地下建筑水滅火設施的消防排水問題設計探討

王振飛

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430063）

0 引言

隨著社會經濟的持續發展和城市建設步伐的加快，城市的數量和范圍迅速擴大，向地下拓展城市空間已成為我國城市化進程的必然趨勢。地下建筑的規模和功能也越來越復雜，如大型地下車庫、商業中心、地鐵綜合交通樞紐等。由于地下建筑處于相對封閉的內部空間，空氣流通效果差，與地面連接通道有限，這些不利因素使地下建筑的火災危險性和撲救難度增大，對消防系統滅火設施的要求也越來越高。及時排出地下建筑水滅火設施的試驗排水和火災時的滅火排水對于保證消防安全具有重要意義。

1 地下建筑消防排水的范圍

地下建筑廣泛使用的水滅火設施有消火栓和自動噴水滅火系統。地下建筑消防系統測試或火災發生時，消防水設施產生的消防廢水不能自流排出，如果大量的消防廢水不能及時排出，會造成測試或滅火用水四處排放，對建筑內的設備和裝修造成損壞，經濟損失增大，甚至影響建筑結構安全。如果匯集于變配電用房和消防泵房，將會影響火災時消防滅火設施的正常使用，引發次生災害[1]，因此地下建筑應設置排水設施。

根據 《消防給水及消火栓系統技術規范》[2]（簡稱 “水消規”）和《自動噴水滅火系統設計規范》[3]（簡稱“噴規”），消防排水主要包括消防測試排水和滅火排水，地下建筑設置消防排水設施的范圍有：設有水滅火設施的地下室、消防電梯底部、報警閥組機房、消防泵房及消防水池。

2 消防排水水量的計算

2.1 水滅火設施的試驗排水量的計算

根據“水消規”，設有室內消火栓的建筑應設置試驗消火栓，設在水力最不利且便于使用和排水處，主要目的是通過試驗消火栓測試消防水槍的充實水柱高度是否滿足設計要求。室內消火栓消防水槍噴嘴為16mm時，消防測試排水量為4.2L/s，19mm時排水量為5.7L/s[4]。試驗消火栓可設置在生產生活排水設施附近，便于排水。用于排出試驗消火栓用水的排水管不應小于DN125。

根據“噴規”，為測試自噴系統供水流量和壓力是否滿足設計要求，保證自噴系統的報警閥、水力警鈴、壓力開關能夠及時動作并反饋信號，需要對自噴系統定期測試。報警閥、試水閥和末端試水裝置處應設置排水設施。方汝清[4]等人認為報警閥的最大排水量發生在利用試水閥泄空系統管網中的水量時，報警閥測試排水量按≤5.0L/s設計。當報警閥組設置在消防泵房時可與泵房合用排水設施，當獨立設置時，用于報警閥組排水的管徑不宜小于DN100。自噴管網試水閥和末端試水裝置的排水應采取孔口出流的方式，排水管徑不宜小于DN75[3]。

為測試消防泵的工作狀態，需要經常啟動消防泵。根據“水消規”，消防泵出水口應安裝DN65的試驗放水閥或栓口，在消火泵測試時打開放水閥放水。趙鋰[5]等人提出試驗排水可按5min的消防泵運行流量考慮。因此消防泵的試驗排水量可按泵房內最大一臺消防泵的設計流量計算。

當消防水池建在室內時，水池進水管由于浮球閥失靈等原因導致水池溢流，需考慮水池的溢流排水。溢流水量與消防水池進水管的管徑和流速有關，進水管的管徑與水池容積有關，流速可按v=1.5m/s設計。v=1.5m/s時，消防水池進水量與進水管管徑關系見表1，溢流水量可按水池進水量選取。消防水池的定期清洗需要放空水池，水池底部需設置泄水管。泄水量按照1h放空水池內500mm水池深度計算，因此泄水量與消防水池底面積有關，平均泄水流量與水池底面積的關系見表2。

2.2 水滅火設施的滅火排水量的計算

表1 v=1.5m/s時消防水池進水量與進水管的關系

表2 消防水池泄水量與水池底面積的關系

當地下室發生火災時，消火栓和自噴系統的滅火用水應盡快排出。根據 《人民防空工程設計防火規范》（GB50098-2009）要求設置消防給水的人防工程必須設置消防排水，消防排水量可按設計流量的80%計算。而非人防工程的地下室的消防排水量，規范并無明確要求。上海市工程建設規范《民用建筑水滅火系統設計規程》[6]DGJ08-94-2007參照消防電梯的排水流量10L/s提出，地下建筑其他消防排水泵的總流量也不宜小于10L/s。考慮到消防滅火時，由于蒸發、被物體吸收、溢流等因素，消防用水不能全部積存在地下室，趙基興[7]等人認為消防排水量可按消火栓系統流量的50%加上自動噴水滅火系統流量的70%來考慮。蔣濟元[8]提出宜按開啟兩只消防水槍的流量10L/s加上70%的自動噴水滅火系統流量來計算消防排水量。趙基興、蔣濟元均認為消防排水量與水滅火設施的給水量有關，在設計中更具有參考意義。因此地下室的消防滅火排水量不宜小于10L/s，地下室發生火災時、滅火廢水較多時，可通過消防隊員自身攜帶的移動式排水泵排水。

3 地下建筑的消防排水措施

消防測試排水和滅火排水均應迅速排出室外，消防排水可設置專用集水池及排水泵等設施，也可與其他生產生活廢水匯集后集中排出。

3.1 地下室的消防排水措施

地下室應在建筑的最低處設置多處廢水池，水池內設置排水泵，消火栓和自噴系統使用時的滅火用水通過樓梯洞口等流至廢水池。地下室滅火排水量應按不小于10L/s計算，廢水池的有效容積不宜小于排水泵5min的出水量，且排水泵每小時啟動不宜超過6次。排水泵應設置不間斷的動力供應[5]。

3.2 消防電梯的消防排水措施

“水消規”強制要求消防電梯的底部應設置消防排水，且集水池不應設置在消防電梯基坑的下部，可就近在基坑旁設置。集水池需滿足電梯日常排水和消防滅火時的排水要求。消防電梯的排水量主要考慮的是，在滅火時，大多同時使用兩支消防水槍，因此消防電梯排水的集水池有效容積不應小于2m3，排水泵的流量不應小于10L/s，并應設置消防電源。

3.3 消防泵房及消防水池的消防排水措施

消防泵房內的排水主要有消防泵的試驗排水量q1、泵房內水滅火設施的滅火排水量q2，消防泵房與消防水池合建時還需考慮水池的溢流量q3及泄水量q4。

消防泵房一般不設置自動噴水滅火設施，因此泵房內的最大滅火排水量q2可按10L/s計算。當消防泵房與消防水池合建，消防泵的試驗排水可接至水池循環利用時，泵房的排水量可按水滅火設施使用時的滅火排水量q2、水池溢流量q3、泄水量q4的最大值計算。當消防泵房與消防水池分建，消防泵的試驗排水可接至水池循環利用、水池泄水不排入消防泵房時，泵房的排水量可按滅火排水量10L/s計算。當不設消防水池時，消防泵房的排水量可按滅火排水量q2和消防泵的試驗排水量q1的最大值計算。

地下建筑的消防泵房一般設置在地下一層或二層，根據消防泵房的建筑布局可分為位于主體上方的消防泵房和下方無空間的消防泵房，如商業綜合體、地下車庫消防泵房多設置于地下二層。由于地下建筑的消防泵房排水無法通過重力流出室外，需要在泵房內設置集水池或與其他污廢水匯集后再集中到廢水池排放。

當消防泵房設置在主體空間上方時，泵房內設置集水池對建筑平面和主體結構影響較大，因此不宜在位于主體上方的消防泵房內設置集水池，可通過在泵房內設置地漏或雨水斗，將廢水排出泵房后再集中設置廢水池及排水泵排水。為使泵房內廢水及時排出不產生積水，地漏或雨水斗的設置規格和數量應根據泵房內最大消防排水量和排水設施的排水能力計算確定。

當消防泵房下方無主體空間時，應在泵房內設置集水池和排水泵，排水泵設置消防電源。排水泵的額定流量應不小于泵房最大消防排水量，且每小時啟動次數不超過6次，集水池的有效容積不小于一臺排水泵5min的出水量。

4 工程應用

以某高層建筑地下車庫和某軌道交通的地下車站為例，介紹兩種典型地下建筑的消防排水設計方案。

4.1 地下車庫的消防排水措施

某高層建筑有2層地下室，建筑面積為13544m2，平時為車庫和設備用房，戰時為人防地下室。地下車庫內設置消火栓和自噴系統，消防泵房與消防水池合設于地下二層；自噴系統報警閥組及高壓細水霧機組均設于消防泵房內；共設置3部消防電梯。

消防電梯的底部各設置1處有效容積不小于2m3的集水池，水池內設置額定流量為10L/s的排水泵2臺（1用1備），排水泵設置消防電源。地下二層內共設置6處1800mm×1400mm×1500mm（深）廢水池，各水池內選用2臺（1用1備）額定流量為18m3/h的排水泵，以滿足日常排水、消防排火和戰時排水。消防泵房內設置1處1800mm×1400mm×1500mm（深）集水池，水池內選用2臺（1用1備）額定流量為18m3/h的排水泵滿足消防排水要求。

圖1 某軌道交通地下車站消防泵房排水示意圖

4.2 地下車站的消防排水措施

某軌道交通的地下車站為地下二層側式站臺車站，建筑面積為16945m2。地下一層為站廳及設備管理用房，地下二層為站臺及設備用房。車站內設置消火栓系統，設備用房設置管網式氣滅系統，通風空調機房設置自噴局部應用系統。消防泵房與消防水池合設于地下一層站廳層內；自噴局部應用系統報警閥組設于消防泵房內。

站廳每隔30～40m沿邊墻設置DN100排水地漏、站臺每隔30～40m沿站臺門設置DN100排水地漏，站臺層區間兩端端部設置2處有效容積不小于30m3的廢水集水池，水池內設置流量為130m3/h的排水泵2臺（1用1備），排水泵設置消防電源，滿足車站日常和消防排水要求。火災時，車站滅火設施的滅火廢水通過公共區的地漏和樓扶梯洞口匯入站臺兩端的廢水池經排水泵排出。消防泵房內設置3個DN100的地漏將廢水排至車站區間軌道排水溝（圖1），最終經車站兩端的廢水池及排水泵排出。

5 結語

1）地下建筑設置消防排水設施的部位有設置水滅火設施的地下室、報警閥組機房、消防電梯底部、消防泵房及消防水池。

2）當消防泵房、報警閥組機房和消防電梯底部采用集水池和排水泵排水時，排水泵應設置消防電源；設置水滅火設施的地下室采用集水池和排水泵排水時，應設置不間斷的動力供應電源。

3）設置水滅火設施的地下室，消防排水系統宜與生活排水設施合設廢水池，滿足日常和消防排水要求，消防排水量不宜小于10L/s。

4）消防電梯的集水池不應設置在電梯正下方，集水池有效容積不小于2m3，排水泵的流量不應小于10L/s。

5）消防泵房的排水措施應根據泵房下方是否有主體空間確定，排水量的計算應根據泵房與消防水池的關系確定。