高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計及施工研究

摘要：本文就高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)計與施工開展探討，旨在探究高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)計思路、施工要點，從而為相關(guān)企業(yè)提供設(shè)計、施工經(jīng)驗。研究期間，在分析系統(tǒng)的重要性后，從系統(tǒng)規(guī)模、噴頭選型等多維度入手分析高層建筑項目的系統(tǒng)設(shè)計過程，并對施工要點進(jìn)行整理。基于研究成果，為相關(guān)企業(yè)提供較為完善的系統(tǒng)設(shè)計、施工指導(dǎo)，為后續(xù)高層建筑消防體系的設(shè)計奠定良好技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；消防設(shè)計；自動噴淋滅火系統(tǒng)；施工要點

引言

高層建筑設(shè)置消防自動噴淋滅火系統(tǒng)，對于現(xiàn)代高層建筑的安全性具有極為重要的意義。其重要性不僅體現(xiàn)在有效的火災(zāi)控制，還在于保障建筑使用者的生命財產(chǎn)安全。因此，合理進(jìn)行消防自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計，并開展有效的施工管理工作，對于系統(tǒng)發(fā)揮作用，保障建筑物與群眾生命財產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作用。

一、高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)重要性

（一）避免火勢蔓延，實現(xiàn)快速滅火

相比常規(guī)多層建筑，高層建筑具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人流密集的特征，一旦發(fā)生火災(zāi)，救援工作與疏散工作面臨巨大挑戰(zhàn)。從消防技術(shù)角度分析，消防自動噴淋系統(tǒng)具有火災(zāi)階段快速反應(yīng)、高度自動化的優(yōu)勢，能夠確保高層建筑出現(xiàn)火災(zāi)期間自動實現(xiàn)火源探測，快速啟動噴淋系統(tǒng)，最大程度縮小火災(zāi)危害范圍，避免火勢快速擴(kuò)散。

（二）降低火災(zāi)損失，保障使用者的生命財產(chǎn)安全

從安全管理的視角出發(fā)，高層建筑內(nèi)的消防自動噴淋系統(tǒng)將顯著提升建筑物的防災(zāi)水平。除了最大限度降低火災(zāi)損失，還可以為疏散、救援工作提供空間。噴淋系統(tǒng)噴水工作期間，水霧將快速吸收火災(zāi)產(chǎn)生的大量熱量，降低火災(zāi)現(xiàn)場溫度，減緩火勢蔓延，為建筑物使用者撤離贏得寶貴時間。

（三）提升救援效率，降低救援壓力

從消防救援視角分析，合理設(shè)計、設(shè)置消防自動噴淋系統(tǒng)，將顯著降低高層建筑消防救援機(jī)構(gòu)的搶險壓力。在火災(zāi)初期，高層建筑可基于消防自動噴淋系統(tǒng)實現(xiàn)火源控制，提升救援效率和成功率。

（四）降低保險費(fèi)率，提高信任水平

合理設(shè)計、設(shè)置高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)，對于商業(yè)保險的考量也十分有利。一般情況，若高層建筑設(shè)置完善的消防系統(tǒng)，對于建筑本身而言可以獲取較低的保險費(fèi)率。完善的消防自動噴淋系統(tǒng)，不僅是對建筑管理單位的經(jīng)濟(jì)性激勵，還能提高保險機(jī)構(gòu)對于建筑物安全性的信任水平^[1]。

二、高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計要點

結(jié)合現(xiàn)代高層建筑特點，開展高層建筑消防自動噴淋滅火信息系統(tǒng)設(shè)計，需將要點集中于系統(tǒng)規(guī)模、噴頭選型、管網(wǎng)設(shè)置、報警閥設(shè)置、增壓穩(wěn)壓泵等。為客觀掌握高層建筑消防自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計要點，本文以某高層建筑為例，圍繞該建筑的自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計開展探討。

（一）項目概況

某高層建筑位于吉林省長春市，建筑物地上26層，地下2層，總高度9653m，建筑占地面積3650m2，總建筑面積3756275m2，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中，地上部分作為辦公區(qū)、住宅區(qū)商住一體混合用途，辦公區(qū)位于5層—15層，1層—4層為商業(yè)區(qū)域、16層—26層為住宅區(qū)域，地下2層包括停車場、設(shè)備用房。該高層建筑整體布局十分復(fù)雜，內(nèi)部功能區(qū)劃分高度細(xì)致。一方面，該建筑物的垂直交通系統(tǒng)設(shè)計高度繁復(fù)，覆蓋了多部公共電梯、貨運(yùn)電梯，分別向不同樓層提供服務(wù)。電梯井道、各樓層之間未設(shè)置完善的防火分隔，一旦發(fā)生火災(zāi)極易出現(xiàn)“煙囪效應(yīng)”，導(dǎo)致火勢迅速蔓延。另一方面，該高層建筑因電梯間、緊急疏散樓梯間設(shè)計距離較遠(yuǎn)，可能在人員疏散期間出現(xiàn)阻塞。因此，設(shè)置科學(xué)、完善的自動噴淋滅火系統(tǒng)，對于建筑本身與使用者的生命財產(chǎn)安全至關(guān)重要。

（二）自動噴淋滅火系統(tǒng)規(guī)模設(shè)計

對自動噴淋滅火系統(tǒng)規(guī)模的設(shè)計，設(shè)計單位對建筑物功能分區(qū)進(jìn)行詳細(xì)分析，建筑包括辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)及地下停車場，每個區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險等級各異。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）的相關(guān)條款，辦公區(qū)域、商業(yè)場所屬于較高火災(zāi)風(fēng)險分類，地下停車場有大量車輛停放，存在一定燃油泄漏風(fēng)險與火災(zāi)后爆炸風(fēng)險，屬于高火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域。結(jié)合對建筑物評估結(jié)果，確認(rèn)該建筑物需要配置完善、全面的火災(zāi)自動噴淋滅火系統(tǒng)。其中，5層—26層每層建筑面積在1200m2左右，每層設(shè)置約130個噴頭，以實現(xiàn)滅火范圍的全覆蓋；1層—4層商業(yè)區(qū)域、地下1層及地下二層每層建筑面積在1300m2左右，分別設(shè)置約150個噴頭^[2]。

（三）噴頭選型

1.地下車庫和設(shè)備用房

該建筑地下車庫與設(shè)備用房區(qū)域存在車輛、設(shè)備燃料及電力火災(zāi)風(fēng)險，有較高的火災(zāi)負(fù)荷。該項目對地下車庫、設(shè)備用房區(qū)域選擇高敏感度噴頭。在選型階段，選擇快速響應(yīng)噴頭（Quick Response Sprinkler Heads），該噴頭RTI設(shè)計響應(yīng)時間指數(shù)較低，能夠做到迅速響應(yīng)火險。同時，噴頭選用K=115的型號，確保火災(zāi)期間有足夠水量噴灑，形成有效火災(zāi)抑制噴淋網(wǎng)。

2.商業(yè)區(qū)域（1層—4層）

商業(yè)區(qū)域人流密集，有較高火災(zāi)發(fā)生概率。因此，設(shè)置快速響應(yīng)噴頭，選擇K=115型號，以保證迅速響應(yīng)初期火災(zāi)并最大程度降低火勢擴(kuò)散風(fēng)險。

3.辦公區(qū)域（5層—15層）

辦公區(qū)域為中等火災(zāi)區(qū)域，選擇標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)噴頭。此外，考慮辦公家具及隔斷的存在，選用K=80型號的噴頭，在確保設(shè)計經(jīng)濟(jì)性的同時，可以為5層—15層提供必要的滅火保護(hù)。

4.住宅區(qū)域（16層—26層）

住宅區(qū)域的防火設(shè)計主要對使用者的生命與財產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)，選用K=80標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)噴頭。在設(shè)計階段，在考慮居住環(huán)境、隱蔽性與美觀性基礎(chǔ)上，選擇隱蔽式噴頭型號，確保噴淋系統(tǒng)兼顧響應(yīng)速度與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)性。

（四）管網(wǎng)設(shè)計

對案例項目開展自動噴淋滅火系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計期間，對不同樓層火災(zāi)風(fēng)險、具體用途進(jìn)行模塊化設(shè)計。

1.地下車庫、設(shè)備用房

火災(zāi)負(fù)荷較大，噴淋系統(tǒng)必須保證足夠水壓、流量。在設(shè)計期間，在地下2層采用環(huán)狀管網(wǎng)布局設(shè)計形式。其中，每層主干管選用直徑DN150的鍍鋅鋼管和減壓閥，支管選用DN25—100的鍍鋅鋼管，詳細(xì)管徑見表1。該管網(wǎng)材料具有耐高壓、耐腐蝕的特點，可以確保供水的穩(wěn)定性。直徑等于或大于100mm的管道，采用法蘭或溝槽式連接件（卡箍）連接，直徑小于100mm的管道，采用絲扣連接。同時，地下2層車庫區(qū)域配置標(biāo)準(zhǔn)消防泵組、報警閥組及消防水池，確保在火災(zāi)階段可以為系統(tǒng)提供充足的水源。

2.商業(yè)區(qū)域（1層—4層）

商業(yè)區(qū)域?qū)儆谌藛T密集場所。在設(shè)計階段，主干管采用DN150鍍鋅鋼管和減壓閥，支管選用DN25—100的鍍鋅鋼管，詳細(xì)管徑見表1。在考慮商業(yè)區(qū)域空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性基礎(chǔ)上，1層—4層設(shè)計為網(wǎng)格式管網(wǎng)布局，保證各商鋪均可滿足消防噴水要求。

3.辦公區(qū)域（5層—15層）

辦公區(qū)域?qū)儆诨馂?zāi)風(fēng)險區(qū)域。在設(shè)計階段，5層—12層主干管方面采用DN150的鍍鋅鋼管和減壓閥，13層—15層主干管方面采用DN150的鍍鋅鋼管，支管選用DN25—100的鍍鋅鋼管，詳細(xì)管徑見表1。每層劃分為一個防火分區(qū)，利用屋頂水箱及增壓穩(wěn)壓泵組保持每層最不利點的壓力。

4.住宅區(qū)域（16層—26層）

在住宅區(qū)域，需設(shè)計靈活的管網(wǎng)來適應(yīng)建筑使用者的居住環(huán)境。在項目設(shè)計階段，主干管方面采用DN150的鍍鋅鋼管，支管選用DN25—100的鍍鋅鋼管，詳細(xì)管徑見表1。每層劃分為一個防火分區(qū)，利用屋頂水箱及增壓穩(wěn)壓泵組保持高層最不利點的壓力^[3]。

5.屋頂區(qū)域

為滿足最不利點自動噴淋系統(tǒng)的壓力，在屋頂部位設(shè)置36m3的消防水箱及增壓穩(wěn)壓設(shè)備。

三、高層建筑消防自動噴淋滅火系統(tǒng)施工要點

（一）水泵與水箱施工要點

1.水泵安裝要點

安裝水泵期間，需特別關(guān)注其流量、揚(yáng)程，以確保性能與設(shè)計要求相符。安裝操作期間，需嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙施工，施工人員需高度關(guān)注水泵基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，同時應(yīng)合理設(shè)置減震基座，最大化減少水泵運(yùn)行的噪音、振動問題。在此基礎(chǔ)上，安裝水泵前必須進(jìn)行設(shè)備性能檢測，確保其無異常情況發(fā)生。

2.水箱施工要點

在水箱的施工階段，施工單位需加強(qiáng)水箱的防腐處理、密封處理，避免后期使用期間因質(zhì)量不佳或設(shè)備老化導(dǎo)致滲漏。在此基礎(chǔ)上，需要合理設(shè)置進(jìn)出口管道與溢流管，避免后期使用期間出現(xiàn)水箱超壓問題。施工期間需一并安裝水位監(jiān)測裝置，確保能夠?qū)崟r監(jiān)控水位變化，為后續(xù)運(yùn)行提供保障^[4]。

（二）管網(wǎng)施工要點

對高層建筑自動噴淋滅火系統(tǒng)管網(wǎng)的施工，需要圍繞防腐、維護(hù)與檢測以及配套措施三個維度，施工中要進(jìn)行全面的防腐處理。對于本次項目大量使用的鍍鋅鋼管，材料使用前需確認(rèn)鍍鋅層質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步施加防腐涂層，增強(qiáng)管線抗腐蝕性能。

（三）試壓試驗技術(shù)要點

1.準(zhǔn)備工作

在試壓作業(yè)前，施工單位需確保管道系統(tǒng)安裝完畢，同時確認(rèn)是否所有接頭連接都足夠牢固，并已經(jīng)安排人員按設(shè)計要求進(jìn)行管線的進(jìn)行清洗、吹掃，確保管線內(nèi)無雜物。同時，需安排專職人員檢查所有閥門、儀表是否已經(jīng)安裝到位，確保各設(shè)備均處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.試壓方法

管線系統(tǒng)的試壓方法可分為水壓測試、氣壓測試兩種。對于消防噴淋系統(tǒng)可采用水壓測試形式。在試壓階段，務(wù)必選擇不含雜質(zhì)的清潔水，注水期間應(yīng)保證緩慢作業(yè)，避免因快速注水速度過快而導(dǎo)致水錘效應(yīng)，以免對管道、設(shè)備造成損傷。

3.試壓步驟

步驟1：梯度升壓。逐步升壓到試驗壓力，通常試驗壓力應(yīng)設(shè)置為壓力15倍。在升壓過程中，需要保證壓力得到均勻分布，不可出現(xiàn)突然升壓操作。步驟2：穩(wěn)壓觀察。壓力達(dá)到試驗壓力后，保持30min時間，管網(wǎng)應(yīng)無泄漏、無變形，若壓力出現(xiàn)明顯下降，應(yīng)及時分析原因并進(jìn)行修復(fù)。所有試壓數(shù)據(jù)都需要嚴(yán)格記錄，包括試驗壓力、時間、壓力降參數(shù)等。同時，試壓過程中需要對管道、接頭進(jìn)行全面檢查，確保無漏水、滲水問題。步驟3，降壓安全。完成試壓測試后，需采取緩慢降壓，逐漸釋放管道內(nèi)壓力。再次檢查管線全部接頭處是否處于完好狀態(tài)，待系統(tǒng)壓力恢復(fù)常態(tài)后，可結(jié)束試壓。

4.試壓注意事項

在試壓作業(yè)階段，必須安排專業(yè)人員全程進(jìn)行操作監(jiān)督，以保證試驗過程的安全性、真實性以及方法的有效性。作業(yè)期間，需特別注意防止出現(xiàn)超壓問題，同時防止因設(shè)備、操作失誤導(dǎo)致管道破裂、設(shè)備故障。此外，在試壓環(huán)境下，應(yīng)保持良好的通風(fēng)，以確保操作人員的高度安全^[5]。

結(jié)語

綜上所述，針對高層建筑的消防自動噴淋滅火系統(tǒng)，在設(shè)計階段需要綜合考慮技術(shù)優(yōu)勢、安全管理需求以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，從而提高建筑安全性、居民生活質(zhì)量。本文針對案例高層建筑項目的消防自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計過程、施工要點開展研究。相關(guān)設(shè)計單位、建筑單位可借鑒本文提出的要點，以實現(xiàn)高質(zhì)量、完善的系統(tǒng)部署，為建筑安全、使用者的生命財產(chǎn)安全構(gòu)筑堅實的防線。

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作者簡介：陳福力（1975— ），男，漢族，天津人，本科，研究方向：消防。