建筑給排水及消防設計常見問題與優化策略

作者簡介：張映映（1982— ），女，漢族，北京人，碩士研究生，工程師，研究方向：民用建筑、消防、給排水設計。

摘要：本文深入探討了建筑給排水及消防設計的原則，系統地分析了給排水及消防設計關鍵環節中常見的問題，并提出了一系列針對性的優化策略。本研究旨在為建筑給排水及消防設計領域提供實用的指導和建議，從而確保在火災發生時能夠迅速有效地保護人員安全和減少財產損失。

關鍵詞：消防設計；水泵設計；管道設計；自動噴水滅火系統

引言

隨著城市化進程的加快和建筑密度的增加，建筑給排水及消防安全已成為社會關注的焦點。建筑給排水及消防系統作為保障人民生命財產安全的重要設施，其設計的合理性直接關系到火災發生時的應急響應能力和滅火效率。然而，當前在建筑給排水及消防設計領域仍存在諸多亟待解決的問題，這些問題不僅影響消防系統的正常運行，還可能加劇火災的危害。因此，深入分析現有設計中的問題，并積極探索有效的優化策略，對于提升建筑消防安全水平具有重要意義。

一、建筑給排水及消防設計概述

（一）建筑給排水及消防設計重要性

建筑給排水及消防設計是確保建筑物安全性、功能性及舒適性的核心部分。一個設計良好的給排水及消防系統能夠有效預防建筑火災，并提升建筑物的可持續性。通過合理布置消火栓、噴淋系統等滅火裝置，能夠在火災發生時迅速響應，有效控制火勢，降低火災損失，保障人員的生命安全和財產安全。反之，若設計存在缺失或不當之處，將嚴重威脅建筑物的安全性，可能導致火災迅速蔓延且無法控制，建筑的整體安全性大大降低，致使居民的安全受到威脅。

（二）建筑給排水及消防設計原則

1.安全性原則

安全性是建筑給排水及消防設計的首要原則。相關人員在設計時必須嚴格遵守國家消防規范，確保自動噴淋系統、消火栓等必要的滅火設施不僅安裝正確，且布置合理，以確保在緊急情況下能夠迅速有效地進行滅火。此外，排水系統的設計要防范可能的洪水風險，配置足夠的排水設施以防止積水，保障建筑不因雨水或其他原因受到損害。在給水系統方面，必須確保水源的清潔與安全，配置適當的水質凈化設施防止水污染，從而保障居民用水的健康安全。

2.實用性原則

建筑給排水及消防設計應遵循實用性原則，要求系統在功能上能滿足實際使用需求，并且在維護和操作上要更為便捷。系統設計必須根據建筑的實際用途，合理配置給排水和消防設施，確保系統能夠穩定地提供生活用水、消防用水等。同時，設計要充分考慮后期的維護和檢修需要，設置適當的檢查口和維修通道，以避免維護時對系統造成額外的干擾。系統布局應當體現人性化，確保用戶在使用時能夠得到良好的體驗，提高使用的便利性。

3.經濟性原則

建筑給排水及消防設計應遵循經濟性原則。設計時應選擇性價比高的材料和設備，避免不必要的開支，同時確保系統的初期投資控制在合理范圍內。在運行成本方面，設計需注重節能和高效，采用節水裝置和節能設備，以降低長期運營費用。此外，維護費用也是經濟性的重要考量因素，應選用耐用材料和易于維護的設備，以減少后期的維護支出，并延長系統的使用壽命。經濟性原則要求設計在滿足功能需求的同時，通過優化成本控制，實現系統的經濟效益最大化。

二、建筑給排水及消防設計的常見問題

（一）消防栓設計問題

消防栓作為建筑消防系統中的重要組成部分，其主要功能是在火災發生時能夠及時提供水源，以供消防人員進行滅火作業。消防栓的布置位置如果不符合建筑物的使用功能或未能嚴格遵循消防規范要求，可能會導致火災發生時無法有效覆蓋建筑物的所有區域，影響滅火效率。此外，消防栓的水流量和水壓不足，可能會在火災發生時無法提供足夠的水量來撲滅大火或維持長時間的滅火作業。因此，設計時如果未預留足夠的操作空間，將使設備的檢查和維護程序變得煩瑣，導致設備的狀態容易被忽視，進而影響其在緊急情況下的使用效果。

（二）消防水池設計問題

消防水池作為建筑消防系統的重要水源儲備設施，其作用是為消防水泵提供持續、穩定的水源，以確保在火災發生時有足夠的水量用于滅火。消防水池的設計容量如若不足，可能無法滿足建筑物的消防需求，特別是在高層建筑或大型綜合體中，這可能導致在火災發生時提供的水量不足以應對長時間的滅火作業。此外，若消防水池的設置位置未能合理配合建筑物的布局和消防車的接近路線，可能會導致在火災發生時消防車難以迅速連接到水池，從而影響滅火救援的及時性^[1]。

（三）消防水泵設計問題

消防水泵是確保火災發生時消防系統能夠迅速有效供水的關鍵環節。目前，消防水泵常見的設計問題見表1所示。

表1中列出的問題若不妥善解決，將嚴重影響消防水泵的性能和火災時的供水安全。

（四）消防管道設計問題

消防管道設計對供水效率的影響顯著，具體體現在以下幾個方面：第一，管道材料選擇不當可能導致抗壓強度不足或耐腐蝕性能差，影響管道的使用壽命和安全性。第二，管道布局不合理，轉彎過多或彎頭角度不正確，會增加水頭損失，降低供水效率。第三，管道固定和支撐設計不足，可能在運行中產生振動和噪聲，甚至導致管道連接處漏水。第四，管道保溫和防凍措施不到位，在低溫環境下可能導致管道破裂。第五，管道穿過墻體或樓板時的密封處理不當，可能會在火災時導致火勢蔓延。第六，管道系統的水力計算不準確，可能導致供水不足或過剩，影響消防系統的整體性能。第七，管道與建筑其他系統的協調不當，如與電氣系統的距離過近，可能會帶來安全隱患。

（五）自動噴水滅火系統設計問題

自動噴水滅火系統在建筑中起到自動檢測火災并及時噴水滅火的關鍵作用。設計時若噴頭布置不合理，可能導致覆蓋面積不足，增加火勢蔓延的風險。系統靈敏度不足，可能導致火災初期未能及時啟動噴水，延誤滅火時機。噴頭水壓不夠，則會導致在火災發生時噴水量不足，無法有效撲滅火源^[2]。這些問題會大大降低自動噴水滅火系統的應急響應效果，嚴重影響消防系統的整體可靠性和安全性。

三、建筑給排水及消防設計優化策略

（一）消防栓優化設計

在建筑給排水及消防設計中，消防栓的布局應滿足《建筑設計防火規范》（GB 50016-2014）的要求。在高層建筑中，室內消火栓的間距不應超過30m，且每個消防栓的保護半徑為25m，從而保證任何位置都在消防水槍的充實水柱覆蓋范圍內。消防栓的安裝高度一般為11m，以便于消防員操作。同時，出水口應配備快速接口，以確保在緊急情況下能迅速連接消防水帶。消防栓的出水流量應不低于5L/s，壓力保持在03MPa至10MPa之間，以滿足不同類型火災的供水需求。為確保系統可靠性，消防栓應配備內置的試水裝置，便于定期進行流量和壓力測試。消防栓的標識應清晰可見，顏色按照國標使用紅色。在設計時還需考慮消防栓與建筑其他系統的協調，避免與大型設備或障礙物沖突，確保消防通道暢通無阻。根據建筑需求，可考慮集成智能監測系統，在消防栓中安裝壓力傳感器和流量計，通過無線網絡實時監控消防栓的工作狀態，及時發現并處理潛在問題，確保消防栓在關鍵時刻能夠發揮最大效能。

（二）消防水池優化設計

消防水池的設計目標是確保在火災時能夠提供充足的水源。消防水池的有效容積應根據規范進行計算，通常不小于100m³。對于大型建筑或高層建筑，容積應相應增加，以滿足消防用水量。水池的最低有效水位（如圖1所示），應高于吸水口600mm以上，設置防止旋流器時，最低有效水位應高于其頂部200mm以上。水池應安裝水位監測裝置進行水位控制^[3]。

水池結構應采用耐腐蝕材料，并配備防滲層，防止水質受到污染。此外，消防水池應設置溢流管和泄空管，溢流管的直徑應比進水管大1至2號，而泄空管直徑通常不小于DN100。為了提高水池的使用效率，建議采用模塊化設計，將水池分為多個獨立的隔間，以便于分別維護和使用。同時，消防水池還應配備自動補水系統，確保在火災發生時能夠迅速恢復水位。

（三）消防水泵優化設計

消防水泵的選型應基于系統的設計流量和揚程來確定，通常設計流量不小于30L/s，揚程則根據最不利點的供水需求進行計算，確保至少能夠提供06MPa的工作壓力。水泵應具備自動啟動功能，并能在接到火災信號后及時投入運行。為保障供水的連續性，消防水泵應配備備用泵，其工作能力不應低于最大消防工作泵的額定流量。水泵的吸水管徑應根據吸水流量和流速來確定，且吸水管路應短而直，以減少彎頭和摩擦損失；出水管徑則應根據水泵的最大流量確定。水泵的出水管道上應安裝止回閥、壓力表和DN65的試水閥，以便進行系統測試和維護。此外，水泵房內應設置排水設施，以便排除測試和維護過程中產生的廢水^[4]。

（四）消防管道優化設計

消防管道材料的選擇應符合耐腐蝕、耐壓和耐火的要求，通常鍍鋅鋼管或不銹鋼管是較為合適的選擇。管壁厚度是根據管道直徑和工作壓力確定。管道的直徑應根據設計流量和流速來確定，以減少沿程水頭損失。管道的敷設應避免設置過多的彎頭和轉角，盡量以直線敷設為主，必要時應使用大半徑彎頭以保持流速均勻^[5]。管道的固定和支撐應確保管道穩定且不產生過大的應力。管道的保溫措施應根據環境溫度和介質溫度的差異來確定，所選保溫材料的導熱系數不大于007W/（m·K）。管道穿越墻體或樓板時，應設置套管并采取嚴格的密封措施，以防止火勢蔓延和水滲漏。此外，管道的標識應清晰明了，顏色和標志應符合相關規范要求。

（五）自動噴水滅火系統設計優化

自動噴水滅火系統的噴頭，應基于房間的使用性質和火災危險性分類。在輕危險級場所中，可選用快速響應噴頭，其作用面積內的設計流量密度通常不低于6L/min·m²。灑水噴頭的布置間距一般不大于36m，且與墻的距離不大于18m。管道的直徑和材質需根據流量和壓力損失來確定，通常采用鍍鋅鋼管，并且直徑不小于DN50，以確保水流暢通。系統應配置可靠的供水裝置，如穩壓泵，以維持系統所需的最小工作壓力^[6]。報警閥的設置應便于維護和檢測，其開啟壓力應符合相關規范要求。此外，系統還應配備泄水閥和試水閥，以便進行定期測試和維護^[7]。

結語

在建筑給排水及消防設計領域，確保設計的安全性、實用性和經濟性是核心原則。本文通過對消防栓、消防水池、消防水泵、消防管道以及自動噴水滅火系統等消防給排水系統的關鍵組成部分進行深入分析，指出了設計中存在的諸多問題，這些問題可能嚴重影響消防系統的有效性和可靠性^[8]。在此基礎上，本文提出了針對性的設計優化策略，旨在為設計高效、可靠且經濟的建筑給排水及消防系統做出貢獻。通過實施這些設計優化策略，可以確保排水及消防系統能夠在火災發生時迅速有效地響應，從而提高建筑的安全性能。

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