高層建筑消防給水系統的設計淺析

武龍

摘要：隨著我國經濟建設發展越來越快，城市工業化、現代化節奏也不斷加快，高層建筑憑借著有效解決城市土地短缺的重要方式而得到了極大程度發展。但從消防安全來說，受建筑物高度較高，其一旦發生火災，就會遭遇火災蔓延速度快以及人員疏散困難等多種問題，從而引發嚴重的后果。所以，高層建筑的防火設計至關重要，因此需要設計人員根據建筑特點進行合理的設計，而消防給水系統設計是其中的關鍵環節，這是因為其能夠在有效撲滅火災或減小火勢情況下為保障人們生命財產安全提供重要支撐。由此可見，做好高層建筑消防給水系統設計具有極其重要的現實意義。另外，高層建筑存在人員疏散困難、安全隱患多的問題，難免給滅火帶來不便之處。因此，相關的設計人員有必要對高層建筑消防給水系統的設計問題展開探討，來解決高層建筑滅火方面的難題，為人民生命財產安全提供保障，基于此，本文通過介紹高層建筑消防給水系統并對高層建筑消防給水系統的設計要點進行了概括總結，從而更好地確保高層建筑的使用安全，以供參考。

關鍵詞：高層建筑；消防給水系統；設計要點

中圖分類號：TU976.5文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2017）08-0253-02

引言

高層建筑指的是建筑高度在27m以上住宅以及高度在24m以上的倉庫，非單層廠房以及其他民用建筑。由于高層建筑層數較高所以在一定程度上加大了防火工作的難度，在當前高層建筑中一大安全隱患便是火災隱患。而就目前看來消防云梯所能達到高度最高為100m，如若大于100m，則致使消防能力無法到達，難以借助外部力量來開展救援工作，而僅能通過自救的方法來保障安全。所以便要求高層建筑給排水具有合理性與可靠性，這對于確保高層建筑安全發揮了極為關鍵作用。

1.室外消防給水管網的設計

在設計室外消防給水系統時，為保證消防給水安全，需要科學、合理的進行消防給水管網的設計。一般來講，高層建筑室外消防管網的給水管需要采取環狀形式設計布置，并且確保進水管至少有兩條，在此基礎上，還要從不同的管道引入進水管，從而避免兩條管道同時發生故障，在這樣的設計形式下，即使一條管道發生故障，消防人員還能使用另一條管道滅火，所以能為建筑的安全使用提供重要保證。其次，室外消防給水管網設計中管道選取上，為了確保消防滅火效果，我們應必須要將管道用水量情況予以明確下來，以此合理進行管道直徑大小的選擇。就目前來看，室外消防給水管道的直徑不應超過100mm。并開展管網布設中我們必須把環狀管網予以獨立分段，因而為了實現這一目標，我們要使用大量的消火栓設備進行獨立段的劃分，而每個獨立段擁有的消火栓數量不應超過五個。此外，在設計消防給水管網時，需要嚴格按照相關規范規定進行管道的設計，從而確保管道的使用安全。

2.消防水池的設計

在高層建筑內，往往設有大容量的消防水池。在平時其作用在于儲藏水資源，但如果不幸出現火災時高層建筑消防滅火系統便可使用其所貯之水進行滅火。按照規范規定，在室外消防用水能夠由室外給水管網供給時，消防水池容量必須要達到火災延續中滅火用水需求，而在室外給水管網水壓不足時，消防水池的有效容積需要同時滿足室內消防和室外消防的用水量要求。所以，在設計消防水池時，為了保證室內外供水的及時性和安全性，需要合理進行消防水池的有效容積的設計。具體來講，就是需要考慮市政供水壓力，然后適當進行消防水池容積的設計。比如在市政供水壓力充足的情況下，室外給水管網便可以達到滅火用水所需，在這種情況下水池容量就不需要考慮室外消防用水量，所以就可以適當減小消防水池的容積。而當市政供水壓力不足或者不穩定時，此時就需要增大消防水池的容積，從而在保證室內消防用水量的同時滿足室外消防用水需求。就目前來看，高層建筑的消防水池一般設在地下室，從而緩解城市用地緊張的問題。

3.室內消火栓的設計

在設計室內消火栓時，需要進行其所需要的安全設施的設置。高層建筑室內消火栓給水系統設備較多，包含消火栓箱、消防水帶、水槍、水泵接合器等。為了確保室內消火栓能夠滿足滅火所需，我們在其選擇上必須要充分結合滅火功能、火災預測與類型等實際進行確定。而消火栓的布置關系到火災能否得到及時控制和撲救，所以室內消火栓的布置應滿足同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時達到任何部位的要求。室內消火栓宜按直線距離計算其布置間距，消火栓的布置間距不應大于30.0m。在布置時，應當結合規范要求以及建筑平面具體情況來進行布置。然而值得一提是在布置消火栓箱時應盡可能避免在人流量較大的區域，以確保消火栓的使用不受到影響。不僅如此，在布置消火栓箱時也應當避免設置于樓梯間入口處，進而防止在人群疏散過程中受到影響。不僅如此，在設計時還可將消火栓箱設置為暗裝或半暗裝的方式，以降低樓梯間的使用空間。而且還應當在方便取用的地點，如走道，樓梯間等地點設置消火栓箱以方便消防人員的使用。水泵接合器主要用于連接消防管網以及消火栓，并結合室內消防用水量來確定其數量，一般情況下都是按10L/s-15L/s計算水泵接合器的給水流量。

4.自動噴水滅火系統的設計

結合實踐來看，自動噴水滅火系統由灑水噴頭、報警閥組、水流指示器、壓力開關、末端試水裝置等組件以及管道、增壓供水等構成。其作用在于火災出現后可以第一時間進行噴水及進行警報。與此同時自動噴水滅火系統在同步聯動別的消防設備后，一旦發生火災能夠在初期獲取較好的滅火效果。自動噴水滅火系統僅在人員密集、不易疏散、外部增員滅火與救生較困難的火災危險性較大的場所中設置。

在對自動噴水滅火系統進行安全性與經濟性的設計時，要對其布設噴頭的一項重要依據便是噴水半徑，其表示一個經濟數值，以確保在運行噴頭過程中不會產生空白沒被覆蓋，同時亦不會存在許多重復覆蓋的面積。其和危險等級的工作壓力，噴頭特點以及強度相關。在實際設計過程中應當根據建筑平面情況來布置噴頭，并于噴水半徑范圍內采取平行四邊形、矩形以及正方形等方式。有別于噴頭的計算半徑，噴水半徑是Y-lt算半徑為基礎，將噴水受熱條件、均勻程度、強度以及適時開放考慮在內，并結合相關標準要求所得到的數值。但是因為其他因素極易影響到噴頭的布置，通常來說不可以依照一個固定距離來布置噴頭，相同建筑內，就算是同一防火分區或同一層也不會依照同一間距來布設。此外，作為土建設計，不同于裝修設計，需要給二次裝修留下有余地，噴頭間距不宜按規范規定的最大距離要求設置，而且實際上這么做也不易達到規范要求的噴水強度和噴水的均勻性。因此，在設計時必須根據工程實際情況，按設計選定的噴水強度、噴頭的流量系數、工作壓力確定，并考慮噴頭的受熱條件和開放時間，在滿足規范要求的噴頭強度條件下，按噴頭的實際工作壓力，結合建筑分隔與結構柱網靈活布置。在布置中，噴頭間距不應是個定數，應根據所在位置的條件來定，最終目的還是保證噴水強度和噴水的均勻性及適時開放。

5.增減壓措施的采取

在火災發生的最初階段，消防所需水源來自于消防水箱，而消防水箱如果無法滿足消火栓的靜水壓力要求，就需要設置消防增壓穩壓設施。具體來講，就是進行穩壓泵或氣壓給水設備的設計，從而采取局部自動增壓方式解決水壓不足問題。其中，穩壓泵的體積相對較小，所以在管理和維護方面具有一定的優勢。但在實際使用的過程中，長時間啟動設備容易導致設備損壞，而氣壓給水設備具有水泵啟動次數少和壓力穩定的優勢，但是體積相對較大，使用成本也較高。所以，還需要根據工程實際情況進行增壓穩壓設施的設計。在實際應用消防給水系統的過程中超壓問題也常常存在，所以，設計人員還要采取一定的措施預防系統超壓問題的出現，從而避免系統出現消火栓漏水和自動噴水系統滅火效果差等問題。一方面，設計人員應該分別設置消火栓系統和自動噴水系統，從而滿足兩個系統各自的壓力要求。另一方面，可以使用流量揚程曲線平緩的水泵，從而將系統的超壓保持在允許范圍內，而在火場需要超出設計流量的用水量時，由于該水泵穩定性較強，所以也能夠使系統擁有充實的水柱。再者，設計人員可以設計多臺水泵為系統供水，并且根據水量大小進行水泵的選擇。具體來講，就是在水流量較小時，使用一臺水泵供水，而在水流量較大時，則可以使用多臺水泵聯合供水。此外，設計人員需要合理進行系統管網的豎向分區。具體來講，就是適當進行分區給水壓力值的降低，并且采取相應的減壓措施，而根據系統壓力，可以將消火栓給水系統劃分成多個區域，并且根據壓力要求使用不同的水泵機組。

6.高層建筑消防給水方式的選擇

消防給水方式的選擇是高層建筑物消防系統設計中最重要的環節之一，決定著消防系統的成與敗。我國的高層建筑物消防技術的發展越來越成熟，設計師可以選擇的給水方式也日益增多。建筑物的消防給水方式一般取決于建筑物的高度，分界點分別為50m、70m、130m和200m。下文將詳細分析不同高度建筑物的消防給水方式的不同選擇。

6.1不分區給水方式

一般來說，當建筑物的高度低于70m時，消防給水方式為不分區的給水方式，即消火栓給水系統單獨為一個分區。這種給水方式會在屋面設置消防水箱和消防水泵，而值得注意的是這個高度所設的消防水泵的揚程一般只有50m-100m，這就是上文所提及到的為什么50m為一個分界點。當建筑物高度超過50m時，接近消防水泵的揚程，這將增加撲滅火災的不確定性。另一方面，當建筑物高度不超過50時，其消防給水方式大多以系統簡單為主，同時設備簡潔，對管道的材料和各種設備的耐壓性要求較高。因此，在日常的消防設計里，為體現“自救為主，外救為輔”的消防設備安裝原則，建筑物高度為50m以下的將會采取不分區的消防給水方式。

6.2分區給水方式

建筑物高度為70m-130m時，可采取有兩個豎向分區的分區給水方式。這種給水方式包括串聯和并聯分區供水兩種模式。分區給水方式設備比其他類型的消防給水方式多了豎管設備，因此造價也比其他給水方式高，占地面積變大，大部分建筑物都不采用這種給水方式。但在某些舊式的高層建筑中仍會采用，例如花園酒店等。同時，這種消防給水方式的每個分區的消防水泵單獨運行，提高了消防系統的可靠性。分區給水方式分為兩大類：減壓供水方式和并聯供水方式。當建筑高度為70m.130m時，可采用兩個豎向分區的消防給水方式或并聯分區供水方式。上面提到的兩種給水方式是現時我國高層建筑物使用率比較高的崢。以下是減壓閥分區給供水方式、式和串聯分區供水方式的詳細介紹。

6.3聯分區供水方式

減壓閥給水方式是我國消防給水技術發展得最為迅速的，其設備主要包括室內設立的水箱和消防水泵，消防水泵的揚程一般為100m-170m。這種給水方式能夠迅速發展并廣為民用是因為這種給水方式所用的水泵機組較少，因此泵房占地面積變小，有利于設計和施工，給水系統也變得簡單，便于使用，造價也有所降低。值得一提的是，當使用減壓閥替代減壓水箱的時候，可以減少建筑面積，節約工程的投資和簡化給水系統，因此建筑高度為70m-130m的建筑物比較適宜采取這種供水方式。

6.4并聯分區供水方式

這種供水方式的消防水箱主要設于高區和低區，這兩個分區的消防水箱都可獨立給水，水質要求并沒有減壓閥分區給水方式那么高，安全性能較好。要注意的是這種供水方式的消防水箱的分區不可超過三個，以免安全系數有所下降，但允許建筑物設置高位水箱。和減壓給水方式相比，由于在低區增設了一個消防水箱，設備的占地面積有所增加，造價也提高了”。盡管如此，并聯分區供水方式可根據實際情況靈活增減水泵數量，便于設計和安裝施工，因此，在日常設計中，這種給水方式也是首選方案之一，多用于建筑高度為當建筑物高度為130m-250m時，消防水泵的揚程容易會過高，安全性能降低，這時高區供水可采用串聯分區供水方式。

7.結束語

綜上所述，高層建筑結構復雜、火災載荷大、撲滅難度大以及損失強等危害性，為此這就要求我們必須做好其消防給水系統設計工作。以上僅是本人在實際工作中的一些體會，提出來與同行們共同研討，有不妥之處敬請批評指正。