高層建筑消防給水系統的優化策略

吳哲新（中國化工安徽省化工設計院，安徽　合肥　230009）

高層建筑消防給水系統的優化策略

吳哲新
（中國化工安徽省化工設計院，安徽合肥230009）

摘要：本文從室內消火栓給水系統和自動噴水滅火系統兩個方面對高層建筑消防給水系統的優化設計進行了論述。期望通過本文的研究能夠對高層建筑消防給水系統的合理布設有所幫助。

關鍵詞：高層建筑；消防給水系統；優化設計

1　高層建筑室內消火栓給水系統優化設計

1.1設計流程。在對高層建筑消火栓給水系統進行設計的過程中，可參考以下流程：（1）根據高層建筑的特點和防火要求，選定消火栓、水帶和水槍的型號，隨后確定水槍充實水柱、流量及噴嘴壓力。（2）確定給水系統的消防用水量，并準確計算出消火栓的保護半徑及消防豎管的布設間距。（3）選擇最不利點消火栓，并確定最不利的計算管路，同時對最不利點消火栓栓口處所需的水壓進行計算。（4）確定出消防給水管網的管徑大小，并計算出消防水泵所需的總壓力，以此為據選擇消防水泵。（5）確定出消防水箱的設置高度及容積以及消防水泵接合器的布設數量，同時確定出消防水池的容積。

1.2優化設計要點

（1）水槍充實水柱的長度。在高層建筑消火栓給水系統的設計中，水槍充實水柱的長度可按下式進行計算：

在式（1）中，Sk代表水槍充實水柱的長度（單位：m）；H1和H2分別代表被保護建筑層高（單位：m）和消火栓的安裝高度（通常為1.1m）；α代表水槍的上傾角，可取45°，當工程有特殊要求時，該角度可適當增大，但最大不得超過60°。在計算水槍充實水柱長度時，可對照表1綜合確定。（2）消火栓優化布置。將消火栓設置在樓梯、走道附近等明顯且易取用的地方。計算確定消火栓之間的距離，使其滿足同層的每個部位同時達到兩個消火栓的水槍充實水柱；根據相關規范要求，高層建筑的消火栓間距要控制在30m范圍內，裙房的消火栓間距要控制在50m范圍內。（3）消防水箱的優化設置。為了保證消防水箱自動供水的可靠性，保證初期火災撲救及時，應將重力自流的消防水箱設置在建筑物最高部位；若消防水箱既用于消防用水，又用于其他用水，那么應采取必要的技術措施確保消防用水不做他用；根據相關規范要求，消防水箱要儲存10min的消防用水量。當室內消防用水量不足25L/s時，在所需消防出水量大于12m3的情況下，則仍可采用12m3。當室內消防用水量超過25L/s時，在所需消防儲水量大于18m3的情況下，則仍可采用18m3。（4）消防水池的優化布置。高層建筑可將地下箱式基礎作為儲水池，在地下室設置水池和水泵房，這樣不僅能夠充分利用地下室空間，節約地面以上用地，而且還能夠滿足消防水泵自灌的要求，便于及時啟動消防水泵；在沒有室外消防水源的情況下，應設置消防水池，貯存火災延續時間內的室內消防用水量。可將消防水池設計為消防用水與生活用水合用的結構，避免消防用水因常年不用而變質。但是對于部分高層建筑而言，由于水池內消防儲水量與生活用水量相差懸殊，從而難以保證水質達標。所以，必須在充分考慮到高層建筑用水分配需求的基礎上，合理選擇消防用水是合用方案，或是分設方案。

2　高層建筑自動噴水滅火系統的優化設計

2.1自動噴水滅火系統的優化設計流程。在對高層建筑自動噴水滅火系統進行設計的過程中，可參考如下流程：（1）在確定出場所火災危險等級的基礎上，合理選擇系統類型。同時，確定出主要的技術參數。（2）對噴頭進行合理選擇及優化布置，對管網的水力進行計算，校核平均噴水強度。（3）選擇消防水泵和減壓裝置，確定消防水箱的設置高度與容積。

2.2優化設計要點

（1）設計流量。系統的設計流量可按照最不利點處作用面積內噴頭同時噴水的總流量進行確定，具體的計算公式如下：

在式（2）中，Qs代表系統的設計流量（單位：L/s）；qi代表最不利點處作用面積內各個噴頭節點的流量（單位：L/ min）；n代表噴頭數量。由于各個噴頭在管網內所處的位置均不相同，故此，噴頭的壓力也不相同，所以系統設計秒流量可按理論值的1.15-1.30倍進行計算。

表1　不同類型高層建筑的消火栓充實水柱高度

（2）水壓。系統所需的水壓可按照下式進行計算：

式（3）中，H代表系統所需的水壓（單位：MPa）；∑h代表管道沿程及局部水頭損失的累計值（其中濕式報警閥可取0.04MPa，雨淋閥可取0.07MPa）；P0最不利點處噴頭的工作壓力（單位：MPa）。

2.3組件的優化配置

（1）噴頭。根據自動噴水滅火系統所需的噴水強度選擇噴頭類型；根據相關規范要求以及相應的噴水密度，計算每個噴頭的流量、最大保護面積以及布置的最大間距；配置備用噴頭，備用噴頭數量必須超過總數的1%，并且不同型號的噴頭數量至少在10只以上。（2）報警閥組。濕式系統、預作用系統的報警閥組噴頭數量不應超過800只，干式系統的報警閥組噴頭數量不應超過500只；當配水支管上方與下方同時安裝噴頭時，要將噴頭數量較多的一側計入報警閥組控制的噴頭總數中。（3）水流指示器。將水流指示器設置在每個防火區分和樓層中。若一個濕式報警閥組只能控制一個防火分區或一個層面的噴頭，則可以不設置水流指示器。

結語

綜上所述，在高層建筑消防給水系統設計中，室內消火栓和自動噴水滅火系統較為常用，本文就這兩個系統的優化設計進行論述，期望能夠對高層建筑消防滅火能力的提升有一定幫助。

參考文獻

[1]張守峰.淺談建筑自動報警噴淋滅火系統的設計與應用[J].中國科技信息，2012 （10）.

中圖分類號：TU97

文獻標識碼：A

作者簡介：吳哲新（1980-），男，安徽安慶人，本科，工程師，研究方向為給水排水及環保設計。