高層建筑消防給排水設計探究

孫少加

（福建華合現代建筑設計有限公司）

0 引言

高層建筑工程施工設計復雜，給排水系統的設計需要結合建筑結構的特點，實現給排水設計的優化，通過水壓管理保證水資源可以正常供給到高層建筑中，進而滿足消防用水的需求，減少消防安全隱患。本工程位于湖北省公安縣梅園大道，建筑占地面積約為10673.02m2，總建筑面積約50095.56m2，建筑高度為49.80m，建筑層數為地下一層地上十二層，本工程地下一層為設備房汽車庫，一層為商鋪、精品百貨、專業用品商鋪、酒店大堂，二層為超市、商鋪、娛樂區，三層為電影院、設備用房、酒店娛樂區，四層影院設備層、酒店娛樂區，五至十二層為酒店客房，本工程最高消防等級按一類高層公共建筑進行防火設計，通過對建筑用水排水情況的計算，最高日用水量為600m3/d，最大小時生活用水量為98m3/h，最高日污水量為540m3/d，雨水設計秒流量為619.2L/S（不包括室外雨水設計流量），結合工程的相關數據要求以及建筑特點，在給排水系統的消防設計中需要合理應用技術工藝，完善消防給排水系統。

1 概述

高層建筑中給排水系統設計對降低消防安全隱患至關重要，設計人員在設計初期需要根據消防設計相關規定，明確給排水系統的消防設計要求，同時明確給排水系統的設計意義，從而完善給排水系統的各項功能。

1.1 高層建筑給排水消防設計要求

高層建筑給排水消防設計的要求主要可以分成給水系統和排水系統兩部分。其中給水系統，該系統主要是為高層建筑提供充足的水源，在火災發生時可以及時撲滅或控制火災的蔓延速度，在設計過程中，設計人員需要注重自救方式的設計，相比于其他建筑工程，高層建筑出現火災后所造成的生命財產損失更為嚴重，主要原因是樓層較高、救援難度大，因此在設計過程中，需要從自救方式的角度出發，完善給排水設計，給排水的消防設計還需要配合其他消防滅火工具，設計人員需要充分考慮到建筑中包含的消防器械類型，綜合考量最大限度上提升滅火效率。關于高層建筑消防排水系統的設計，可以主要以雨水管道排水為主，如果消防排水量突然增大，還需要考慮的問題，在設計排水系統時，需要做好排水泵以及相關線路的設計工作，保證排水系統可以安全穩定運行，尤其是針對高層建筑的排水系統設計，應通過合理規劃布局，減少堵塞的情況發生，與此同時，對于高層的建筑，還需要考慮上層滲漏問題，需要在排水管道布置的區域，做好防水處理，避免管道出現漏水現象，對建筑主體造成影響[1]。

1.2 高層建筑給排水消防設計的意義

高層建筑的出現可以有效提升土地資源的利用效率，從而滿足城市居民居住的基本需求，同時高層建筑中的各類型的設備也可以提升居民的生活質量，但是由于高層建筑中人員密集，樓層較高，一旦出現火情，救援難度大。因此，在高層建筑施工設計階段就需要針對給排水系統進行科學設計，減少建筑內部的火災安全隱患。此外，高層建筑出現火災多數是由于明火或電氣設備使用不當，科學的給排水消防設計可有效提升居住安全性，在現代化城市不斷發展中，給排水消防設計已經成為高層建筑建設的主要環節之一。

2 高層建筑主給排水消防設計存在的問題

結合目前給排水系統消防設計的實際情況來看，在自動噴水滅火系統、設計工作理念、排水管的布置施工以及消防栓的位置數量等方面還存在一定的不足，導致給排水系統未能充分發揮其作用。

2.1 自動化噴水滅火系統設計不科學

針對高層建筑消防系統的設計，部分涉及人員會選擇在無吊頂區域安裝直立噴頭，各種設計模式可以有效提升消防系統的操作便捷性，但在實際落實階段，并沒有針對高層建筑中的吊頂部位進行合理的區分。此外，設計人員在設計自動化噴水滅火系統時，主要是對施工圖紙進行規劃，未能深入施工現場進行實地考察，導致該系統的設計缺乏一定的可行性，實際使用中，可能因為施工現場環境等因素無法正常施工。例如，如果設計人員未能針對施工現場進行勘查，可能會導致自動噴水滅火系統的噴水距離變短，無法達到自動滅火的相關標準，對于建筑中一些突發性的火災，并不具有良好的控制作用[2]。警鈴設計也是自動化噴水滅火系統設計中的主要內容，部分高層建筑中的警鈴設計位置以及外觀不夠醒目，在發生火災事故時無法第一時間發出警報。

2.2 設計理念問題

高層建筑給排水系統設計人員的設計理念直接關系到設計效果。現階段，部分設計人員的設計理念存在落后的問題，會按照建筑的設計習慣對給排水工程進行設計，無法結合高層建筑的結構特點以及現代化的設計要求，導致給排水系統的適配性不足，達不到預期的消防效果，此外，給排水消防設計人員的專業化知識水平也有待提升，需要不斷更新知識儲備，融入現代化的消防設計理念。

2.3 排水管布置不合理

對于給排水系統而言，排水管設計尤為重要，高層建筑設計人員在進行設計時，要充分考慮周圍的因素，如果管道布置不合理，會導致存水量不足，不僅無法滿足排水系統要求，同時還會影響建筑消防的整體設計。

2.4 消防栓位置和數量設計缺陷

消防栓的位置以及數量的設計存在不合理之處是給排水系統設計應用過程中的主要問題之一，由于高層建筑結構特點、整體設計等問題的影響，導致消防栓的位置缺乏合理的設計，會嚴重影響消防栓設備的使用功能，使得整體的給排水系統的實用性降低[3]。

3 高層建筑給排水消防設計技術分析

作為高層建筑消防設計的重要組成部分，給排水系統的消防設計需要從實用性、科學性的角度入手，針對給水系統、排水系統、自動滅火系統以及消防栓系統等進行優化設計，在發生火災事故時可以實現有效的供水和排水，使火災安全隱患大大降低。

3.1 消防供水技術

高層建筑給排水系統的設計是降低火災安全隱患的有效途徑，給水系統的設計需要從管道設置的完善、給水方向的設計以及給水方式的選擇入手。在高層建筑的消防系統中，給水管網絡在正常的工作狀態中，本身的壓力和水流量并不能滿足各種消防設備的要求，如果發生火災事故，需要開啟消防水泵，加大給水管道中的水流量以及壓力，從而達到滅火救援的需求，控制火勢的蔓延。因此，如果給水管網中的壓力充足，可以滿足消防設計對水壓和水流量的需求，在火災放生時可不使用消防泵，通過直接加壓的方式供水，在該種設計模式之下，消防設施的使用會更加便利，使得火災的控制水平提升。為此，在設計階段 設計人員需要綜合評估給水管網中的壓力值等參數，并結合管道的基本使用特點和所處環境，關于管道材質的選擇應優先選擇高品質的給水管道材料，保證供水系統可以正常運行，延長系統的使用壽命，關于給水方式的選擇，需要基于維持給水系統穩定運行原則，避免系統在運行的過程中出現給水事故，設計人員需要深入了解高層建筑的用水需求，根據用水量的計算確定給水的形式。同時，在保證系統正常運行的基礎上，還需要針對給水管道的結構進行適當的簡化，從而控制給水的實際成本，減輕給水系統建設的工作量[4]。由于高層建筑的樓層多，只依靠室外的管網給水系統無法滿足建筑整體的給水需求，因此，需要使用輔助給水設備，針對給水設計以及管道施加一定的壓力，同時對給水管道的豎向分區設計進行優化，當高層建筑投入使用之后，管理人員需要針對管道系統中的閥件定期進行更換，避免使用磨損嚴重的閥件，并加強對給水管道的檢查，在管道出現滲漏時可以及時發現并處理，從而保證高層建筑給水系統的正常運行。

3.2 消防栓布置技術

針對高層建筑給排水系統的設計，需要以消防供水為設計工作的重點，其中包括消防栓的布置設計，消防栓主要是由管網、加壓泵等設備組成，在設計階段，設計人員需要保證管網的立面和平面布置呈現出環狀的特點，可以在閥門的作用下，將管網分成不同的獨立區域，豎管的數量應不少于4 根，同時，設計人員在設計過程中需要結合建筑結構的整體布局對消防栓進行分區，消火栓的靜水壓力應小于1MPa，系統的工作壓力應小于2.4MPa，設計階段需要根據高層建筑的設計要求，制定分區的方式，可以使兩個分區使用同一個消火栓加壓泵，在給排水系統運行的過程中，還需要針對消火栓的參數進行監控，如果消火栓的出口區域壓力超過0.5MPa，此時就需要使用減壓設備[5]。

3.3 消防排水技術

消防排水系統設計的核心目的是保障建筑消防排水更加順暢，保證系統設計更具合理性，在正式進行排水系統的設計工作之前，設計人員需要提前針對建筑建構以及施工區域進行勘察，確定排水管道走向，為后續管線埋設工作奠定基礎，需要保證排水管道設計的合理性，如果管道中出現排水不暢的情況，可能會導致排水堵塞，影響建筑中的正常排水，針對這種情況，可以使用分壓、分流的方法進行處理。此外，設計人員需要深入研究有關高層建筑給排水系統的設計規范，合理選擇排水的方式，保證排水管道設計的合理性，相比于給水系統的設計，排水管道在設計建設過程中，不需要考慮豎向分區，可以設計通氣立管，整體的設計過程較為簡單。

3.4 自動滅火技術

自動滅火技術包括自動警報、自動噴水滅火、手動噴控等設備，是目前高層建筑中普遍安裝的消防滅火設備。其中手動噴射消防控制系統主要應用在常規火災事故中，而在遇水爆炸或出現燃燒以及遇水產生反應生成有毒有害的物質發生火情時不宜使用。因此，給排水系統的設計人員在設計階段，不僅需要針對各種裝備體系進行分析，還需要對其構成分析[6]。自動報警系統可以有效檢測建筑中的火災情況，可以實現對火災形成過程進行檢測，并將信息傳遞到消防控制中心，實現報警，并使用噴射系統對起火點進行滅火。在系統設計的過程中，需要注意噴嘴裝置的選擇，例如，在沒有吊頂的區域安裝自動噴水滅火裝置時，可優先選擇垂直式的噴嘴，如果有吊頂，可以選擇傾斜式噴嘴或吊頂式噴嘴。在自動噴水的消防控制系統中需要按照報警閥，安裝位置盡量選擇安全且易于操作的區域，報警閥距地面的距離需要控制在1.2m 左右，具體的位置應在公共空間道路的外側墻壁上。現代科技的迅速發展，可以將智能化、信息化的電子設備、電氣設備等用于高層建筑的消防系統的設計中，目前，自動滅火控制系統的智能性不斷提升，可以自動檢測區域內容是否存在火災異常情況，并將具體的位置以及相關信息傳遞到指揮系統中，在火勢擴散之前進行自動滅火，可以為消防救援工作爭取更多的時間[7]。設計人員需要重點控制自動滅火系統的可靠性以及工作及時性，在進行消防系統建設方案的過程中，需要考慮高層建筑物的特點，可以將手動控制的噴水噴頭設置在通道的兩側，結合建筑樓層的具體高度，計算供水從管道中流出需要壓力值，進而保證給排水系統可以滿足自動滅火系統的運行需求[8]。

4 結語

高層建筑現已成為城市發展建設的主要趨勢，為進一步提升建筑內容的消防安全，降低火災安全威脅，需要針對給排水系統進行優化設計，從整體建設的設計角度出發，針對消防系統以及給排水系統進行完善和改進，結合目前給排水系統運行中存在的問題，合理應用相關技術，為建筑中的各種消防設施提供充足的水源，融入現代化的設計理念和先進技術，在設計階段詳細分析給排水消防的各種安全指標，結合建筑結構特點以及使用需求實現消防的設計與管控，從而全面提升高層建筑的消防安全水平，推動我國消防事業的建設和發展。