實例探析高層建筑消防給水系統設計

摘要：本文結合實際工程實例，從消防水池及消防水箱設計、室外消火栓系統設計、室內消火栓系統設計、自動滅火系統設計等方面闡述了消防給水系統設計要點，并總結了消防設計中應注意的問題。

關鍵詞：高層建筑；消防；給水系統；類型；設計

引言

隨著城市的不斷發展，高層建筑的建設越來越多，越來越快。高層建筑內人員密集，重要的設施設備多，一旦發生火災，就會遭遇火災蔓延速度快和人員疏散困難等多種問題，從而引發更為嚴重的后果。高層建筑的火災特點決定了建筑物內必須設置消防給水設施以自救為主。在高層建筑消防給水系統設計時，既要考慮到控火及滅火的安全性，實際的可操作性，又要考慮到投資的合理性。本文就高層建筑消防給水系統設計及消防設計中應注意的問題與大家交流。

1、工程概況

某高層建筑總建筑面積為52413m2，其中地下建筑面積為8462m2，地上建筑面積為43951m2。地上十九層，地下二層，建筑高度為89.00m。地下部分為地下車庫及設備用房，地上一至三層為商場，四層至十八層為商務辦公，十九層為大型商務會議室，在商業部分設置一高度14.4m，建筑面積為160 m2的中庭。

2、消防系統及用水量

2.1根據《火規》GB50016-2014第8章的相關規定，該建筑為一類高層綜合樓建筑，須設置室外消火栓系統、室內消火栓系統、自動滅火系統（包括自動噴淋滅火系統及自動跟蹤定位射流滅火系統）。

2.2根據《消水規》GB50974-2014第3章、《噴規》GB50084-2017第5章 、《炮規》GB50338-2003第4章的相關規定，各系統消防用水量標準及一次滅火用水量見表1。

3、消防水池、水泵房及高位消防水箱

3.1此工程周邊市政給水滿足2路進水條件，引入管管徑DN200，市政水壓0.30MPa，室外消防用水采用市政給水直接供給，消防水池僅貯存室內消防用水量。

根據《火規》GB50016-2014及《消水規》GB50974-2014第3章的相關規定，該綜合樓按同一時間發生一次火災考慮，取自動噴淋滅火系統與自動跟蹤定位射流滅火系統中用水量的較大值，再加上室內消火栓系統用水量計算消防水池有效容積。消防水池內貯存有3h室內消火栓滅火用水量及1h自動跟蹤定位射流滅火系統用水量，水池有效容積為576m3，水池分為能獨立使用的兩格。

3.2消防水泵房、消防水池設置在地下二層。消防水泵房內設置兩臺消火栓加壓泵（一用一備，Q=40L/S，H=150m，N=110kw），以供消火栓系統給水；兩臺自動滅火系統加壓泵（一用一備，Q=40L/S，H=145m，N=110kw），以供自動噴淋滅火系統及自動跟蹤定位射流滅火系統給水。

3.3屋頂設置有效容積為36m3消防水箱一座，提供消防系統初期用水，消火栓系統和自動滅火系統分別設置一套消防增壓穩壓設備，分別維持各系統平時壓力。

4、室外消火栓給水系統

4.1分別從用地南側城市綜合管廊市政給水管和用地東側道路市政給水管各引入一根DN200給水管，室外給水管道構成環狀DN200的供水管網，作為消防水源，市政給水壓為0.30Mpa。

4.2 在室外給水主管上接出4套地上式室外消火栓，發生火災時，由城市消防車從現場室外消火栓取水，經加壓進行滅火或經消防水泵接合器供室內消防滅火用水。地上式消火栓間距不大于120米，距路邊小于等于2.0米，距建筑物外墻大于等于5.0米。

5、室內消火栓系統

室內消火栓系統采用臨時高壓制。室內消火栓系統靜水壓力大于1.0MPa，豎向分為兩個分區，九層及以下為低區，九層以上為高區；十至十九層及六層以下消火栓均采用減壓穩壓型消火栓，加壓后栓口壓力為0.40MPa。

本建筑物內各層設消火栓進行保護的場所，須保證室內任何一處均有2股水柱同時到達。水槍充實水柱大于等于13m，流量大于等于5L/S。

水泵接合器：室內消火栓系統高低區分別設3套水泵接合器，并在水泵接合器附近設室外地上式消火栓，供消防車向室內消火栓系統補水用。

6、自動滅火系統

6.1 自動噴淋滅火系統

6.1.1采用濕式自動噴水滅火系統；除水泵房、電氣用房等不宜用水滅火的部位外，均設噴灑頭保護。

6.1.2商務辦公火災危險等級為中危險級Ⅰ級，商場、地下車庫火災危險等級為中危險級Ⅱ級。噴水強度：商場、車庫8L/min·m2，商務辦公層6L/min·m2；作用面積160m2，持續噴水時間：1h。系統用水量28.80L/s，設計取30L/s。

6.1.3系統設計

a.本工程自動噴水滅火系統采用臨時高壓制。九層及以下為低區，九層以上為高區；低區6組濕式報警閥組設于地下二層消防水泵房內，高區4組濕式報警閥組設于十層濕式報警閥間內。

b. 地下車庫采用DN15mm直立式玻璃球噴灑頭，動作溫度為68℃、K=80；商場、商務辦公均采用下垂式吊頂玻璃球噴灑頭，向下安裝，動作溫度為68℃、K=80。

c.自動噴水滅火系統每個防火分區或每層均設信號閥和水流指示器。

d.自動噴水滅火系統高低區分別設三套消防水泵接合器，供消防車從室外消火栓取水向室內自動噴水滅火系統補水。

e.為了保證系統安全可靠，每個報警閥組的最不利噴頭處設末端試水裝置，其它防火分區的最不利噴頭處，均設DN25mm試水閥。

6.2自動跟蹤定位射流滅火系統

6.2.1根據《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017第5.0.2條，本建筑14.4m高的中庭可用采用濕式自動噴水滅火系統保護，但須采用特殊噴頭，而目前國內市場上還沒有通過消防部門3C認證的合格特殊噴頭供應。因此，中庭采用自動跟蹤定位射流滅火裝置進行保護，其用水量參照《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017表5.0.2計算，系統用水量40L/s，設計取40L/s。

6.2.2自動跟蹤定位射流滅火裝置射水流量：5L/s。因此，裝置布置需保證任何一處均有8臺裝置保護。

6.2.3自動跟蹤定位射流滅火系統與自動噴水系統合用一套供水系統，滿足流量與壓力的要求。自動跟蹤定位射流滅火系統獨立設置水流指示器和信號閥，且供水管道在自動噴水滅火系統濕式報警閥前與其管道分開，由地下室報警閥前噴淋給水環管接入。在管網末端最不利點處設置模擬末端試水裝置。

7、消防給水設計中應注意的幾個問題的總結

7.1消防水池有效水位的確定

7.1.1根據《消水規》GB50974-2014第4.3.9條1款及15S909第26頁：消防水池（箱）最低有效水位是消防水泵吸水喇叭口或出水管喇叭口以上0.6m水位，當消防水泵吸水管或消防水箱出水管上設置防止旋流器時，最低有效水位為防止旋流器頂部以上0.20m。

7.1.2 根據《消水規》GB50974-2014第5.1.2條1款及15S909第35頁：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高于水泵出水管中心線。

7.1.3因此，在消防水池設計時，應結合消防水池及水泵房的地面高度、消防水泵型號及安裝要求，同時滿足消防水池的出水管保證消防水池的有效容積能被全部利用，且消防水泵采取自灌式吸水的要求來確定消防水池的最低有效水位。

7.2自動噴淋系統分區的確定

7.2.1根據《噴規》GB50084-2017第8.0.1條：配水管道的工作壓力不應大于1.20MPa，并不應設置其他用水設施。即濕式報警閥后的配水干管工作壓力不應大于1.20MPa，否則應對自動噴淋系統分區供水。

7.2.2 根據《消水規》GB50974-2014第6.2.1條3款：自動水滅火系統報警閥處的工作壓力大于1.60MPa或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa，消防給水系統應分區供水，而報警閥的局部水頭損失不超過0.10 MPa。即濕式報警閥后的配水干管工作壓力大于1.50MPa，才對自動噴淋系統分區供水。

7.2.3因《噴規》GB50084-2017在《消水規》GB50974-2014之后執行，本著在有實施條件的情況下，對消防規范從嚴執行的原則，應在濕式報警閥后的配水干管工作壓力大于1.20MPa時對自動噴淋系統分區供水。

7.3民用建筑內高空間場所采用自動滅火系統用水量的確定。

7.3.1根據《噴規》GB50084-2017第5.0.2條，高度在8～18m的中庭可用采用濕式自動噴水滅火系統保護，但須采用特殊噴頭，而目前國內市場上還沒有通過消防部門3C認證的合格特殊噴頭供應。因此，該部位采用自噴噴水滅火系統進行保護的條件并不成熟，應該改用其他自動滅火設施保護。

7.3.2對于車站、碼頭、機場的候車（船、機）樓，影劇院，會展中心之類的高大空間場所，應采用消防水炮，根據《炮規》GB50338-2003第4.3.4條1款，用水量不小于40L/s。

7.3.3對于建筑內部面積小，高度高的中庭、門廳等可采用小流量的自動跟蹤定位射流滅火裝置進行保護，其用水量應參照《噴規》GB50084-2017表5.0.2計算，采用該部位的實際面積乘以噴水強度，得出該部位的用水量Q，當Q不大于40L/s時，用水量大小取Q；當Q大于40L/s時，用水量可根據《炮規》GB50338-2003第4.3.4條1款取40L/s。

參考文獻：

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[2]韓秀玲，高層建筑消防給水系統探討[J]煤，2010.03.

作者簡介：熊海濤，男，1986年，工程師，本科，工作方向：建筑給排水設計。