高層建筑給排水消防設計關鍵技術

房登峰

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

高層建筑作為國家重點行業，除了要注重自身發展以外，還要關注消防工作。因此，如何進一步提升建筑消防安全等級，是建筑行業亟需解決的問題。建筑中的給排水系統，直接影響建筑消防系統的效果，雖然給排水系統的功能得到了改善，但其依舊還存在一些弊端，導致整個建筑的消防工作受到影響。為了在施工環節最大程度減少安全隱患，相關部門需要提高關注，嚴格按要求施工，保證施工質量，盡可能避免出現完工后發生安全問題，保證使用者的安全[1]。

1 高層建筑給排水消防設計要點

1.1 給水系統設計

生活給水系統的設計，是為了給室內提供可靠的水量和水壓，滿足人們的日常生活用水的需求。生活供水系統中，供水水質是生活給水系統中重要一環，直接關系到用水人員的身體健康和生命安全，因此，生活供水水質安全必須得到高度重視。

火災發生時，完善的消防給水系統可以及時有效地撲滅小火，控制大火火勢蔓延，進而撲滅火災。高層建筑消防給水系統可以為撲滅火災提供充足的水源，根據其消防給水壓力可以分成高壓給水系統（圖1）和臨時高壓給水系統（圖2），前者主要是指管內始終保持滅火所需求的水量和壓力，不需要另外設置增壓設備即可直接利用滅火設備實現救火，當市政水壓水量滿足設計要求，同時符合規范中允許利用市政壓力設置常高壓時，可以直接利用市政水源來滅火，或者是在屋頂設置高位消防水池，儲存消防滅火所需要的全部水量。而后者管網內一般不配置滅火所需的工作壓力和流量，而是配備穩壓水泵等設備，平時僅是用來維持系統的壓力，消防用水量儲存于低位消防水池中，而高位消防水箱儲存火災初期的消防水量。在消防泵房內設置消防水泵，一旦發生火災，直接啟動消防水泵可快速提高系統管內壓力，為消防滅火做準備，達到救火目的。在高層建筑設計中，設計人員在設計消防給水系統時需要從綜合層面考慮分析，根據高層建筑結構進行設計。首先，重點設計自動滅火和自救方式，高層建筑相對其他建筑而言救援難度系數更大，一旦發生火災，造成的經濟財產損失和人身安全危害更嚴重，為了能夠降低火災造成的經濟損失和人員傷亡力，需要滅火系統能夠及時發現火災，快速做出反應，將火災撲滅在初期，另外，還需要為居民提供迅速安全撤離火災現場的方法。其次，將滅火系統作用充分發揮出來，消防給水系統設計需要設計人員根據活動類型配合使用相應的滅火工具，合理地配置滅火器，非專業消防人員也可以使用，將滅火作用發揮出來，提高滅火效率[2]。

圖1 常高壓消防給水系統

圖2 臨高壓消防給水系統

1.2 排水系統設計

高層建筑在設計排水系統時，設計人員需要遵循以下要求：首先，排水系統設計時需要重視雨水管道的設計，做到有組織地安全排放屋面雨水，根據規范和當地相關的要求，合理取值設計重現期和暴雨強度計算公式，使雨水管道系統排水能力滿足規范要求，做好溢流設施設計，雨水管道系統和雨水溢流設施總的排水能力，滿足規范要求重現期下的總雨水流量的要求，使屋面積水深度控制在合理負荷水深范圍內[3]。其次，消防排水問題不容忽視，消防排水平時不會用到，可以考慮平消結合設計，如在地下車庫設計集水坑時，可以按平時的排水設計集水坑尺寸及數量，同時，按消防時校核排水能力，滿足消防時地下室積水深度不會超過規定值，能夠在規定時間內把水排出室外，不會造成財產損失。這樣既保證了室內安全，又避免了過多設計而造成投資浪費。同時，還要注意保護消防設備的安全運行，消防排水泵要向安全穩定運行，需要科學設計排水泵位置和路線，控制好路線，防止電氣系線路發生短路現象。最后，上層污廢水排放需要嚴格設計，排水橫管注意規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構部分時，采用專業技術處理相應部位，盡量避免由于排水不當而導致建筑主體安全受到影響。

2 高層建筑給排水消防設計問題分析

2.1 給排水設計存在的問題

給排水設計中，最主要的問題在于水質及水壓。對于高層建筑來說，其用水量相對較大，需要儲存較多的水量在水箱之中，這些水量若是在較長時間得不到跟新的情況下，會存在變質的可能，繼而影響到人們的用水安全。所以對于高層建筑內存水水質的保障措施需要引起設計人員的關注，在后疫情時代尤為重要。整個供水系統中要存在較多處有可能對供水水質造成污染的地方，當建筑內設有生活水箱或水池來貯存生活用水量時，生活水池進水管要按照規范要求，設置空氣間隙，以防止水箱內的水倒流進入生活給水引入管中，進而污染市政給水；另外，當生活供給有可能造成污染的用水點，或利用生活給水給熱水鍋爐等加熱設備補水，以及給其他非生活飲用水水箱補水等地方，都要按照規范要求，采取相應措施進行水質防污染。其次是水壓，對于不同功能的建筑或是不同衛生器具，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過高而影響人們的日常使用。設計時，需要結合最不利點水壓需求和節能需求，通過合理的減壓措施調整出水壓力，當采用減壓閥進行系統的豎向分區時，一定要注意減壓閥的設置，按要求成組布置，同時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置（圖3），另外，減壓閥組處的排水，一定要注意水質防污染，不能設置在有可能對水質造成污染的區域或房間中。

圖3 減壓閥組安裝

另外，在每個分區中，下面幾層一般會出現超過規范中要求的壓力值，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，同時還能達到節水的效果。

圖4 支管減壓

2.2 消防設計中存在的問題

發生火災時，消防給水系統是保障高層建筑物的重要一環，其時效性與滅火能力是關鍵。對于高層建筑，特別是超高層建筑，消防系統需要串聯、轉輸和減壓等措施進行供水，系統相對較為復雜，如何快速有效地進行進水水量輸送非常關鍵。高層建筑的消防系統一般都是采用臨高壓給水系統，是通過低位消防水池經消防泵加壓將滅火用水提升至管網，輸送至火災位置，由于水量轉輸需要一定的時間，所以在火災初期，消防用水由屋頂水箱供給。

3 高層建筑給排水消防設計關鍵技術

3.1 管道安裝

管道安裝是保證建筑給水排水工程施工質量與功能的重要因素，各企業都必須要做好管道安裝工作。首先，在安裝建筑消防系統給排水管道的時候，在廚房和衛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要控制好高度，依據施工圖確定好管道位置?？梢栽诖虼前宓任恢妙A留套管，將給排水管道設置于套管中，給衛生器具預留的給水接口，按照設計位置和高度預留，保證后面衛生器具能夠精準安裝。室內管線較多，尤其是地下式和設備層，各種管線錯綜復雜，必要時，可以借助BIM 技術，進行管線優化布置，如此，就能在保證管線合理排布的情況下更加美觀。最后，管理人員要對建筑消防及排水工程中全過程、全方位地做好監督管理工作，確保每一個環節都能達到國家或行業的標準，檢查確認無誤后才能繼續開展下一環節的施工工作[4]。

3.2 消防泵房和消防水池設計

合理的設計消防泵房有利于提升高層建筑給排水消防系統的運行效率，減少安全隱患。對于高層建筑的消防水泵房設計需要滿足以下條件：①要選擇安全可靠的設備，保證所選擇消防水泵的質量達到行業規定的標準，具備良好的性能，能夠滿足高層建筑給排水消防設計的需求，同時節約資源降低損耗，在選擇消防泵時，要選擇設計流量和設計揚程都在水泵運行曲線的高效段的產品，同時還要校核水泵在零流量時，系統壓力不應大于設計工作壓力的140%，并且要大于設計工作壓力的120%，當水泵出水流量為設計流量的150%時，水泵出口壓力不應小于設計工作壓力的65%。②要做到吸水槽的優化設計，綜合評估吸水槽的服務功能，合理設計吸水槽的寬度和深度，保證儲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，保證其能夠發揮應有的作用。③要加強消防水泵房的電氣系統設計，根據電氣系統設備的大小和形態進行合理的配置，保證電氣系統能夠正常運行、滿足消防水泵房的需要。④合理有效地運用信息化技術手段把控水泵的運行，減少水泵的故障，拓寬水泵房的適用范圍。消防水池的儲水量有效容積在500m3以上時，一般需要設置成兩格能夠獨立使用的消防水池，每個水池分別設有出水管和連通管，管徑要符合消防給水需求，以保證一格檢修時，發生火災消防系統仍然能夠有水取用[5]。

3.3 消火栓消防系統設計

在設計室內消火栓時采用二次加壓技術，要選用安全系數達標與揚程符合系統壓力需要的消火栓，按照規范要求合理布置消火栓，一般把消火栓設置在樓梯間及休息平臺和走道，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，保證消火栓設計的合理性。在進行消火栓設計時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設計時要考慮水管的強度和水壓。當超過規范中對消防系統壓力的要求時，需要對消防系統進行分區。一般可采用消防水泵并聯或串聯分區、減壓水箱分區和減壓閥減壓分區等方式，根據建筑性質、系統壓力等綜合因素采用相應的分區方式，合理設計消防系統分區，保證消防供水系統安全運行。

4 結語

綜上所述，高層建筑給排水和消防設計必須要保證實用性和安全性。例如給排水消防系統設計重點在于給排水和消防系統，在滿足用戶需求同時促進建筑行業持續發展。當前，高層建筑給排水消防系統在設計上追求多元化，這需要設計人要創新設計理念和設計方法，把握涉及關鍵技術，科學設計給排水系統，尤其是消防給水系統，進而為高層建筑消防工作提供完善的給排水服務，及時滅火救援，并降低消防安全隱患。