高層建筑消防給水設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：文章主要圍繞著高層建筑的特點展開論述，系統(tǒng)地分析了高層建筑的消防給水設(shè)計現(xiàn)狀，并對其消防系統(tǒng)提出了相關(guān)的要求，通過將工程實例進行有機結(jié)合，總結(jié)出幾點行之有效的設(shè)計核心要點，旨在將整體建筑的消防給水設(shè)計得更加實用，提升其合理性，從而使高層建筑的基礎(chǔ)條件更加的安全和可靠，進而使建筑質(zhì)量得到進一步的提升。

關(guān)鍵詞：高層建筑，消防給水設(shè)計

一、高層建筑消防給水系統(tǒng)要求

（一）高層建筑消防給水系統(tǒng)的選擇

可以將消防給水系統(tǒng)分成兩種，第一種是區(qū)域共用的系統(tǒng)，第二種是獨立系統(tǒng)。集中類型的給水系統(tǒng)會有效地集中消防水池、泵等相關(guān)設(shè)施，從室外利用消防管網(wǎng)，將其與建筑單體管網(wǎng)連接在一起，并根據(jù)實際情況進行分配。該模式的優(yōu)勢在于：區(qū)域共用一套系統(tǒng)，更加便于進行管理，進一步降低投資成本；缺點在于：若區(qū)域比較大，過長的管路導致更大的水頭損失，從而提高整個系統(tǒng)的壓力及水泵揚程，漏損量大。第二類獨立消防給水系統(tǒng)相比于前者來說，在每個建筑中都設(shè)置了獨立的消防水池和管網(wǎng)，其優(yōu)勢在于獲得了更高的安全性，缺點是需要使用比較多的設(shè)備，增加了造價，并且需要將其進行分散布置，這對于日常管理維護來說無疑是增加了工作難度。現(xiàn)階段，區(qū)域共用一套系統(tǒng)比較常見。對于大型跨越市政道路或者河流等的小區(qū)（廠區(qū)、商業(yè)區(qū)），同步考慮節(jié)約投資及穿越市政道路和河流等的設(shè)置要求、技術(shù)要求，宜在大型小區(qū)內(nèi)，分地塊做消防系統(tǒng)。

（二）高層建筑消防給水系統(tǒng)要求

因頂層比較高，最高層所要求的消防供水壓力非常大，故需水泵的揚程比較大。為防止底部樓層的水壓超壓，需要進行消防分區(qū)，并在局部承壓部分增設(shè)減壓閥、減壓孔板等，確保各分區(qū)消防給水壓力值滿足相關(guān)消防規(guī)范要求。由于管道內(nèi)水壓比較大，故需采用承壓能力較大的管材。高層建筑消防給水應(yīng)設(shè)一整套系統(tǒng)：高位消防水箱按規(guī)范要求選取有效容積，滿足初期火災(zāi)用水要求；消防水池有效容積應(yīng)滿足區(qū)域內(nèi)滅火時，火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)消防用水量最大的建筑要求；消防泵流量和揚程應(yīng)滿足消防滅火用水的水量、水壓要求；同時還要考慮相關(guān)的水泵接合器、室外消火栓、消防車取水口等設(shè)施。

二、高層建筑消防給水設(shè)計要點

（一）消防泵房和消防水箱的設(shè)計

在設(shè)計消防給水系統(tǒng)時，比較重要的設(shè)計環(huán)節(jié)就是消防泵房，相當于消防系統(tǒng)的心臟，該部分主要作用就是能夠為滅火提供充足的水量和水壓。該環(huán)節(jié)的設(shè)計重點在于科學地設(shè)計消防水池有效容積。如果高層建筑發(fā)生了火災(zāi)，其消防用水量會很大，火災(zāi)延續(xù)時間會很長，故需消防水池儲存火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的消防用水，若火災(zāi)的同時有充分可靠的補水，則可去除相應(yīng)的補水量。消防水池最低有效水位還要根據(jù)消防泵的情況確定，對于臥式消防水泵，消防水池滿足自灌式啟泵的最低水位應(yīng)高于泵殼頂部放氣孔。對于立式消防水泵，消防水池滿足自灌式啟泵的最低水位應(yīng)高于水泵出水管中心線。同步考慮消防水池進水管的水位、高報警水位、溢流水位、空氣流通空間及檢修口，滿足規(guī)范要求的同時，最大限度地利用空間，減少造價。儲存足夠量的水，在建筑發(fā)生火災(zāi)后，消防泵能夠長時間的持續(xù)運行，為滅火提供源源不斷的水。另外，組成消防水池的重要設(shè)施還有導流墻、吸水槽等，要從實際情況出發(fā)對其進行科學的設(shè)計，使設(shè)計得到進一步的優(yōu)化，使設(shè)計效果達到最優(yōu)組合。

（二）消防穩(wěn)壓泵的設(shè)計

在消防給水系統(tǒng)中，消火栓、自動噴淋系統(tǒng)的原理都是一樣的，都利用了變化的消防管網(wǎng)的靜水壓力來達到自動控制標準，要保證其靜水壓力就需要充分地利用水位高差來實現(xiàn)。該建筑設(shè)計中，當設(shè)置的高位消防水箱達不到靜水壓力的要求時，此時就需要設(shè)置相應(yīng)的消防穩(wěn)壓設(shè)施，穩(wěn)壓泵能夠有效地調(diào)節(jié)整個給水管網(wǎng)的壓力，這樣能夠有效地保障管道充滿水，并且達到一定的靜水壓力。穩(wěn)壓泵可以通過幾個壓力控制點連接壓力繼電器，從而全面地實現(xiàn)自動控制，但是在實際運行過程中，由于存在相關(guān)因素的影響，如果頻繁啟動穩(wěn)壓泵，不僅容易損壞泵，而且不利于整個管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行，因此，穩(wěn)壓泵通常情況下都會配有相應(yīng)的小型氣壓罐進行使用。通常情況氣壓罐內(nèi)有四個控制壓力的點，當罐內(nèi)的壓力達到PS2時，那么說明消防給水管網(wǎng)處于高壓工作狀態(tài)；如果管網(wǎng)發(fā)生了滲漏引發(fā)了泄壓情況，罐內(nèi)壓力降至PS1時，就會將穩(wěn)壓泵自動啟動，同時向氣壓罐進行相應(yīng)的補水，直至罐內(nèi)壓力再次的增加至PS2時，穩(wěn)壓泵才停止運行。如果建筑發(fā)生火災(zāi)，相關(guān)的滅火設(shè)備就會出水，就會進一步降低氣壓罐內(nèi)的儲水量，同時壓力也會相應(yīng)地下降，當降至PS1時，就會啟動穩(wěn)壓泵；隨著氣壓罐內(nèi)隨著水不斷地減少，當下降至P2時，就會自動啟動消防水泵并同時向管網(wǎng)內(nèi)進行供水，穩(wěn)壓泵隨之停止運行作。由此可知，穩(wěn)壓泵的主要作用就是對消防管網(wǎng)的靜水壓力進行維持，當發(fā)生火災(zāi)后，隨著管網(wǎng)內(nèi)壓力的降低，自動控制的壓力開關(guān)就能夠?qū)崿F(xiàn)消防穩(wěn)壓泵的自動啟動。

（三）室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)設(shè)計

先根據(jù)建筑性質(zhì)，規(guī)模等技術(shù)參數(shù)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，查詢其室內(nèi)、室外消火栓設(shè)計水量和火災(zāi)延續(xù)時間。在消防設(shè)計中，確定消火栓數(shù)量和位置是該設(shè)計環(huán)節(jié)的重點，能夠直接影響到消防系統(tǒng)是否能夠正常運行。高層建筑室內(nèi)消火栓的布置應(yīng)滿足兩股水柱到達室內(nèi)任何部位，設(shè)備間也應(yīng)布置消火栓、水帶應(yīng)考慮折減，不同的樓層應(yīng)考慮放在同一位置。若消火栓系統(tǒng)工作壓力超過2.4MPa，或者消火栓栓口壓力超過1.0MPa，則應(yīng)進行分區(qū)。同時消火栓栓口動壓超過0.5MPa的部位，設(shè)減壓穩(wěn)壓型消火栓或者減壓孔板。室外消火栓有效采用兩路不同的滿足室外消防水壓的市政給水管網(wǎng)，若不滿足，則室外消防用水也應(yīng)儲存在消防水池中。室外消火栓的供水量宜按10L/s～15L/s計算，其布置既要考慮保護半徑不超過150米、間距不大于120米，也要考慮單體樓本身的室外消防設(shè)計水量的要求，合理布置消火栓的個數(shù)和位置。水泵接合器與室外消火栓的間距宜取15米～40米，同時靠近同一室外消火栓的水泵接合器數(shù)量不宜過多。

（四）自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版），個別建筑需進行自動噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)計。同樣，根據(jù)噴淋規(guī)范的要求，根據(jù)建筑類型、規(guī)模、查詢其火災(zāi)危險等級，根據(jù)最大凈空高度等，確定其噴水強度、作用面積、火災(zāi)延續(xù)時間、噴頭間距、流量系數(shù)、系統(tǒng)流量等參數(shù)。噴淋系統(tǒng)可與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)共用消防水箱、消防水池，設(shè)獨立噴淋泵和水泵接合器。自動噴淋系統(tǒng)報警閥處工作壓力大于1.60MPa或者噴頭處的工作壓力大于1.2MPa時，需進行分區(qū)供水。噴淋管道的管徑和系統(tǒng)設(shè)計流量，應(yīng)根據(jù)計算得出。噴淋系統(tǒng)每根立管最不利處設(shè)末端試水裝置，其余每層設(shè)試水閥。

（五）配電室氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計

高層建筑的配電間，一般設(shè)置于地下室，由于其特殊性能，不能用水滅火，故采用其他滅火系統(tǒng)，工程常見為七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。系統(tǒng)具有自動、手動兩種控制方式。防護區(qū)宜以單個封閉空間劃分，同一區(qū)間吊頂層和地板層下須同時保護時，可合為一個防護區(qū)。為保證防護區(qū)能夠滿足氣體滅火要求，防護區(qū)與相鄰房間或相鄰防護區(qū)之間的吊頂和地板必須隔斷，應(yīng)保證防護區(qū)是一個密閉的空間。為保證滅火的可靠性，在滅火系統(tǒng)釋放滅火劑前或同時，應(yīng)保證必要的聯(lián)動操作，即滅火系統(tǒng)在發(fā)出滅火指令時，由控制系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)動指令，切斷電源、關(guān)閉或停止一切影響滅火效果的設(shè)備。滅火后的防護區(qū)應(yīng)通風換氣，地下防護區(qū)和無窗或設(shè)固定窗扇的地上保護區(qū)，應(yīng)設(shè)置機械排風裝置，排風口宜設(shè)在防護區(qū)的下部，并應(yīng)直通室外。設(shè)有氣體滅火系統(tǒng)的場所，宜配置空氣呼吸器。

（六）其他消防系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)建筑布置，若有中庭則宜設(shè)自動消防炮系統(tǒng)；若有防護冷卻要求，則設(shè)防護水幕等；其余視建筑及規(guī)范要求，在相應(yīng)區(qū)域選取泡沫、細水霧等各種對應(yīng)的消防系統(tǒng)。

（七）滅火器的設(shè)計

滅火器作為最方便、輕便的滅火設(shè)施，適合普通人使用。根據(jù)建筑類型、規(guī)模等，確定火災(zāi)類型、危險等級，從而選擇并布置一定數(shù)量和型號的滅火器。滅火器應(yīng)設(shè)置在位置明顯和便于取用的地點，且不得影響安全疏散。滅火器箱上應(yīng)設(shè)有醒目的“滅火器”或“火警119”標志，滅火器箱箱蓋上設(shè)有醒目的簡明扼要的滅火器操作方法。

三、實例分析

（一）工程概況

文章選取了某高層建筑作為研究實例來進行講解，該建筑位于安徽省阜陽市，是住宅樓、商業(yè)樓、配套及幼兒園等組成的小區(qū)，小區(qū)總建筑面積190 000m2，含17棟高層住宅、1棟三層幼兒園、4棟多層沿街商業(yè)樓，并設(shè)有地下室，該地下室為平戰(zhàn)結(jié)合類型，平時用于地下停車庫，戰(zhàn)時可以作為人防使用。

（二）給排水消防系統(tǒng)設(shè)計

1.消防水源與水泵揚程的設(shè)計。本工程室外消防用水由兩路市政管網(wǎng)供水，水壓約為0.20MPa。從兩路不同的市政給水管網(wǎng)上各引一根DN200球墨鑄鐵給水管，小區(qū)內(nèi)環(huán)狀布置。室內(nèi)消防用水由消防水池經(jīng)消防水泵加壓供水，消防水池有效容積288T，設(shè)置于地下室。消防泵房內(nèi)，室內(nèi)消火栓泵型號參數(shù)為：XBD14.5/25G-L Q=25L/s H=1.45MPa N=75kW ，自動噴淋泵型號參數(shù)為XBD6.0/30G-L Q=30L/s H=0.60MPa N=37kW。室內(nèi)消火栓增壓穩(wěn)壓設(shè)備：配用水泵；流量Q=3L/s，揚程H=1.09MPa，功率N=5.5kW（一用一備）；P1=1.00MPa（啟穩(wěn)壓泵），P2=1.17MPa（停穩(wěn)壓泵），P=0.90MPa（啟消防泵）；氣壓罐型號：SQL1000×0.6，有效容積220L。噴淋系統(tǒng)因靜壓滿足要求，無需設(shè)增壓穩(wěn)壓設(shè)備。消防水箱設(shè)置于最高樓15#樓（27層）的屋面，其有效容積為18T。消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)，或報警閥壓力開關(guān)等開關(guān)信號直接自動啟動消防水泵。流量開關(guān)、壓力開關(guān)引入消防水泵控制柜內(nèi)。消防水泵應(yīng)能手動啟停和自動啟動。消防水泵控制柜在平時應(yīng)使消防水泵處于自動啟泵狀態(tài)；消防水泵不應(yīng)設(shè)置自動停泵的控制功能，停泵應(yīng)由具有管理權(quán)限的工作人員根據(jù)火災(zāi)撲救情況確定。所有消防水泵均可實現(xiàn)一用一備自動切換及雙電源自動切換。消防水泵控制柜應(yīng)設(shè)置機械應(yīng)急啟泵功能，并應(yīng)保證在控制柜內(nèi)的控制線路發(fā)生故障時由有管理權(quán)限的人員在緊急時啟動消防水泵。機械應(yīng)急啟動時，應(yīng)確保消防水泵在報警后5.0min內(nèi)正常工作。

2.室內(nèi)外消火栓的設(shè)計。室外消火栓用水量25L/S，火災(zāi)延續(xù)時間2h，利用市政給水管網(wǎng)供水。從兩路不同的市政給水管網(wǎng)上各引一根DN200球墨鑄鐵給水管，小區(qū)內(nèi)環(huán)狀布置。設(shè)置若干個室外消火栓，消火栓設(shè)于路邊綠化帶中，離道路側(cè)最近距離不大于2.0m。所有室外消火栓、消防閥門、水泵接合器設(shè)置地點均設(shè)置明顯的永久性固定標志。室外消火栓選用地上式消火栓，布置間距不大于120m。型號：SS150/65-1.0。室外消火栓的連接管徑為DN100。室內(nèi)消火栓用水量為20L/S，火災(zāi)延續(xù)時間2h。地塊內(nèi)所有建筑都設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，其中建筑高度54米以下的單元式住宅按每層1股水柱到達任何部位布置消火栓，其余按每層2股水柱到達任何部位布置消火栓。消防箱采用薄型單栓帶滅火器組合式消防柜（1800×700×180），單出口室內(nèi)消火栓箱內(nèi)配置為：SNZ65消火栓1個、DN65長25m的麻質(zhì)襯膠水龍帶1條、19水槍1支、消防按鈕、指示燈及JPS（1.6）-19消防軟管卷盤（長30米）各1個。本工程消火栓系統(tǒng)豎向分為兩個區(qū)，其中-1層～18層引自低區(qū)消火栓管網(wǎng)、19層～27層引自高區(qū)消火栓管網(wǎng)。其中-1層～15層、19層～24層均采用減壓穩(wěn)壓消火栓，其栓口動壓為0.35～0.45Mpa。消火栓系統(tǒng)室外高、低區(qū)各設(shè)2套SQS100-A水泵接合器供系統(tǒng)使用。

3.自動噴淋系統(tǒng)的設(shè)計。自動噴水滅火系統(tǒng)。地下室自動噴水滅火系統(tǒng)。按中危險Ⅱ級，噴水強度8L/（min·m2），作用面積160m2，火災(zāi)延續(xù)時間1小時，系統(tǒng)用水量30L/s。自噴系統(tǒng)由設(shè)在泵房的噴淋加壓泵直接供水，平時系統(tǒng)穩(wěn)壓由屋頂消防水箱穩(wěn)壓。濕式報警閥組設(shè)于消防泵房內(nèi)，每個報警閥組供給的最高與最低位置噴頭，高程差小于50m。每個報警閥控制的噴頭數(shù)不超過800個。在每層每個防火分區(qū)均設(shè)水流指示器和信號閥，每個報警閥所帶的最不利點處設(shè)末端試水裝置，其他每個水流指示器所帶的最不利點處，均設(shè)DN25的試水閥。水流指示器采用VSR-F型，在其前后應(yīng)有長度大于5倍的直管，水流指示器前采用信號碟閥，距離電磁信號閥為0.30m。噴淋系統(tǒng)各支管坡向干管，坡度為0.003；干管坡向瀉水管，坡度為0.002。噴頭選用：地下室采用標準響應(yīng)型直立型噴頭，流量系數(shù) K=80 ，動作溫度68℃。自動噴淋系統(tǒng)設(shè)2套SQS100-A型地上式消防水泵接合器供系統(tǒng)使用。

4.建筑滅火器的設(shè)計。本工程住宅屬輕危險級A類，每處配置2具3kg磷酸銨鹽滅火器，滅火器最大保護距離25m。屋頂電梯機房、配電房、消防控制室按中危險級E類火災(zāi)配置2具4kg磷酸銨鹽滅火器，設(shè)置于門口附近。地下室屬中危險級A類，每處配置2具4kg磷酸銨鹽滅火器，滅火器最大保護距離20m。

結(jié)束語

文章所選擇的實例工程情況和設(shè)計消防系統(tǒng)要點，從消防水源、水泵等四個方面內(nèi)容進行設(shè)計，對給排水消防系統(tǒng)的設(shè)計進行了系統(tǒng)的闡述。由于該建筑設(shè)計非常復雜，只有全面地掌握設(shè)計各個系統(tǒng)的關(guān)鍵點，才能確保整個消防系統(tǒng)設(shè)計的合理性，從而有效地保證發(fā)生火災(zāi)時擁有充足的水量用于滅火，確保其更加的持續(xù)穩(wěn)定。

參考文獻：

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[2]胡鵬程.高層建筑的消防設(shè)計[J].消防界（電子版），2021，7（19）：60-61.

作者簡介：張俊峰（1982-），男，漢族，安徽太和人，本科，工程師，研究方向：給排水。