消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)研究

引言

消防水系統(tǒng)是建筑物消防安全重要的保障設(shè)施，對(duì)火災(zāi)撲救具有關(guān)鍵作用。其設(shè)計(jì)是否合理、應(yīng)用技術(shù)是否有效直接影響火災(zāi)防控效果和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在建筑技術(shù)不斷發(fā)展、消防安全要求越來越高的今天，深入研究消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)有著十分重要的意義。

一、消防水系統(tǒng)的組成

（一）消防水源

消防水源包括天然水源（如江河、湖泊、池塘等）、市政給水管網(wǎng)和消防水池等。其中，天然水源要具備一定水質(zhì)、水量及取水條件；市政給水管網(wǎng)作為城市建筑消防用水主要水源，要確保供水可靠、穩(wěn)定；消防水池儲(chǔ)存消防用水，以確保在市政供水不足或發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠滿足消防用水需求[1]

（二）消防水泵

消防水泵在整個(gè)消防水系統(tǒng)中處于核心地位，它給消防水帶來充足的壓力與流量。消防水泵由消防主泵與備用泵兩部分組成，應(yīng)具備運(yùn)行可靠性與應(yīng)急啟動(dòng)性能。

（三）管網(wǎng)系統(tǒng)

管網(wǎng)系統(tǒng)主要包括管道和管件并擔(dān)負(fù)著向各滅火點(diǎn)輸送消防水的任務(wù)。其中，管網(wǎng)設(shè)計(jì)要遵循一定的布置原則，以保證消防水能快速、均勻地到達(dá)建筑物的各部分。同時(shí)，管網(wǎng)的管徑要根據(jù)流量、流速等因素計(jì)算確定。

（四）噴頭與消火栓

噴頭在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。針對(duì)不同火災(zāi)種類及場(chǎng)所，可以選擇不同種類的噴頭，如閉式噴頭、開式噴頭。同時(shí)，消火栓是用于人工滅火的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)根據(jù)既定標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行配置。

二、消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）消防用水量計(jì)算

消防用水量應(yīng)按照建筑物使用范圍、建筑高度、建筑體積和火災(zāi)危險(xiǎn)性計(jì)算。各類建筑、場(chǎng)所消防用水量標(biāo)準(zhǔn)不一，如高層民用建筑消防用水量普遍大于多層民用建筑。

（二）消防水泵選型與設(shè)置

1.選型

根據(jù)消防用水量及揚(yáng)程的要求，選用適當(dāng)?shù)南浪谩Ｋ昧髁颗c揚(yáng)程應(yīng)在兼顧水泵運(yùn)行效率與可靠性的前提下，滿足消防系統(tǒng)中最不利條件下的滅火需要。可以選擇離心泵、軸流泵及其他不同型號(hào)泵并結(jié)合具體情況合理選用。

2.設(shè)置

消防水泵應(yīng)設(shè)在獨(dú)立式水泵房中，水泵房應(yīng)具備通風(fēng)、排水、照明等條件。水泵吸水管、出水管上應(yīng)有相應(yīng)閥門、壓力表及其他配件。

（三）管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.管網(wǎng)布置原則

管網(wǎng)應(yīng)設(shè)置為環(huán)狀，以提高供水的可靠性。環(huán)形管道網(wǎng)絡(luò)應(yīng)確保即使在管道受損的情況下依然可以通過其他途徑為滅火點(diǎn)提供水源。同時(shí)，對(duì)于大型建筑物或者建筑群，可以結(jié)合實(shí)際情況，分區(qū)域布置管網(wǎng)，降低管網(wǎng)壓力損失，以達(dá)到增強(qiáng)滅火效果的目的[2]

2.管徑計(jì)算方法

管徑計(jì)算可采用經(jīng)濟(jì)流速法和可用流量公式法，依據(jù)消防用水量及所選流速計(jì)算對(duì)應(yīng)管徑；流速選擇要考慮水力損失和管材成本，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算，以保證管網(wǎng)壓力達(dá)到噴頭及消火栓工作壓力要求。

三、消防水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

（一）消防水系統(tǒng)調(diào)試與檢測(cè)

1.調(diào)試內(nèi)容與方法

消防水系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容與方法至關(guān)重要。在水源調(diào)試方面，除檢查水池、水箱水位和補(bǔ)水設(shè)施外，還需留意水質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的影響，如水中雜質(zhì)可能堵塞噴頭。在水泵調(diào)試時(shí)，消防水泵的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)要持續(xù)足夠時(shí)長，觀察密封情況，穩(wěn)壓泵要在不同工況下多次測(cè)試啟停壓力。同時(shí)，管網(wǎng)調(diào)試的沖洗要注意沖洗順序，試壓要準(zhǔn)確記錄壓力數(shù)據(jù)。在閥門調(diào)試中，要在多種模擬火災(zāi)場(chǎng)景下，測(cè)試報(bào)警閥組的靈敏度。除此之外，需詳細(xì)記錄各環(huán)節(jié)情況，要反復(fù)驗(yàn)證不同報(bào)警信號(hào)下系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性。

2.檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備

從檢測(cè)技術(shù)上看，除靜態(tài)壓力測(cè)試外，需要通過動(dòng)態(tài)壓力監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)系統(tǒng)實(shí)際工作過程中的壓力變化，利用超聲波流量計(jì)對(duì)不同位置的水流量進(jìn)行精確測(cè)量并判斷其是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，水質(zhì)檢測(cè)應(yīng)覆蓋酸堿度、硬度及微生物含量等，以保證消防水不腐蝕、堵塞設(shè)備。對(duì)于檢測(cè)設(shè)備如高精度電子水壓表、智能型超聲波流量計(jì)以及專業(yè)水質(zhì)分析儀，需要定期進(jìn)行維修，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，從而為系統(tǒng)安全工作提供可靠依據(jù)。

（二）消防水系統(tǒng)維護(hù)與管理

1.建立維護(hù)管理制度

建立健全消防水系統(tǒng)維護(hù)管理制度是重中之重，要明確維護(hù)責(zé)任主體并對(duì)建設(shè)單位、物業(yè)管理單位和專業(yè)維護(hù)公司的責(zé)任進(jìn)行劃分，工作內(nèi)容包括設(shè)備巡檢、維護(hù)、檢修和應(yīng)急處理等。同時(shí)，要制定工作標(biāo)準(zhǔn)，如設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)范圍和維護(hù)操作規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，制定維護(hù)計(jì)劃，要覆蓋巡檢頻率、內(nèi)容、定期檢修項(xiàng)目和周期、應(yīng)急檢修啟動(dòng)工況及響應(yīng)流程等，保證系統(tǒng)良好運(yùn)行。

2.人員培訓(xùn)與技術(shù)支持

提高維護(hù)管理水平的關(guān)鍵在于強(qiáng)化對(duì)維護(hù)管理人員的培訓(xùn)。訓(xùn)練內(nèi)容要包括消防水系統(tǒng)構(gòu)造原理、操作方法和常見故障的診斷排除等，通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，使維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)了如指掌。同時(shí)，定期邀請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)與培訓(xùn)，使維護(hù)人員掌握最新的技術(shù)與規(guī)范要求。除此之外，要為維護(hù)人員提供在線咨詢、遠(yuǎn)程診斷和其他技術(shù)支持，使維護(hù)人員面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)，能夠高效地進(jìn)行處理[3]

（三）消防水系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)

1.聯(lián)動(dòng)控制原理與功能

當(dāng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的探測(cè)器（如感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器）探測(cè)到火災(zāi)信號(hào)后，信號(hào)會(huì)傳輸至消防控制中心，而消防控制中心根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系來判斷火災(zāi)位置和嚴(yán)重程度。對(duì)于消防水系統(tǒng)，會(huì)發(fā)出啟動(dòng)指令給相關(guān)設(shè)備，如消防水泵、噴淋泵等，同時(shí)與消防水系統(tǒng)相關(guān)的其他組件如電動(dòng)閥門、水流指示器等，會(huì)根據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。這種聯(lián)動(dòng)控制是基于電氣控制線路和通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，各個(gè)設(shè)備之間通過信號(hào)線和控制電纜相互連接，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體。

2.聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備與接口

聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備主要由高性能火災(zāi)報(bào)警控制器組成，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理與分析能力，能夠?qū)馂?zāi)信號(hào)進(jìn)行精確的接收和預(yù)判。其中，聯(lián)動(dòng)控制模塊是執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)將控制器發(fā)出的命令轉(zhuǎn)換為消防設(shè)備真實(shí)的控制行動(dòng)。同時(shí)，繼電器和其他電氣部件在信號(hào)傳遞和設(shè)備控制過程中扮演著隔離與轉(zhuǎn)化的角色。接口設(shè)計(jì)作為聯(lián)動(dòng)控制中至關(guān)重要的一環(huán)，應(yīng)保證與消防水泵、閥門及風(fēng)機(jī)之間的兼容性和信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。另外，要利用標(biāo)準(zhǔn)化接口協(xié)議及優(yōu)質(zhì)連接線纜，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸，使系統(tǒng)無縫集成、高效運(yùn)行。

四、消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中存在的問題及改進(jìn)措施

（一）存在的問題

1.設(shè)計(jì)方面

一些設(shè)計(jì)人員對(duì)消防規(guī)范把握不準(zhǔn)確，在消防用水量計(jì)算過程中可能忽視建筑物特殊功能區(qū)域或者復(fù)雜結(jié)構(gòu)等因素對(duì)于水量的要求，從而造成計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。例如，對(duì)具有高大空間、地下倉庫及其他特殊地區(qū)的建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性、滅火難度考慮不夠，導(dǎo)致對(duì)消防用水量評(píng)估不準(zhǔn)確。同時(shí)，在噴頭與消火栓的布局設(shè)計(jì)中，沒有結(jié)合建筑物空間布局與使用特點(diǎn)做出合理規(guī)劃，存在噴頭遮擋盲區(qū)或者消火栓安裝不當(dāng)，影響滅火效果[4]

2.施工質(zhì)量問題

在管道安裝環(huán)節(jié)，施工出現(xiàn)了不規(guī)范運(yùn)行的現(xiàn)象，如果管道連接方式達(dá)不到要求或者焊接處達(dá)不到足夠強(qiáng)度，易發(fā)生漏水。同時(shí)，管材質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)格、采用質(zhì)量較差的管材等，長時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)斷裂或者腐蝕穿孔等現(xiàn)象，從而影響消防水系統(tǒng)的正常工作。另外，施工人員技術(shù)水平參差不齊，部分施工人員缺少專業(yè)培訓(xùn)，對(duì)于施工工藝及標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)不足，使施工質(zhì)量很難得到保障。

3.維護(hù)管理不到位

部分單位對(duì)于消防水系統(tǒng)維護(hù)管理工作重視不夠，維護(hù)管理制度不健全，未對(duì)維護(hù)周期、內(nèi)容及責(zé)任人等進(jìn)行明確界定，造成維護(hù)工作落實(shí)不到位。同時(shí)，其維護(hù)人員配備不足，消防水池水位日常巡查不及時(shí)，不能滿足滅火需求。除此之外，水泵維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，極易發(fā)生水泵銹蝕、卡死或電機(jī)故障，從而影響水泵正常啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.技術(shù)創(chuàng)新不足

消防水系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展較為落后，在智能控制中沒有充分發(fā)揮先進(jìn)傳感器技術(shù)與數(shù)據(jù)分析算法的作用，無法對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)與故障預(yù)測(cè)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道微小滲漏或者水泵可能出現(xiàn)故障等。在滅火技術(shù)領(lǐng)域，新型噴頭和消火栓的研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展緩慢。同時(shí)，消防水系統(tǒng)和其他消防設(shè)施之間的協(xié)同創(chuàng)新研究不足，很難實(shí)現(xiàn)消防效能整體最大化。

（二）改進(jìn)措施

1.加強(qiáng)設(shè)計(jì)審核與監(jiān)督，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

建立和完善設(shè)計(jì)審核機(jī)制，組織消防工程師專業(yè)隊(duì)伍嚴(yán)格把關(guān)消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，其中審查內(nèi)容既包括消防用水量計(jì)算是否準(zhǔn)確、噴頭及消火栓設(shè)置是否合理，又要考慮設(shè)計(jì)方案是否與建筑物整體結(jié)構(gòu)及使用功能相協(xié)調(diào)。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)教育，通過經(jīng)常舉辦消防規(guī)范解讀、案例分析等研討活動(dòng)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)規(guī)范和運(yùn)用規(guī)范的能力。除此之外，要鼓勵(lì)設(shè)計(jì)單位利用火災(zāi)模擬軟件、水力計(jì)算軟件及其他先進(jìn)設(shè)計(jì)軟件與模擬技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行校核，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.規(guī)范施工過程管理，確保施工質(zhì)量

通過對(duì)施工單位資質(zhì)、施工人員從業(yè)資格進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證施工隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)技能過硬。在施工期間，應(yīng)強(qiáng)化施工工藝監(jiān)督與指導(dǎo)，施工人員需嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)圖紙與施工規(guī)范，如嚴(yán)格管道安裝焊接工藝、保證焊接質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求、無損檢測(cè)及其他質(zhì)量檢驗(yàn)措施[5]。同時(shí)，要強(qiáng)化施工材料及設(shè)備質(zhì)量管控，制定材料進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)制度，嚴(yán)把管材、閥門、噴頭及其他重要材料及設(shè)備質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格產(chǎn)品的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，要定期檢查和考核施工質(zhì)量，以便能夠發(fā)現(xiàn)和整改施工過程中存在的問題。

3.強(qiáng)化維護(hù)管理工作，提高系統(tǒng)可靠性

各單位要建立完善的維護(hù)管理工作規(guī)章制度，明確程序、工作內(nèi)容及責(zé)任分工，制定定期維護(hù)保養(yǎng)方案，包括消防水池定期清洗及水位檢查、水泵定期調(diào)試及維修、管網(wǎng)定期沖洗及檢查等。在此基礎(chǔ)上，要強(qiáng)化維護(hù)人員培訓(xùn)，提升維護(hù)人員專業(yè)技能及應(yīng)急處理能力，使維護(hù)人員熟練掌握系統(tǒng)運(yùn)行要領(lǐng)。同時(shí)，要應(yīng)用信息化技術(shù)對(duì)消防水系統(tǒng)維護(hù)管理檔案進(jìn)行管理，對(duì)系統(tǒng)維護(hù)歷史、設(shè)備更換和故障處理都要進(jìn)行記錄，為系統(tǒng)維護(hù)管理及優(yōu)化改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。

4.推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，提升系統(tǒng)性能

鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在消防水系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新方面增加投入，發(fā)展智能消防水系統(tǒng)。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到消防水系統(tǒng)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理中，可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、壓力和流量等信息，并通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能存在的問題，及時(shí)報(bào)警。同時(shí)，還要加大高效滅火技術(shù)研究力度，研發(fā)出適合不同地點(diǎn)及火災(zāi)種類的新型噴頭及消火栓，如對(duì)于高大空間，設(shè)置大流量噴頭或在易燃易爆的地點(diǎn)設(shè)置防爆型消防裝置。除此之外，要促進(jìn)消防水系統(tǒng)及其他消防設(shè)施協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、滅火和防排煙進(jìn)行一體化聯(lián)動(dòng)管控，以便能夠全面提高消防效能。

結(jié)語

消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)是確保建筑消防安全的重點(diǎn)。通過對(duì)消防水系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，能夠提升消防水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和滅火效果，降低火災(zāi)帶來的危害。在實(shí)踐中，要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，加大技術(shù)研究與創(chuàng)新力度，并對(duì)現(xiàn)存問題進(jìn)一步研究和解決，從而為人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全提供更堅(jiān)實(shí)的保障。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強(qiáng)消防安全宣傳和教育，在增強(qiáng)群眾消防安全意識(shí)的同時(shí)，合力營造良好的消防安全環(huán)境。

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