針對消防安全的高層建筑給排水系統設計探究

劉娜

（太原王孝雄建筑設計院有限公司平陽分公司 山西太原 030000）

0 前言

廣義上的消防安全牽涉到防盜、救災、防火等方面，就高層建筑而言，其消防工作更多著眼于火災控制。火災自動報警系統、自動噴水滅火系統、消火栓系統等，均可納入高層建筑消防安全工作中。現代高層建筑設計復雜、功能也更多樣，其消防安全對給排水系統設計提出了很高要求，需在現有基礎上加以完善。

1 消防安全視角下高層建筑給排水系統設計思路

1.1 適用性

適用性是指在消防視角下，確保高層建筑給排水系統設計與建筑需求高度吻合，設計上科學且可行。如我國規定高層建筑的高度一般高于27m（住宅）、24m（倉庫、單層建筑物等），在此模式下，如果設計以非離心設備為主的消防設施和給水系統，可能無法滿足10m以上區域的救災、滅火需求。離心泵作業能力不佳、給水管道工作負荷過小，也影響滅火能力。

1.2 簡單性

簡單性是指高層建筑的給排水系統設計，力求結構簡單，以滿足消防作業瞬間大量用水要求，避免水流沖擊造成的管道破壞、連接不穩定等問題。此外，簡單性也強調排水系統設計的簡練化，避免過多直角、弧面，導致轉彎等處位置排水能力下降、消防活動排水不暢情況。部分高層建筑占地面積、建筑面積較大，需要一套以上給排水系統服務消防活動，簡單性思路下，應確保不同系統具有相同的工作原理和設計模式，維持運維效率。

2 消防安全視角下高層建筑給排水系統設計方法

2.1 建立獨立給水系統

獨立給水系統，是指消防安全視角下，高層建筑給排水系統設計應區別常規用水管道和消防管道，嚴禁混用。如自動噴水滅火系統，其給水壓力明顯大于普通民用終端，混用情況下，可能導致滅火系統壓力不足、單位時間供水能力下降等嚴重問題。具體設計活動中，應在建筑主管道處設計可獨立作業的分流閥，由該閥門控制進水作業，分別向建筑內的民用用水效果、消防用水系統供水。常規作業狀態下，兩處閥門同步開啟，消防給水系統隨時處于待作業狀態，出現火災隱患或火災問題時，啟動滅火系統終端工作閥，進行滅火工作。獨立給水系統可保證建筑消防作業工作中供水壓力較強、總量足備，滿足滅火需求。

在給水系統設計過程中，需要考慮的另一個問題不同系統的獨立控制，如大型高層建筑、大型廠房，可能存在一套以上的消防作業設施，在具體工作中需要考慮對不同區域給水系統進行差異化管控。企業大型廠房，可采用遠程智能控制模式，以一鍵操作的方式，確保對不同系統的控制效果；普通居民樓也可采用該模式，或采用人工控制的形式，于遠程控制端進行閥門啟閉的管理，保證不同的消防系統可各自獨立進行消防作業。

2.2 保持較強的給水壓力

給水壓力方面，要求保證消防系統能夠滿足高層滅火需求，一般以復合葉輪高速離心泵或其他提供較強離心能力的設備給水，需加強給水壓力分析，保持高層消防滅火供水能力。建議在給水系統中，設計以復合葉輪高速離心泵為核心的作業系統。選用剛性條件理想的金屬泵體，應用閉式葉輪，比轉速達到15或15以上并增設導葉，采用多彈簧機械密封設計，使離心泵工作壽命得到延長，以保證長時間作業下高層建筑給水系統仍具有理想能力。考慮到高層建筑火災控制的復雜性，要求離心泵轉速達到每分鐘10000次以上，借助徑向軸承、軸向止推軸承進行支承。結合建筑設計特點進行給水系統能力評估，其要點在于離心設備的工作效率，一般計算公式為：

X=1/（1/AB+C/D+0.05）

式中：X-給水系統的供水能力，以離心泵效率等效表達；A-容積效率；B-水力效率；C-摩擦功率；D-有效功率，0.05為其他參數影響下的通用系數。為進一步保證X滿足給水要求、維持消防用水能力，要求進行離心輪動壓分析，計算過程中主要考慮重力加速度、相對速度、水流速度，維持離心輪動壓保持在較高水平，可提升給水壓力，滿足長時間、高負荷消防用水需求。

2.3 構建給排水補償機制

給排水補償機制，是指在建立獨立給水系統、保持較強給水壓力的基礎上，設法提升給排水活動的穩定性，占地面積較大的建筑、消防作業壓力較大的工廠廠房中，補償機制的建設尤為重要。以廠房為例，在排水補償機制建設中，擬構建相互關聯的兩套工作系統，分別以A系統、B系統表達。A系統為常規消防給排水系統，以管道進行供水，設置于廠房中央偏左或偏右位置，以保證廠房消防區域全覆蓋為基本原則；B系統設置于廠房中央另一側位置，與A系統相對，也強調全覆蓋廠房消防區域，該系統采用非管道供水模式，設計可存儲較多水量的水箱和離心泵滿足系統用時需求。當廠房內出現火災問題時，可優先借助A系統或B系統進行滅火，兩套工作系統互為補充，出現水箱破壞、供水管道損壞等特殊情況、A系統或B系統單一損壞，另一處工作系統，可借助相對隊里的補償工作模式獲取水源，進行消防作業，保證廠房消防能力。

在居民樓中，一般設計消防栓、滅火器共同的模式保證消防能力，一方面居民樓面積有限，難以保證補償機制建設獲取足夠空間，另一方面滅火器具有更好的消防靈活性，更受民眾青睞。實際工作中，可在該模式基礎上試行多管道供水模式，或減少消栓栓的設計間隔，提升居民樓消防能力。

2.4 應用感應消防系統

感應消防系統是一種建立在現代技術下的工作系統，能夠借助智能技術實現消防隱患的分析和警報、處理，具有積極的運用價值。建議在后續高層建筑給排水系統設計中，廣泛引入該作業模式。以居民樓的消防活動為例，火災發生時，建筑內往往存在溫度升高、煙氣濃度升高等情況，可利用傳感器對相關異常進行捕捉，優先發出警報，并以應急處理系統進行火災控制。如在建筑走廊頂部設置煙氣傳感器，實時對走廊內的煙氣濃度進行收集，非火災狀態下，煙氣濃度較小，火災發生后在熱力作用下煙塵大量上浮，傳感器獲取該信息并傳輸值計算機控制一端，由計算機完成問題識別、發出火災警報，同時向給水系統發出指令，給水系統在指令要求下直接啟動，鎖定煙塵較集中的區域，進行小范圍噴灑；人員持續未能感到現場，則由計算機控制增加離心泵作業壓力，提升執行設備的供水量，應急處理消防隱患，借助智能設備保持建筑消防能力。

3 總結

綜上，消防安全視角下，高層建筑給排水系統設計應更多考慮建筑特點和消防需求，提升作業能力。思路上看，相關設計需要考慮適用性和簡單性，方法上看，應建立獨立給水系統，保持較強的給水壓力，在此基礎上構建給排水補償機制和感應消防系統，從智能化、安全性、穩定性等角度，綜合提升設計效果。