高層建筑給排水消防設計關鍵技術研究

摘要：高層建筑給排水消防設計影響其用水安全，需要給予必要重視。以高層建筑給排水消防設計要求為切入點，在此基礎上分析其關鍵技術，就基本技術框架、感知技術系統(tǒng)設計等內容進行論述，以智能技術為中心設計能夠改善高層建筑給排水消防能力的作業(yè)系統(tǒng)，有效保證給排水系統(tǒng)安全。最后從共性角度出發(fā)，就高層建筑給排水消防設計技術進行簡單展望。

關鍵詞：高層建筑給排水系統(tǒng)消防設計智能技術

中圖分類號：TL35

ResearchonKeyTechnologiesfortheFireProtectionDesignofWaterSupplyandDrainageinHigh-RiseBuildings

KUANGTao

EnergyandEnvironmentalProtectionDepartmentofXinyuIronandSteelCo.，Ltd，Xinyu，JiangxiProvince，338001China

Abstract：Thefireprotectiondesignofwatersupplyanddrainageinhigh-risebuildingsaffectstheirwatersafetyandrequiresnecessaryattention.Startingfromtherequirementsofthefireprotectiondesignofwatersupplyanddrainageinhigh-risebuildings，thispaperanalyzesitskeytechnologiesanddiscussesthebasictechnicalframework，thedesignoftheperceptiontechnologysystemandotheraspects.Withintelligenttechnologyasthecenter，itdesignsanoperationalsystemthatcanimprovethefireprotectioncapabilityofwatersupplyanddrainageinhigh-risebuildings，soastoeffectivelyensurethesafetyofthewatersupplyanddrainagesystem.Finally，fromacommonperspective，itsimplyprospectsthetechnologyofthefireprotectiondesignofwatersupplyanddrainageinhigh-risebuildings.

KeyWords：High-risebuilding;Watersupplyanddrainagesystem;Fireprotectiondesign;Intelligenttechnology

給排水消防系統(tǒng)是以保證建筑用水安全性、穩(wěn)定性為目標，設計的工作系統(tǒng)。高層建筑用水量較大，其給排水系統(tǒng)設計比較復雜，需要加強消防管控，這也對該系統(tǒng)設計的關鍵技術提出了較高要求[1]。從共性角度出發(fā)，需要在組織高層建筑給排水消防設計時，遵行國家、行業(yè)和地區(qū)出具的硬性標準，以此為基礎聯(lián)用信息技術、線下工作技術，確定高層建筑給排水消防設計的具體參數(shù)、關鍵工作模塊，確保其能夠發(fā)揮預期作用，控制消防隱患。就高層建筑給排水消防設計要求、關鍵技術等進行分析，具有一定的現(xiàn)實意義。

1高層建筑給排水消防設計要求

1.1全覆蓋

高層建筑給排水消防設計的基本要求為全覆蓋，全覆蓋是指給排水消防系統(tǒng)能夠覆蓋高層建筑各個區(qū)域，確保各區(qū)域出現(xiàn)消防問題時均能得到解決。同時也指該排水系統(tǒng)出現(xiàn)的各類問題，應能夠被消防系統(tǒng)感知和處理，以通過必要的早期干預避免隱患爆發(fā)、問題擴大。如排水系統(tǒng)管道裂縫、供水系統(tǒng)壓力不足、動力泵功能異常等[2]。

1.2靈敏性

高層建筑給排水消防設計也應保證靈敏性。靈敏性是指該系統(tǒng)應能夠以現(xiàn)代化的方式方法完成作業(yè)，以精準感知本建筑給排水系統(tǒng)出現(xiàn)的消防問題或有關隱患，及時加以處理、提醒人員進行干預[3]。如現(xiàn)代感應技術、智能分析技術、實時處理技術等，可以比較精準地感知該排水系統(tǒng)中的異常，包括漏水、短路以及其他常見問題等。

1.3可控性

可控性是高層建筑給排水消防設計的基本要求之一，是指消防設計應能夠滿足一般控制需要，可以通過系統(tǒng)自適應方式控制消防問題，也可以通過人工操作的方式消除安全隱患[4]。前者如感應消防設施，當給排水系統(tǒng)出現(xiàn)漏水、管道破裂等風險時，系統(tǒng)可以臨時關閉水閥，避免出現(xiàn)更嚴重的事故。后者如人工使用的常規(guī)消防斧、消防栓、人工閥門等，可根據(jù)消防工作實際需要，對給排水系統(tǒng)進行必要干預和管控。

51fe81ccf6c802d634a509c54006b8e6714eb61638dc64841ed56f48337583b52高層建筑給排水消防設計關鍵技術

2.1基本技術框架

從技術角度出發(fā)，高層建筑給排水消防設計可在保留一般工作模塊、功能模式的基礎上，引入信息技術作業(yè)系統(tǒng)，并獨立提供給排水消防方面的支持。該系統(tǒng)主要以傳感器、智能分析模塊、應急處理模塊、通信模塊、遠程控制模塊以及其他輔助模塊共同組成。

根據(jù)圖1所示的消防設計框架，來自高層建筑給排水系統(tǒng)的各類實時信息，通過傳感器進行收集，為保證系統(tǒng)“覆蓋性”要求，應在給排水系統(tǒng)不同區(qū)域、不同工作環(huán)節(jié)分別設置若干傳感器，并根據(jù)其工作需要選取接觸式、非接觸式傳感器類別。傳感器收集信息通過有線通信系統(tǒng)提供給智能終端，智能終端根據(jù)默認程序和數(shù)據(jù)庫信息，對給排水系統(tǒng)實時信息進行對照分析，評估是否存在消防方面的問題或隱患，對于已經出現(xiàn)、可能出現(xiàn)的問題，及時進行處理，并發(fā)出警報提示人員干預，無異常的情況下繼續(xù)進行上述工作。該框架不影響常規(guī)高層建筑給排水消防作業(yè)，但利用信息技術提供了靈敏性、可控性和穩(wěn)定方面的服務，有利于提升系統(tǒng)工作質量。

2.2感知技術系統(tǒng)

按圖1所示模式，感知技術系統(tǒng)是其是否能夠發(fā)揮作用的關鍵，該系統(tǒng)的核心技術為智能技術，主要輔助技術為傳感器技術、數(shù)據(jù)庫技術、通信技術、決策樹技術等。作業(yè)原理為，對實時信息進行感知和對照，借助數(shù)據(jù)庫信息判斷其是否異常。為實現(xiàn)該技術，要求做好大數(shù)據(jù)分析、挖掘，形成高質量的原始信息和結構化信息，用以構建智能工作系統(tǒng)。以給排水系統(tǒng)中的濕度為例，濕度過高表明管道存在泄漏、滲水問題，可能導致建筑圍護結構、內部結構出現(xiàn)水蝕破壞，產生安全風險。默認高層建筑給排水系統(tǒng)的濕度參數(shù)標準值為I，實際工作中受到周邊環(huán)境、供水壓力、管道老化等因素影響，可能出現(xiàn)一定波動，形成一個帶有模糊線性特點的數(shù)集：

[Imin；I-2；I-1；I；I1；I2；Imax]（1）

數(shù)集（1）中：I為高層建筑給排水系統(tǒng)的濕度參數(shù)標準值；Imin、Imax分別代表該系統(tǒng)內濕度參數(shù)的最小允許值和最大允許值，理論值為0%、100%，實際工作中必然處于0%、100%之間，其他參數(shù)均為隨機參數(shù)。可通過大數(shù)據(jù)方法，對Imin、Imax數(shù)值進行具體收集，原始信息越豐富，所獲參數(shù)的準確性越高。如果高層建筑給排水系統(tǒng)濕度值低于Imin，表明系統(tǒng)出現(xiàn)給水能力不足或排水系統(tǒng)不佳隱患；反之，如果高層建筑給排水系統(tǒng)濕度值高于Imax，表明系統(tǒng)存在管道破裂、漏水隱患。借助大數(shù)據(jù)確定Imin、Imax的可靠參數(shù)值后，將其代入計算機中，通過數(shù)據(jù)庫轉移技術將參數(shù)匹配到高層建筑給排水系統(tǒng)智能模塊，同步在智能模塊引入決策樹技術，初步建立信息智能感知分析系統(tǒng)。

2.3技術參數(shù)分析

在感知技術系統(tǒng)建設的同時，也應關注高層建筑給排水消防設計的一般技術要求，通過技術參數(shù)分析、控制的方式，進一步改善系統(tǒng)工作能力，應對高層建筑給排水消防隱患。具體包括防滲漏控制、防火控制、防管道爆裂等。

以防火控制為例，高層建筑給排水消防設計需要關注消防水池設計、用水量分析、管道管控等技術細節(jié)。通常室外部分應保證能夠快速控制高層建筑給排水系統(tǒng)出現(xiàn)的各類災害、問題，包括電力火災在內，原則上用于滅火的設施應能夠單次提供至少150m3滅火用水，其流量參數(shù)應在15～20L/s左右。考慮到高層建筑給排水系統(tǒng)可能出現(xiàn)隱蔽的電力火災、蔓延到變電設施區(qū)域、居民家中，還應設計便捷易用的消防栓、消防滅火器，一般兩具消防栓的距離不應超過150m，保護半徑也應達到此水平。所有消防設施應保證具有一定防火能力，采用金屬類管材進行供水，各閥門的工作壓力應在1.6MPa或以上。高層建筑給排水系統(tǒng)的防滲參數(shù)等也按照明確標準進行設計，確保其能夠應對各類常見消防隱患。

2.4模擬與調整

初步完成高層建筑給排水消防設計后，還應根據(jù)重點技術的應用特點、場景等，進行必要模擬，以了解相關設計是否滿足國家、行業(yè)規(guī)定，是否滿足建設方要求，是否能夠有效應對各類消防問題。目前一般可以采用BIM模擬法，首先對高層建筑給排水消防工作需要、常見問題進行分析，采集建筑基礎信息，完成上述信息采集后代入BIM軟件中，形成一個原始模型，利用動態(tài)、靜態(tài)模擬技術進行分析[5]。

靜態(tài)模擬方式比較簡單，根據(jù)早期收集所獲的一般參數(shù)，代入技術設計參數(shù)，評估后者是否滿足高層建筑給排水消防的靜態(tài)要求，根據(jù)評估結果進行后續(xù)調整（如有必要）。動態(tài)模擬的作用更突出，在建立模型后，動態(tài)模擬大量給排水、系統(tǒng)長時間使用等情況下，現(xiàn)有設計是否仍可以滿足高層建筑給排水消防要求，根據(jù)評估結果進行后續(xù)調整（如有必要）。BIM模擬的特點在于比較強的時間跨越性，可以根據(jù)高層建筑的設計使用年限、給排水系統(tǒng)設計年限等進行模擬研究，為高層建筑給排水消防設計提供更多技術層面的支持。

3高層建筑給排水消防設計技術展望

3.1通用化和個性化兼顧

未來高層建筑給排水消防設計技術應進一步尋求優(yōu)化，根據(jù)不同建筑的個性特點以及高層建筑的共性需要，出具更完善、內容更豐富的技術方案，提供高質量的設計支持。例如：部分地區(qū)高層建筑用水量較大，需要向商戶和居民同步提供供水和排水服務，其出現(xiàn)給排水系統(tǒng)消防隱患的問題也更突出；部分地區(qū)停止了商民兩用建筑審批，當?shù)剡M行高層建筑給排水消防設計時，主要考慮居民用水可能存在的威脅。實際工作中應兼顧共性、個性要求，對不同高層建筑給排水消防系統(tǒng)進行設計研究，提供具有實用價值的技術方案和設計建議。

3.2遠程處理技術

高層建筑給排水消防設計關注處理的消防問題，也重視對隱患的排查和預處理，這要求未來的高層建筑給排水消防設計引入遠程處理技術。遠程處理技術主要借助一鍵管控、智能控制、遠程執(zhí)行等技術的聯(lián)用，如給排水系統(tǒng)出現(xiàn)管道爆裂隱患，系統(tǒng)內供水壓力、排水壓力越大，其爆裂風險越突出，可在發(fā)現(xiàn)此類隱患時，遠程一鍵管控給排水系統(tǒng)，降低系統(tǒng)最大作業(yè)參數(shù)，下調泵站的輸水壓力水平作為應急措施，或直接遠程關閉各類給排水閥門，直到管道問題得到處理，減少高層建筑給排水消防問題的發(fā)生率和破壞性。

3.3可視化技術

可視化技術并非高層建筑給排水消防設計的核心技術，但該技術的運用有助于提升系統(tǒng)控制水平，便于工作人員了解高層建筑內給排水系統(tǒng)工作情況，評估消防隱患和問題的處理進度。如已經出現(xiàn)的給排水系統(tǒng)滲漏問題，在對其進行處理的過程中，借助可視化技術可跟蹤其進度，遠程與現(xiàn)場工作人員進行交流和溝通，及時提供意見。也便于利用信息技術提升對異常、隱患的分析定位能力。

4結語

綜上所述，高層建筑給排水消防設計影響建筑使用安全，也關聯(lián)到給排水系統(tǒng)控制，應做好技術研究、應用。從要求上看，高層建筑給排水消防設計要求保證覆蓋效應、可控性、靈敏性和作業(yè)穩(wěn)定性，其關鍵技術包括傳感器技術、智能技術、通信技術等，要求做好參數(shù)分析和模擬調整。未來隨著高層建筑給排水消防要求提升，更多現(xiàn)代化技術會應用于該系統(tǒng)設計，包括遠程處理技術、可視化技術等，尋求技術通用化和個性化的兼顧，有效保證高層建筑給排水系統(tǒng)安全。

參考文獻

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[3] 劉聰.探究高層建筑給排水消防設計關鍵技術[J].中國住宅設施，2023（5）：37-39.

[4] 朱元飛.基于BIM的建筑給排水設計施工優(yōu)化及二次開發(fā)[D].南昌：南昌大學，2023.

[5] 李玉成.基于BIM技術的建筑給排水參數(shù)化建模及二次開發(fā)應用研究[D].合肥：安徽建筑大學，2021.