息化技術(shù)的應(yīng)用正在深刻改變傳統(tǒng)消防給排水系統(tǒng)的運(yùn)行模式。通過在系統(tǒng)中部署壓力、流量和水位傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能預(yù)警。以某化工園區(qū)為例，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到管網(wǎng)壓力低于設(shè)計(jì)值 80% 時(shí)，能夠立即觸發(fā)多級(jí)報(bào)警機(jī)制，并通過短信、郵件等方式向管理人員推送包含故障位置和原因分析的詳細(xì)報(bào)警信息。這種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大大提升了故障診斷和應(yīng)急處理效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入使得消防給排水系統(tǒng)與其他消防設(shè)施實(shí)現(xiàn)了深度集成。在某現(xiàn)代化醫(yī)院的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，從火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)到消防水泵完成啟動(dòng)并達(dá)到額定壓力，整個(gè)響應(yīng)過程僅需5秒一8秒。這種快速響應(yīng)機(jī)制得益于三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新：首先，建立了完善的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火情的及時(shí)感知；其次，采用可靠的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，確?？刂浦噶畹目焖賯鬏敚蛔詈?，優(yōu)化系統(tǒng)控制算法，提高了設(shè)備聯(lián)動(dòng)效率。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的智能消防系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

結(jié)語

在現(xiàn)代化醫(yī)院建設(shè)中，消防給排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用具有決定性作用。通過科學(xué)的管網(wǎng)布局優(yōu)化、水泵選型配置、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)改進(jìn)及排水系統(tǒng)完善等系統(tǒng)性改造，可顯著提升整體消防效能。特別是將智能監(jiān)測(cè)技術(shù)與信息化管理平臺(tái)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與給排水系統(tǒng)的智能聯(lián)動(dòng)，使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間縮短至5秒一8秒，大幅提升了滅火效率。實(shí)踐表明，這些技術(shù)創(chuàng)新不僅提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和應(yīng)急響應(yīng)能力，還優(yōu)化了全生命周期的運(yùn)維管理。這種集成化的消防解決方案為火災(zāi)撲救爭(zhēng)取了關(guān)鍵時(shí)間，有效地保障了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的持續(xù)安全運(yùn)營(yíng)。因此，消防給排水系統(tǒng)的現(xiàn)代化改造已成為醫(yī)院建設(shè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，具有顯著的推廣價(jià)值。

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