高層建筑給排水消防設計關鍵技術的應用探究

楊 婕

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450000)

在高層建筑設計中，給排水消防設計是非常重要的環節，設計方案的科學性不僅關系著建筑功能的發揮，更與建筑用戶的生命財產安全密切相關。就目前來看，部分建筑人員在實施對高層建筑給排水消防設計的過程中，因為自身思維的局限性或者專業能力不足，導致設計方案中存在很多缺陷，影響了建筑功能的有效發揮，也在很大程度上威脅到用戶的生命財產安全。新的發展環境下，社會各界越發關注高層建筑消防安全，設計人員需要及時對自身設計理念進行轉變，對高層建筑給排水消防設計標準和要求進行明確，解決設計中存在的各種問題，切實提高設計方案的科學性和有效性。

1 高層建筑火災的特點

高層建筑高度大，疏散通道狹窄且單一，一旦爆發火災事故，將會帶來非常嚴重的后果，高層建筑火災的特點主要體現在幾個方面：(1)蔓延迅速。高層建筑相比較普通建筑有著更加復雜的內部結構，各種管徑的存在直接影響了建筑的消防安全，在爆發火災的情況下，垂直設置的電梯井、排風管等會引發“煙筒效應”，加劇火勢蔓延；(2)疏散困難。高層建筑體量巨大，距離地面高度大，人員密集，同時疏散通道單一，在發生火災的情況下，高層居民的逃生難度大，尤其是如果中間層著火，切斷逃生通道，高層居民的疏散只能借助消防云梯乃至直升機完成，難度巨大[1]。另外，較大的人員密度使得高層建筑居民在疏散時容易出現人員擁擠情況，很可能導致踩踏事故，錯失最佳逃生時機；(3)撲救困難。高層建筑中設置有大量配套設施，在爆發火災的情況下，火情蔓延迅速，救援人員難以接近火災的源頭，影響了撲救工作的順利實施。同時，很多城市并沒有能夠配備足夠高度的消防云梯，在進行火災救援過程中，難以達到需要救援的高度，從而導致火災撲救效率的下降；(4)隱患眾多。高層建筑結構復雜，功能繁多，其中存在大量可燃物和機械設備，這些都可能成為潛在的火災隱患。一旦高層建筑發生火災，會導致火情迅速蔓延，帶來難以估量的損失。

2 高層建筑給排水消防設計存在的問題

2.1 排水方式不當

當前，不少高層建筑在實施給排水消防設計過程中，采用的依然是常規的地下排水方式，消防排水和生活排水使用的是同一條排水管道[2]。而高層建筑人員密集，居民生活污水中的黏性物質和油性物質會在排水管道管壁上附著，長此以往，會引發排水不暢甚至排水管道堵塞的問題，影響給排水消防系統的穩定運行，從而給消防安全埋下隱患。

2.2 消防栓設計缺陷

高層建筑給排水消防設計中，為了保障系統運行安全， 對系統布置形式進行簡化，一般都會選擇減壓型消防栓。但是從實踐角度分析，受設計人員專業素質、成本消耗等因素的影響，存在著消防栓選擇不合理現象， 無法將消防系統作用充分發揮出來，同時也容易引發滲漏水問題。另外，在室內消防栓設計中，沒有依照固定設置分段檢修閥門，一旦二路進水閥關閉，就可能出現消防栓無水現象，帶來嚴重安全隱患。

2.3 滅火系統問題

高層建筑給排水消防系統設計中，自動噴水滅火系統非常關鍵，能夠自動發現并撲救初期火災[3]。但是就目前而言，很多設計人員在針對自動噴淋滅火系統進行設計時，沒有將建筑吊頂情況考慮在內，導致火災發生時著火區域和噴淋頭的距離過大，傳感器無法及時感應火災，使得初期火災迅速蔓延，而當火災能夠被傳感器感知時，單純依靠自動噴淋滅火系統已經無法控制。在設計中，也存在著規范性欠缺的情況，例如，如果系統通信設計欠缺規范性，可能出現系統雖然發出了警報信息，消防人員卻沒有及時收到的問題，錯失最佳火災撲救時機。

2.4 管網試壓不規范

高層建筑管網試壓環節，需要嚴格依照相關標準實施，切實做好管網的強度試驗以及嚴密性試驗。而不少設計人員并沒有重視管網試壓的規范性，存在著試壓時間短、試壓壓力不明確等問題，這樣很容易造成火災發生時管網壓力不足或者壓力過大引發滲漏情況，影響其功能的充分發揮[4]。

3 高層建筑給排水消防設計關鍵技術應用

3.1 關鍵技術

3.1.1 消防供水

高層建筑給排水消防設計中，需要首先考慮用水量設計，結合建筑設計情況做好準確計算，在計算中需要選擇科學的火災延續時間及室內外消防用水量。在選擇消防水源時，應該掌握好建筑周邊天然水源及市政水管網分布情況，在保證水量充足、水質安全的前提下，關注消防水源選擇的經濟性。高層建筑給排水消防系統通常需要設置屋頂水箱和水泵接收器，確保管網可以隨時滿足建筑消防供水需求。

3.1.2 消防水池

消防水池可以保證消防用水的充足性，其體積設計非常關鍵，如果消防水池容積過大，不僅會導致成本增大，占用大量空間，如果水池中的水長時間不用，還可能引發水污染問題。在消防水池設計中，一是需要全面衡量市政供水管網的供水能力，確保在發生火情時能夠保障消防水池的不間斷供水[5]，然后以此為前提，適當縮減水池容積，促進綜合效益提高；二是應該對火災發生時的需水量和補水量差值計算出來，以此來保證消防水池容積設計的合理性；三是對于一些體量相對較小，位置接近的小區，可以從實際情況出發，考慮使用同一套消防水池及室外消火栓泵房。政府部門需要加強管理，對照相應的設計規范，做好消防水池設計的監管工作。

3.1.3 消火栓設計

高層建筑消火栓的設計需要先對分區方式進行明確，常用的分區標準，是將消火栓口的靜水壓力控制在1.0MPa以上，如果超過這個數值，就需要實施分區供水。分區供水可以采用的方式有兩種，一種是串聯分區，這種分區方式的使用功率小，揚程相對較低，對于管材的強度和耐壓性并沒有很高要求；另一種并聯分區，這種分區方式下，各個分區相互獨立，不會出現互相干擾問題，安全性更好。另外，在并聯分區的情況下，兩個分區可以使用同一套消火栓加壓泵，占地面積更小，能耗和資金消耗同樣較小。在實踐中，設計人員需要對照具體設計要求，確定是否需要分區以及具體的分區方式[6]。

3.1.4 消防水管網

高層建筑給排水消防設計中，需要對消防水管網進行合理設計，確保在火災發生時能夠保證消防用水的正常供應。在消防水管網設計中，考慮高層建筑的特點，可以采用環狀設置的方式，如果高層建筑面積較大，而且在每個方向都已經布設了消防立管及消火栓，則需要將頂層和底層的消防干管連接成水平環路，立管則連接成豎直環路，以此來提升消防供水的整體效果。另外，消防水管網設計中，需要關注分段閥門的設置，借助閥門來將消防水管網劃分為多個獨立段。在閥門設置環節，要求管道檢修最多只能關閉一根豎管，如果豎管的儲量超過4根，可以將兩根不相鄰豎管關閉。

3.1.5 自動噴水滅火

一是需要依照消防相關規定，在恰當位置安裝符合要求的噴淋頭，明確噴淋頭的數量，在安裝完成后需要做好測試，確保其能夠正常運轉；二是應該做好噴淋頭類型的選擇，常用的噴淋頭有兩種，一種是易熔合金噴淋頭[7]，當外部溫度超過一定數值后，噴頭會自動噴水，另一種是玻璃球閉式噴頭，在溫度達到特定數值后，會發生爆裂，噴水口閥門脫落，然后進行噴水。設計人員需要結合高層建筑的實際情況，做好噴淋頭類型的合理選擇；三是確定泄水閥及泄水連接管。設計人員需要確定好泄水閥的安裝位置，將其設置在水流指示器最低位置，依照相關規范確定泄水連接管管徑，消防泄水管的直徑必須小于連接的泄水立管直徑。

3.1.6 消防排水

通過對排水量的合理評估，選擇恰當的排水管道規格，如果排水管道和其他管道存在交叉，需要依照有壓管避讓無壓管的基本原則，給水管和風管排列在排水管下方，從電氣管道下方繞行。地下水是消防排水設計的核心位置，需要采用獨立設計，確保積水能夠有效排出?？梢詫⒌陀诨拥呐潘卦O置在消防電梯井基坑附近，做好基坑和集水池間排水管道的預埋工作。應該在消防排水系統中，設置備用泵，于電梯口設置擋水裝置，加強消防水源保護，同時也需要做好消防排水泵安全保護設計，避免電機短路引發消防排水系統癱瘓的問題。在地上消防排水設計中，應該在重點區域設計專門的排水管道，保證管道能夠獨立運行?？梢砸勒障婪謪^設計獨立排水系統，以此來避免排水互流引發的樓層滲水問題，另外也不能忽視地下室和地上樓層的排水預防措施，保護建筑結構不受破壞。通過在陽臺區域設置雨水管的方式，能夠幫助消防排水管道實現防溢設計。

3.2 具體應用

某高層住宅建筑包含地上35層和地下2層，建筑高度125.2m，總建筑面積15.2萬m2。在對其進行給排水消防設計時，要求設計單位能夠從建筑的實際情況出發，合理應用一些消防設計關鍵技術，提升建筑整體消防的安全性。

3.2.1 明確設計要求

一是采用了一對一連接的方式，將室內消防栓和室外消防栓的水泵接合器實現對接；二是消防水栓系統設計環節，需要將水頭壓力和總用水量考慮在內，管網規劃必須考慮水管承壓能力及強度；三是消防水系統如果采用不分區設計，需要將外網進水壓力的最小值作為主要設計參數，做好系統校準工作，如果采用分區設計，在外網供水壓力可以滿足大部分建筑消防需求的情況下，低層室內消防栓可以采用外網直接供水，高層則可以設置水泵輔助抽水，再配合加壓管網設計，保障消防供水的效果；四是消防栓系統需要設置相應的水泵接合器，優先選擇地上式水泵接合器，根據室內消防總用水量來確定接合器的數量。如果消防栓采用的是豎向分區供水，需要在消防車供水壓力范圍內，做好水泵接合器設置，確保水泵接合器和最近消防水池又或者室外消防栓的距離在15m～40m之間[8]。

3.2.2 消防栓設計

一是需要在每個樓層設置室內消防栓，位置在樓梯或者走廊，方便取用；二是消防栓設計間距應該滿足同層任意位置能夠有兩個消防栓水槍充實水柱同時到達設計標準，見表1。高層建筑室內消防栓的設計不能超過30m。

表1 水槍充實水柱長度設計標準

三是消防栓栓口到地面的垂直高度應該為1.1m，出水方向可以垂直于墻面，或者朝下；四是消防栓口靜水壓力不能超過1.0MPa，如果出水壓力大于0.5MPa， 需要設置減壓裝置；五是在同一棟建筑中，需要保證消防栓的型號一致，水槍噴嘴的口徑不能小于19mm，水帶長度在25m以內，消防栓栓口直徑為65mm；六是高層建筑屋頂需要設置壓力顯示裝置，對建筑消防栓系統的實際水壓進行檢測，在北方地區，冬季氣溫較低，為了避免消防栓上凍的情況，可以將其設置在頂層出入口或者水箱間。

3.2.3 自動噴淋系統設計

在該工程中，需要在所有建筑內設置自動噴淋滅火系統，設防等級為Ⅰ級，地下車庫的設防等級為Ⅱ級，滅火用水量為30L/s。以主樓為例，將其豎向分為兩個區，1區為地下2層到地上2層，有屋面水箱提供初期用水，需要經減壓閥減壓后供給，2區為地上3層到地上32層，由設置在35層水箱間的自噴穩壓設備提供初期用水。消防作業期間，可以采用接力給水的方式提供水量供給[9]。

4 結 語

總而言之，高層建筑給排水消防設計具有復雜性和系統性的特點，關系著建筑整體的使用安全，必須得到重視。設計單位需要了解給排水消防設計的相關內容和要求，結合常見問題，對關鍵技術進行有效應用，切實提升建筑給排水消防設計的高效性和安全性，在推動建筑功能發揮的同時，為人們的生命財產安全提供保障。