高層建筑消防給排水設計方法分析

劉 銓 友誼國際工程咨詢股份有限公司

1 前言

給排水系統(tǒng)是建筑工程必不可少的組成部分，為保證建筑安全、適用、經(jīng)濟運行，對給排水設計提出了更高的要求。其中，建筑消防給排水設計情況直接關系到建筑防火安全，必須予以高度重視，本文主要圍繞此展開詳細分析。

2 高層建筑給排水消防設計要求

隨著我國建筑設計高度的不斷增加，人們的建筑消防安全意識也得到不斷加強。對于設計人員來說，不同高度的建筑物往往對于消防給排水設計有著不同的要求，具體如下：①建筑高度為24m～50m，應著重重視登高消防車滅火設計；②建筑高度為50m以上，應著重重視室內(nèi)消防設計；③建筑高度超過100m，需上報消防主管部門進行建筑消防給排水設計的重點研究。

總的來說，無論建筑高度如何，設計人員都要重視建筑內(nèi)部的消防給排水設計，最大限度降低事故發(fā)生的概率。

3 高層建筑給排水消防設計方法

3.1 消防供水設計

高層建筑消防給水設計中，用水量設計是必須慎重考慮的因素，需以建筑實際情況對供水量進行準確計算，關鍵是選取準確的火災延續(xù)時間及室內(nèi)外消防水量。消防水源選取方面，需全面掌握項目附近的市政水管網(wǎng)及天然水源情況，確保消防用水水量、水質(zhì)安全的情況下，經(jīng)濟合理地選擇消防水源。此外，高層建筑消防給水系統(tǒng)一般需設置高位消防水箱和水泵接合器，保證水管網(wǎng)處在準工作狀態(tài)及特殊工作狀態(tài)時，滿足高層建筑整體消防供水需求。

3.2 消防水池設計

①對市政供水水管網(wǎng)的供水能力進行有效衡量，確保在出現(xiàn)火災時，消防水池可在不間斷補水的基礎上，將消防水池的容積合理減小，減小地下室消防水池面積，達到提高綜合效益的效果。②設置消防水池，將其火災時所需的、具體的總水量和補水量間的差值準確計算出來，進而科學確定消防水池的容積。③體量較小的、相鄰的兩個以高層建筑為主的小區(qū)，可結合實際情況而采用同一套消防給水系統(tǒng)。

3.3 消防泵房設計

在對消防泵房進行設計時，必須注意以下方面：①提高對消防水泵選擇重視程度，合理選擇水泵運行方式，在保障水泵系統(tǒng)運行要求的同時，盡量選擇功率小的水泵。②通過研究水泵特性曲線，提高水泵運行效率，采用消防水泵防超壓設計，確保水泵運行安全。③在消防泵房設計上，應預留控制箱擺放位置，加強對電氣設計的協(xié)調(diào)，確保消防泵房、火災報警系統(tǒng)能正常運行。

3.4 消火栓設計

高層建筑消火栓系統(tǒng)設計中，消火栓分區(qū)標準是控制消火栓口靜水壓力不超過1.00MPa，一旦超出該數(shù)值則需進行分區(qū)給水，主要有串聯(lián)、并聯(lián)這兩種方法。其中，串聯(lián)分區(qū)具有揚程低、使用功率小等優(yōu)點，對管材耐壓等級要求較低；并聯(lián)分區(qū)具有不同分區(qū)互相獨立，互不干擾等優(yōu)點，安全性能較高，兩個分區(qū)可一同使用同一消火栓加壓泵，其優(yōu)點在于占地面積小，電能消耗小且資金投入不大等。在實際設計過程中，要求設計人員能夠結合具體設計要求確定相應的分區(qū)方法。此外，小區(qū)等多棟建筑共用供水系統(tǒng)的情況，要注意整個小區(qū)消火栓分區(qū)的協(xié)調(diào)性問題。

高層建筑給排水消防設計過程中，要求合理設置消防水管網(wǎng)，一旦出現(xiàn)火災，也要確保能夠正常供應消防用水。高層建筑主要采用環(huán)狀設置方法，而一些高層建筑面積較大的情況下，因為每個方向均已布設消火栓立管與消火栓，因此開展消防工作時，要求連接頂層和底層的消防干管為水平環(huán)路，對于豎向就要求利用立管來連接為豎直的環(huán)路，以此大大提高消防供水的安全系數(shù)。一些條形建筑在開展消防設計時，只要求連接立管為豎直的環(huán)路便可，無須一味地采取同類環(huán)狀水管網(wǎng)。

3.5 自動噴水滅火系統(tǒng)設計

自動噴水滅火系統(tǒng)是高層建筑給排水消防設計中的關鍵環(huán)節(jié)，必須注意以下幾個方面：①按建筑消防的相關規(guī)定，確定噴淋頭安裝位置與數(shù)量，安裝完成后必須進行相關試驗，確保自動噴淋滅火系統(tǒng)正常運行。②正確選擇噴頭類型，噴頭包括易熔合金閉合式噴頭與玻璃球閉式噴頭兩種類型，其中易熔合金噴頭主要是運用金屬低熔解的特征支撐，一旦外界溫度一旦超過特定數(shù)值，噴頭就會進行噴水；玻璃球閉式噴頭一旦溫度達到特定數(shù)值便會爆炸，到時噴水口閥門脫落，噴水口就會噴水。③噴淋頭水管入口進行減壓設計，綜合給水管布設、高度等因素，對水泵揚程進行準確計算，確定配水干管與噴淋系統(tǒng)連接處的壓力。若是壓力過大則需安裝減靜壓裝置，避免損壞噴淋頭。④對噴淋頭末端試水裝置進行設計，末端試水裝置需按同一報警閥組所服務噴頭最小的流量確定，對末端試水裝置出水量進行規(guī)范檢測，是否滿足自動起泵的要求；末端試水裝置排水采用間接排放的方式對進行設計，預防水道氣體進入室內(nèi)。⑤科學確定泄水閥與泄水連接管，按規(guī)范需要在水流指示器后最低部位設置泄水閥，同時根據(jù)相應的標準來設計其管徑，一般消防泄水管管徑比相連的消防管管徑小。

3.6 消防排水設計

通過對排水量評估，選擇合適的排水管規(guī)格，若是排水管布設與其他管道交叉，則需按有壓管避讓無壓管，給水管與風管緊貼并在排水管下方，在電氣管道下方繞行的原則設計。地下室是高層建筑消防排水設計的重點位置，一般采用平時排水泵兼做消防排水泵方式，將地下室中消防排水及時、有效的排出。消防電梯井底排水設置在消防電梯井基坑附近，做好基坑和集水池間的排水管預埋設計。

消防排水系統(tǒng)中配備備用泵，在電梯門口設計擋水設施，并對消防電源進行防水保護，對消防排水泵進行安全保護設計，預防電機短路而使排水系統(tǒng)癱瘓，確保電梯系統(tǒng)較高排水效率以及運行的安全性。地上消防排水應注意對于消防重點區(qū)域應設計專用排水管道，并確保其運行有較好的獨立性，同時按消防分區(qū)設計獨立排水系統(tǒng)，避免排水互流而引起樓層滲水等問題。此外，對陽臺雨水管等能幫助消防排水的管道進行返溢設計。

4 工程案例

4.1 工程概況

本項目為一類高層公建，地上21層（含裙房4層）、地下4層，建筑高95.1m；地塊面積1hm2，總建筑面積98000m2。項目對機電專業(yè)的設計和服務要求、設備的配套程度等要求較高，給排水及消防系統(tǒng)的設計既要確保業(yè)主在日后使用中舒適性和便捷性的需求，又要滿足國標規(guī)范的各項要求下力求做到節(jié)能減排，堅持可持續(xù)發(fā)展和貫徹綠色建筑理念。

4.2 給排水消防設計

4.2.1 室外消火栓系統(tǒng)

室外消火栓系統(tǒng)采用低壓制、環(huán)狀供水。室外配置地上室外消火栓，布置于建筑消防撲救面和地下室出入口附近，并綜合保證與水泵接合器在15m～40m的范圍內(nèi)對應。

4.2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時高壓制，由2臺室內(nèi)消火栓（互為備用）從消防水池吸水后加壓提供。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)管道豎向及水平成環(huán)狀布置，系統(tǒng)豎向垂直分為高、低2個區(qū)，地下4層～地上4層為低區(qū)、地上5層～21層為高區(qū)。

低區(qū)消防供水管道在消防泵房設置減壓閥組，減壓后提供低區(qū)消防用水，動壓＞0.5MPa樓層的栓使用減壓穩(wěn)壓消火栓，減壓后消火栓栓口動壓壓力為0.35MPa～0.5MPa。消火栓系統(tǒng)高、低區(qū)均設置3套水泵接合器。屋頂高位消防水箱補水由生活給水系統(tǒng)提供。消防水箱出水管經(jīng)增壓穩(wěn)壓設備后與21層的水平干管相連，同時在出水管上設置流量開關。由于地下4層大部分為人防區(qū)域，人防設計要求盡量減少管道穿越人防圍護結構的數(shù)量，在考慮低區(qū)消火栓管道布置時，既要保證地下室各層消火栓能夠環(huán)狀供水，又要盡可能地避免管道穿越人防區(qū)域，同時還要兼顧設計的經(jīng)濟性，減少不必要的管材浪費。

因此在考慮低區(qū)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)管道布置時，設計成如下形式：在地上4層頂部布置水平環(huán)狀干管與裙房部分的各消火栓立管相連；地下1層布置和地下3層的水平環(huán)管分別連接地上和地下部分的各消火栓立管；地下4層（含人防區(qū)域層）單獨布置水平環(huán)管，該層消火栓單獨從環(huán)狀管道上接出。

4.2.3 自動噴水滅火系統(tǒng)

（1）噴淋系統(tǒng)設計參數(shù)。采用臨時高壓制濕式系統(tǒng)，汽車庫及裙房商業(yè)為中危II級，噴水強度8L/（min·m2）、作用面積160m2，設計水量27.7L/s；辦公及其他部位為中危I級，噴水強度6L/（min·m2）、作用面積160m2，設計水量20.8L/s；裙房區(qū)域凈空高度＞8m的中庭加強設計噴水強度，當凈空高度＞8m且≤12m時其值為12L/（min·m2）、作用面積160m2，設計水量41.6L/s；塔樓19層的銀行展示廳處凈空高度＞12m且≤18m，設計噴水強度15L/（min·m2）、作用面積160m2，設計水量52L/s；在1層凈空高度＞18m的營業(yè)大堂區(qū)域布置大空間智能主動噴水滅火裝置（由噴淋泵直接供水），保護范圍二股5L/s到位，設計水量10L/s。噴淋水泵按可能出現(xiàn)的最大流量（52L/s）選取。

（2）噴頭及管道布置。在地下停車庫布置噴頭時，考慮地下室結構梁的位置和停車車位，采用沿車道布置噴淋干管，在車位處伸入支管布置噴頭的方式，保證每車位上方至少有1只噴頭保護。在地下4層人防區(qū)域布置噴頭和管道時，應盡量避免管道穿越人防墻。解決方法：地下4層同一防火分區(qū)內(nèi)的2個人防單元先各自獨立布置噴淋系統(tǒng)，后用1根噴淋主干管連接這兩處噴淋系統(tǒng)，管道最少可穿越一次人防墻體。根據(jù)自動噴淋設計規(guī)范，報警閥后的噴淋管道上安裝的閥門不可采用普通閥門而需要采用電信號閥。本項目設計采用密閉套管結合法蘭盲板使用的方式，戰(zhàn)時可拆除法蘭間的連接短管，改用法蘭盲板封堵管道（圖1）。

圖1 噴淋管道穿人防墻體密閉設計

5 結束語

綜上所述，消防給排水系統(tǒng)設計的合理性，直接關系到高層建筑運行安全性。因此在高層建筑給排水設計時，必須重視消防問題，結合項目實際情況與相關規(guī)范，合理開展消防供水、消防水池、消防泵房、消火栓、自動噴水滅火系統(tǒng)、消防排水設計，切實保證消防設備能夠可靠運行，最大限度地減小火災發(fā)生的風險。