高層建筑消防給水系統的設計研究

陳振華

摘要：高層建筑作為現代城市發展進步的標志，隨著社會發展，建筑高度不斷增高，很容易影響消防給水系統的運行。而高層建筑隨著社會發展將越來越多，若不能解決高層建筑消防給排水系統存在的問題，勢必會潛藏安全隱患，難以保障高層建筑內居民的生命與財產安全。因此，本文針對高層建筑消防給水系統設計進行分析，希望能夠結合高層建筑需求，探討解決給水系統存在的問題，從而構建安全環境，在保障大眾安全的同時推動社會經濟與建筑行業共同發展。

關鍵詞：高層建筑;消防給水系統;設計研究

建筑行業發展極為迅速，近些年，為緩解城市用地緊張的問題，提高經濟效益，高層建筑發展迅速。在高層建筑建設完成后，需要在高層建筑內部設計消防給水系統，以保證給水系統穩定運行，能夠在火災初期對火災蔓延加以管控。雖然，近些年研究出多種新型滅火器與滅火劑，但是，水作為撲救火災的主要滅火劑，不僅價格低廉且有效，無論是從經濟角度還是安全角度考量，都應充分重視給水系統設計工作。在高層建筑給水系統設計工作中，應合理設計消防給水系統，并根據以往經驗，對高層建筑給水系統設計不合理之處加以優化，從而以最小代價，取得最佳防火效果。

1 城市高層建筑結構復雜

通常來說，高層建筑樓體較高，每一層住戶較多，且建筑結構復雜。住戶多、疏散距離長，基于高層建筑的這些特點，火災管控難度勢必增大。因此，在高層建筑發生火災事故時，只能借助高層樓梯進行逃生，但是，由于高層建筑結構復雜，很多逃生樓梯位于建筑物兩端，而部分高層建筑回廊較長，難以在短時間內跑到回廊兩端。再加上，火災伴隨濃煙，降低了建筑內部的可見度，在火災中驚慌失措的群眾，很難找到準確位置，到達安全通道。

2 城市高層建筑火災撲救存在的問題

2.1存在盲點與水壓不穩定問題

國內消防的云梯多在50米至70米左右，對于高層建筑火情管控難度大，大部分城市的高層建筑，甚至早已超過100米[1]。據不完全統計，僅200米以上的高層建筑竣工數量已經超過140多座，今后還將更多。因此在火災防控方面，已經出現了火災管控的盲點，增大了火災防范的管控難度。此外，由于整體建筑高度較高，火災在蔓延過程中，很容易受到高層建筑內部氣壓與風壓等多種因素的影響，從而加快火災蔓延速度。高層建筑內部的電梯、梯井與排風管，會在火災發生時，促使空氣流速增加，從而為高層建筑內部火災蔓延提供助燃。再加上水壓不穩定，高層建筑內部增壓困難，這些因素如不能得到解決，都會進一步擴大火災危害，威脅高層建筑居民生命健康與財產安全。

由于高層建筑整體較高，且火災蔓延方向與群眾逃生的方向相反，一旦高層建筑消防給水系統不能穩定供水，將難以遏制火災蔓延，不僅會造成經濟損失，更會造成人員傷亡問題。絕大部分高層建筑，建筑的居民用水，需要經過水泵進行加壓，否則難以維持高層建筑基本供水。而在火災發生時，要想控制火災，降低火災蔓延速度，或是撲滅火災，對用水量需求高達300L/S[2]，而普通的水泵，其供水量僅能達到100L/S[3]，可見普通水泵難以達到高層建筑基本防火給水要求。

2.2建筑內部給水管道耐火性差

在火災出現后，很容易影響給水管道，使高層建筑給水管道受熱變形，進而導致供水故障問題出現，降低供水能力。而消防車在高層建筑火災撲救中，消防水帶需要穩定壓力，對耐壓要求較高，而高層建筑水壓難以達到消防水帶要求，最終導致火災不斷蔓延，出現大量人員傷亡。此外，部分高層建筑，在日常管理工作中，對于消防設備維護管理力度不足，很多消防設備由于閑置時間過長，甚至出現老化、磨損與過期等問題，這些存有不同問題的消防設備與給水系統，難以在高層建筑火災中發揮應有的價值與作用。與此同時，由于高層建筑施工單位不統一，在高層建筑施工中，如果沒有遵循規范要求，合理設置高層建筑消防給水系統，也將增加高層建筑防火設備與給水系統維護難度，從而導致高層防火設備與給水系統處于失效狀態。

2.3高層建筑給水系統有待完善

在火災撲救過程中，常應用兩種方式：其一，火災撲救人員，在建筑外部給水，降低著火建筑的溫度，進行火災撲救工作，但是，受到供水壓力的影響，高噴消防車供水也有很大的局限性，很難達到著火層的供水要求，特別是近幾年發生的幾起高層建筑外墻保溫著火，就存在典型的供水問題。其二，依靠建筑內部消防給水系統，借助自動噴水滅火系統、水泵結合器接力供水等系統，對溫度較高區域進行自動灑水，從而達到高層建筑滅火的目的。但是，對上述兩種滅火方式進行分析，外部滅火主要依靠人力，從外部為高層建筑降溫，此種方式相對完善且專業。而高層建筑內部消防給水系統設計工作，不僅要解決供水問題，更要合理優化給水系統。但是，由于高層建筑內部給水系統分布不完善，給水裝置難以實現全方位覆蓋，從而阻礙火災撲救工作的開展。因此，需要集中更多專業人員，合理設計消防給水系統設計工作，從而解決高層建筑內部給水滅火難等問題，提升高層建筑給水系統滅火能力，為大眾構建安全的生活環境。

3 高層建筑消防給水系統相關設計研究

3.1消防給水系統之消火栓設計

消火栓作為高層建筑消防給水系統的常見部分，高層建筑內部消火栓主要為兩種形式，其一，為消防車提供供水，在高層建筑外部。因此，在高層建筑外部消火栓設計工作中，應當結合高層建筑實際滅火需求，以及保護半徑與水資源利用等實際情況，合理設置高層建筑室外消火栓，確保建筑外部供水能夠覆蓋高層建筑的全范圍。其二，為高層建筑內部設置室內消火栓，在室內消火栓設計工作中，應當結合高層建筑垂直高度，合理設置消火栓數量、供水壓力、消防水帶的選型配置等，并確保同一樓層中，有兩個消火栓或是消防水帶，能夠達到樓層內任意角落，實現無死角給水。

同時，在消火栓設計工作中，應當將室內消火栓設置在前室或者走廊等明顯位置，確保消防救援人員與樓內居民或公共建筑的內部員工，能夠在第一時間內找到室內消火栓，并利用消火栓撲救初期火災，控制高層建筑火災蔓延，并在物業管理部門或公共建筑管理單位的共同指導下，經常開展消防演練，達到著火不驚不慌的目的。在高層建筑內部合理設置室內消火栓，對于住戶來說，經過火災撲救培訓，能夠合理運用消火栓與多種滅火設備，在火災初期，對火災進行管控。對于消防工作者來說，能夠在最短時間內，使用消防設備，對于云梯不能到達的地方，進行火災撲救工作，緩解高層廊道過長，遏制火災蔓延，即使在火災嚴重的情況下，依舊能夠借助消防栓系統，最大限度地控制火情，為高層建筑住戶提供寶貴的逃生時間。對于建筑的室外墻面部分，建議在建筑的頂部向下垂直設置雨淋系統，起到輔助滅火的作用。

3.2消防給水系統之減壓與增壓設計

由于高層建筑內部水壓不穩定，為保障上層供水，在高層建筑內部常應用水泵進行增壓或是減壓處理。很多高層建筑雖然設計增壓與減壓閥，但是，由于后期維護管理不到位，或是無故障警報系統，高層建筑內部的水壓穩定性亦難以得到合理管控，多數的消防栓水壓為0.5MPa[4]，高層建筑內部供水管道水壓數值超過減壓裝置，應設計可調節減壓閥，充分利用可調節減壓閥，對高層建筑內部豎向分區水壓壓力進行調整。其次，為確保高層建筑內部水壓的穩定性，在消防給水系統設計中，應在保障日常供水的前提下，在出現火災后，對水壓進行調節，確保水壓能夠滿足消防供水壓力的要求，進行加壓處理，從而控制消防栓流水速度，解決消防給水系統水壓不足的問題，為消防工作提供穩定水壓。最后，高層建筑的給排水系統設計人員，應主動咨詢消防部門，在高層建筑增壓與減壓設計環節中，結合專業消防人員的建議，不斷優化高層建筑內部給排水系統，確保高層建筑給排水系統能夠達到火災撲救的要求，避免高層建筑內部火災撲救由于給排水系統問題造成火災失控，威脅住戶的生命安全。

3.3消防給水之消防水箱設計

對高層建筑消防給水系統設計工作加以分析，消防水箱作為消防給水系統的重要組成部分，應結合高層建筑實際情況、火災連續用水量等因素，合理設計消防水箱。消防水箱的供水連續性與水量，對火災控制、消防給水系統運轉具有重要意義。因此，可以采取高于火災用水量的消防水箱設計，并在這一過程中，借助并聯或串聯等不同方式，保持供水系統內部水壓穩定性，對水壓不穩定的區域，可以選擇無水箱的并聯分區設計形式，從而滿足供水基本要求。其次，在消防供水系統的材料選擇上，應盡量選擇無毒、無害且抗熱性能強的材料，避免火災發生時整個供水系統被破壞。只有從多方面、合理設計消防給水系統，才能滿足消防給水要求，最大限度降低火災對高層建筑與住戶帶來的不良影響。

最后，在高層建筑施工完成后，做好消防專項驗收工作，對高層建筑給排水存在的問題加以核查，結合最新消防安全要求，設計高層建筑消防給排水系統，以規范要求，不斷完善高層建筑給排水系統，必要時，應采用遙感器、自動化設置，提升高層建筑內部給排水系統的應用性，確保高層建筑消防給排水系統作用能夠充分發揮，維護住戶生命安全與財產安全，這也是高層建筑給排水系統設計的重要作用，需要結合實際情況、高層建筑變化、《建筑設計防火規范》GB50016-2014的版本不斷完善與更新，將大大促進高層建筑的消防安全系數。

4 結語

消防給水系統，在高層建筑中具有極為重要的意義。高層建筑內部給水系統，不僅能解決外部降溫或是云梯高度不足等弊端，更能在火災初期，借助溫度傳感器，對火災進行管控。火災初期是火災撲救的最佳時段，如果在火災初期階段，高層建筑內部給水系統能夠發揮應有的作用，不僅能降低火災影響，更能避免財產損失，維護住戶的生命安全，提升高層建筑的安全性能。與此同時，應做好火災防控知識宣傳工作，最大限度避免火災出現，降低火災帶來的嚴重影響，保護高層建筑住戶生命安全。

參考文獻：

[1] 李建林.建筑消防給水系統設計施工中存在的問題及解決對? ? ? 策[J].消防界（電子版），2019，5（18）：46-47.

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[3] 李茜.高層建筑消防給水系統給水方式的選擇研究[J].住宅與? ? ? 房地產，2018（12）：64.

[4] 楊凱.超高層建筑消防給水系統設計探析[J].建材與裝飾，2018? ? ? （06）：103-104.