高層建筑消防給水系統(tǒng)的設計與分析

王大奎

【摘要】隨著我國城市文明建設水平的提升，高層建筑的數(shù)量和品質(zhì)都在增加。由于高層建筑功能多元化、內(nèi)部設施設備復雜化，對于消防安全的要求相對較高，建筑的消防給水系統(tǒng)設計尤為重要。本文分別從高層建筑的消防水池設置、消防加壓水泵設置、高位消防水箱及增壓穩(wěn)壓設施設置、室內(nèi)消火栓設置、自動噴水滅火系統(tǒng)流量計算等對其展開具體分析。

【關鍵詞】高層建筑;消防給水系統(tǒng);設計;分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.203

隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，高層建筑的體量越來越大、綜合性新越來越高，給建筑的消防設計提出了更高的要求。在進行高層建筑的消防給水系統(tǒng)設計時，需要對建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等同消防給水系統(tǒng)設計進行全盤考慮、綜合分析、系統(tǒng)設置，以確保其消防安全。

1、高層建筑的結(jié)構(gòu)特點及火災分析

比起單、多層建筑，高層建筑高度較高，氣勢宏偉，但往往內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，功能繁多，且裝修標準高，火災危險性較大，容易引發(fā)火災;另外，高層建筑由于體量較大，高度較高，一旦發(fā)生火災，火災蔓延速度較快，室外救援難度較大，往往要立足于自救，因此建筑消防設施的配套及消防給水系統(tǒng)的合理設計就顯得尤為重要。

2、高層建筑消防給水系統(tǒng)的設計內(nèi)容及問題分析

高層建筑消防設施的配套及消防給水系統(tǒng)的設計內(nèi)容與建筑本身的結(jié)構(gòu)特點、功能性質(zhì)、建筑的面積、體積、建筑高度等息息相關，下面將以案例的形式針對高層建筑消防給水系統(tǒng)設計進行梳理和分析，提出合理化建議，以供設計人員進行參考。

某高層建筑由上部住宅與下部商業(yè)組合而成，綜合《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2014（后稱《建規(guī)》）、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》GB50974-2014（后稱《消水規(guī)》）和《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50084-2017（后稱《噴規(guī)》），本建筑室內(nèi)、外消火栓系統(tǒng)用水量均采用40L/S，火災延續(xù)時間為3小時;同時，商業(yè)部分設置自動噴水滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)的危險等級為中危險II級，設計噴水強度為8L/min.m2，系統(tǒng)設計流量為30L/S，持續(xù)噴水時間1小時。

考慮市政管網(wǎng)為枝狀，水壓較低（0.20MPa），本工程室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)及噴淋系統(tǒng)均采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)，系統(tǒng)的設計內(nèi)容包括：消防水池的設置、消防加壓水泵的設置、高位消防水箱及增壓穩(wěn)壓設施的設置、室內(nèi)消火栓的設置、噴淋系統(tǒng)流量的計算。

2.1消防水池的設置

消防水池的設置尤為重要，如果消防水池設置不合理，將直接影響火災的撲救效果。消防水池的設置內(nèi)容包括：水池有效容積的計算、設置位置的選擇、進出水管及其配套設施的設置等。

根據(jù)《消水規(guī)》第4.3.2條要求，消防水池的有效容積應滿足火災延續(xù)時間內(nèi)的室內(nèi)、外消防用水總量的要求，本工程消防水池有效容積為：（40+40）×3.6×3+30×3.6×1=972m3。此處需注意的是消防水池的有效容積是指水池最高有效水位與最低有效水位之間的那部分容積，許多設計人員不注意這一點，往往造成水池有效容積不足，給火災的撲救埋下很大隱患。消防水池占地較大，其設置位置應綜合考慮滅火的需要，還要考慮盡量不占建筑的核心功能位置，同時本工程水池儲存有室外消火栓系統(tǒng)的用水，按《消水規(guī)》第4.3.7條要求，水池應設置供消防車取水的取水口，而取水口的吸水高度不應大于6米，綜合上述要求，本工程消防水池設于地下一層，與水泵房合并建設，方便消防水泵的吸水。消防水池的設置除滿足上述要求，還應設置必要的配管及附屬設施，例如水池應設置進水管、溢流管、泄水管、通氣管及水位計、水位控制器等，為防止自來水受到污染，進水管底部距溢流水位的空氣間隙不應小于150mm，水位計應能就地顯示水池的各個水位，同時各個水位還應傳到消防控制中心，讓消防管理人員隨時都能夠監(jiān)控到水池的儲水情況。

2.2消防加壓水泵的設置

火災發(fā)生時，所有消防給水系統(tǒng)滅火用的水量都由消防水泵加壓供給，因此消防水泵的選擇和設置尤為重要，消防水泵應設在水泵房內(nèi)，并靠近消防水池設置，方便水泵吸水和協(xié)同管理，同時還應符合《建規(guī)》及《消水規(guī)》的有關要求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.單獨建造的消防水泵房，其耐火等級不應低于二級;2.附設在建筑內(nèi)的消防水泵房，不應設置在地下三層及以下或室內(nèi)地面與室外出入口地坪高差大于10m的地下樓層;3. 疏散門應直通室外或安全出口;4.消防水泵房應采取防水淹的技術措施。結(jié)合本建筑，消防水泵房應設在地下一層，并與消防水池合建，水泵房的門口處應設置門檻，防止室外雨水進入地下室后淹沒泵房，泵房內(nèi)還應設置排水溝和集水坑，及時排走地面積水。

消防水泵的選用及設置應遵循下列要求：1.消防水泵的性能應滿足消防給水系統(tǒng)所需流量和壓力的要求;2.消防水泵所配驅(qū)動器的功率應滿足所選水泵流量揚程性能曲線上任何一點運行所需功率的要求;3.當采用電動機驅(qū)動的消防水泵時，應選擇電動機干式安裝的消防水泵;4.消防水泵應采取自灌式吸水;5.消防水泵的吸水管在水池內(nèi)應設置吸水喇叭口或旋流防止器;6. 一組消防水泵的吸水管不應小于兩條，當其中一條損壞和檢修時，其余吸水管應仍能通過全部消防給水設計流量;7. 一組消防水泵應設不少于兩條的輸水干管與消防給水環(huán)狀管網(wǎng)連接，當其中一條輸水管檢修時，其余輸水管應仍能供應全部消防給水設計流量;8. 消防水泵吸水管布置應避免形成氣囊。消防水泵的設置要求還很多，但上述幾點是最起碼的要求，必須要做到。

2.3高位消防水箱及增壓穩(wěn)壓設施的設置

在高層建筑消防給水系統(tǒng)中，高位消防水箱的設置必不可少，針對本工程，消防水箱的設置應著重考慮以下幾個方面的問題：1. 消防水箱的容積確定;2. 消防水箱的設置高度及曾壓穩(wěn)壓設施的設置;3. 消防水箱的配管及附屬設施的設置。

2.4室內(nèi)消火栓的布置

室內(nèi)消火栓是供消防人員直接使用的水滅火設施，因此消火栓的設置也很重要，設置室內(nèi)消火栓的建筑，應每層設置消火栓，對于本工程，消火栓的布置應滿足同層有兩支水槍的充實水柱同時到達室內(nèi)任一部位的要求，同時消火栓應設置在走道、樓梯間、電梯前室等明顯及易于取用的部位，汽車庫內(nèi)消火栓的設置不應影響汽車的通行及車位的使用。對于“明顯”及“易于取用”兩個概念，往往被部分設計人員及甲方忽視，比如在商業(yè)走道上設置消火栓，部分甲方認為影響美觀，可以移到商鋪內(nèi)設置，只要商鋪與走道之間采用玻璃分隔即可，但他們忽視了商鋪在關門和戶內(nèi)消火栓被遮擋時是很難找到并取用消火栓的。

2.5自動噴水滅火系統(tǒng)流量的合理計算

按《噴規(guī)》第5.0.1條和第9.1.3條都可以計算自動噴水滅火系統(tǒng)的設計流量，

但有很多設計人員往往會忽略了9.1.3條的存在，而按5.0.1條簡單的把系統(tǒng)的作用面積與噴水強度相乘所得的流量作為設計流量，實際上這是不合理的，因為最不利點作用面積是固定的，但隨建筑內(nèi)房間分隔布局的不同，作用面積內(nèi)噴頭的布置方式和噴頭的數(shù)量就有可能不同，一旦噴頭數(shù)量有變化，噴淋系統(tǒng)的流量就有變化，因此在施工圖設計時，噴淋系統(tǒng)的流量應嚴格按照《噴規(guī)》第9.1.3條要求，即按系統(tǒng)最不利點作用面積內(nèi)的所有噴頭同時開啟的總流量確定。

結(jié)語：

水消防系統(tǒng)是高層民用建筑最有效同時也是最經(jīng)濟的滅火系統(tǒng)，因此只有設計好水消防系統(tǒng)，才能有效避免火災對高層建筑造成更大的侵害，而要設計好水消防系統(tǒng)，不僅要掌握消防給水系統(tǒng)的設計原理、內(nèi)容及規(guī)范要求，還要了解建筑的組成結(jié)構(gòu)及功能性質(zhì)，同時要在實踐中不斷摸索、不斷總結(jié)，為系統(tǒng)設計的嚴謹性、合理性與經(jīng)濟性提供更大的保障。