王小龍

（江西師范大學(xué)　傳播學(xué)院，江西　鷹潭　335000）

高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

王小龍

（江西師范大學(xué)傳播學(xué)院，江西鷹潭335000）

高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，就會遭遇火災(zāi)蔓延速度快和人員疏散困難等多種問題，從而引發(fā)嚴(yán)重的后果.所以，高層建筑的防火設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑特點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì).而消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此本文對高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要面對的問題展開了分析.在此基礎(chǔ)上，則從給水方式確定、室外消防給水設(shè)計(jì)、室內(nèi)消防給水設(shè)計(jì)和噴淋系統(tǒng)給水設(shè)計(jì)幾個方面對其設(shè)計(jì)問題展開了具體的研究.

高層建筑；消防給水系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

伴隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，大量高層建筑在城市建設(shè)中不斷浮現(xiàn).而高層建筑的結(jié)構(gòu)功能相對復(fù)雜，樓層高度也較高，所以對建筑的防火設(shè)計(jì)有著嚴(yán)格的要求.在這種情況下，高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮到滅火可用性、投資合理性和使用可靠性等多種問題，所以是比較復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題.因此，相關(guān)人員有必要對高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題展開探討，從而更好的為高層建筑的使用安全提供保障.

1　高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要面對的問題

1.1消防水池設(shè)計(jì)問題

在實(shí)際的工程建設(shè)中，常常會遇到消防水池有效容量偏小的問題.而之所以會出現(xiàn)這些問題，多半是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員沒能掌握高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而無法有效掌握建筑火災(zāi)延續(xù)時間.在這種情況下，設(shè)計(jì)人員基本不能進(jìn)行室內(nèi)消火栓用水量的合理分析，從而導(dǎo)致了消防水池設(shè)計(jì)容量的偏小.此外，消防水池容量偏小也可能是由部分舊工程改造所引起的.在高層建筑與其他建筑共用消防水池的情況下，有可能出現(xiàn)其他老舊建筑增加自動噴淋系統(tǒng)的情況.但是，這些工程往往不會進(jìn)行消防水池容量的增加，繼而將導(dǎo)致消防水池設(shè)計(jì)容量不足.

1.2消火栓設(shè)計(jì)問題

在火災(zāi)發(fā)生時，室內(nèi)消火栓是消防員取水滅火的重要裝置，其數(shù)量和分布將對火災(zāi)的撲救和控制起到重要的影響.但是在實(shí)際生活中，常常會出現(xiàn)消火栓口徑不一和消火栓閥門生銹等情況.而消火栓口徑不一是設(shè)計(jì)人員產(chǎn)生的設(shè)計(jì)失誤，將導(dǎo)致消火栓內(nèi)的水無法用于火災(zāi)撲救，所以將給群眾帶來生命財(cái)產(chǎn)的嚴(yán)重威脅.消火栓閥門生銹或消防水帶損壞等情況的發(fā)生，則是由于沒能做好消火栓設(shè)備的安全防護(hù)設(shè)計(jì)所引起的，將導(dǎo)致救援人員失去火災(zāi)撲救的最佳時機(jī)［1］.此外，消火栓系統(tǒng)的水泵控制也會出現(xiàn)水泵無法及時啟動或缺乏保護(hù)按鈕的問題，會給人員滅火帶來不便.

1.3給水壓力設(shè)計(jì)問題

在高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，給水系統(tǒng)超壓和泄壓問題是比較常見的設(shè)計(jì)問題.所謂的給水超壓，其實(shí)就是系統(tǒng)內(nèi)水壓超過工作壓力限值，容易使系統(tǒng)的器材、設(shè)備和管道損壞，并且導(dǎo)致系統(tǒng)給水不均勻.而導(dǎo)致這一問題發(fā)生的原因有多個，比如系統(tǒng)小流量出水、系統(tǒng)豎向分區(qū)不合理和水泵接合器超壓等問題都會導(dǎo)致系統(tǒng)給水超壓，從而不利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行.但是，超壓現(xiàn)象是自動噴水滅火系統(tǒng)普遍存在的問題，所以設(shè)計(jì)人員還需要采取一定的泄壓方式解決這一問題.因此，在建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員需要合理進(jìn)行泄壓方式的選擇，并且盡量提高系統(tǒng)的承壓能力，從而使系統(tǒng)能夠正常工作.

1.4自動噴淋設(shè)計(jì)問題

在高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，自動噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是核心內(nèi)容，但是目前仍然存在著較多的不合理之處.一方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要圍繞建筑悶頂和建筑走廊開展，但是建筑悶頂內(nèi)總是含有大量裸露電氣線路，走廊等疏散通道又多被雜物堵塞.另一方面，自動噴淋系統(tǒng)的材料選擇有著嚴(yán)格的要求.但在實(shí)際生活中，許多建筑的噴淋系統(tǒng)管道都出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象［2］.而之所以會出現(xiàn)這種問題，就是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)該部分內(nèi)容時未能考慮到系統(tǒng)防腐蝕的問題，所以既沒有采取相應(yīng)的防腐措施，同時也沒能選擇耐腐蝕的管道.

2　高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

2.1給水方式的合理確定

在設(shè)計(jì)高層建筑消防給水系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)人員需要合理進(jìn)行給水方式的選擇，以便確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和經(jīng)濟(jì)性.首先，需要從系統(tǒng)安全角度進(jìn)行給水形式的選擇，然后才能考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性問題.按照服務(wù)范圍，可以將建筑消防給水系統(tǒng)劃分成區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)和獨(dú)立的消防給水系統(tǒng).一般來講，高層建筑周圍都有已建的消防水池.在消防水池有效容量較大的情況下，如果能夠共用消防水池就能節(jié)省大量的社會資源.但在實(shí)際生活中，由于各單位之間的協(xié)調(diào)比較困難，所以往往無法采用區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng).所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中，一般會進(jìn)行獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì).而按照建筑高度，可以將高層建筑的消防給水系統(tǒng)劃分成分區(qū)供水和不分區(qū)供水兩種形式.一般的情況下，需要以0.8MPa的消火栓栓口靜水壓力為基準(zhǔn)，大于這一壓力值選擇分區(qū)給水形式，小于這一壓力值選擇不分區(qū)給水形式.而高層建筑消火栓栓口凈水壓力往往較大，所以一般選擇分區(qū)給水形式.在此基礎(chǔ)上，可以將分區(qū)給水形式劃分成并聯(lián)分區(qū)供水方式、串聯(lián)分區(qū)供水方式和減壓閥分區(qū)供水方式.相比較而言，并聯(lián)分區(qū)供水系統(tǒng)可靠性較高，擁有獨(dú)成體系的多個分區(qū).但是，該系統(tǒng)的建設(shè)需要耗費(fèi)大量的資金，并且維護(hù)工作的開展也比較困難.串聯(lián)分區(qū)供水方式具有不需要使用高壓管泵的優(yōu)勢，并且各區(qū)域的水泵壓力比較接近.但是，該系統(tǒng)造價也較高，并且水泵分布較為分散，管理相對困難.而減壓閥供水方式造價較低，管理起來比較容易，所以是比較常見的供水方式.此外，該種供水方式也具有安全可靠的特點(diǎn)，系統(tǒng)維護(hù)工作的開展也比較容易［3］.但是，該種供水方式要求系統(tǒng)使用可調(diào)式減壓閥，并且需要使系統(tǒng)壓力保持恒定.

2.2室外消防給水設(shè)計(jì)

2.2.1給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)室外消防給水系統(tǒng)時，為保證消防給水安全，需要科學(xué)、合理的進(jìn)行給水管網(wǎng)的設(shè)計(jì).一般來講，高層建筑室外消防管網(wǎng)的給水管需要采取環(huán)狀形式設(shè)計(jì)布置，并且確保進(jìn)水管至少有兩條.在此基礎(chǔ)上，還要從不同的管道進(jìn)行進(jìn)水管的引入，從而避免兩條管道同時發(fā)生故障.在這樣的設(shè)計(jì)形式下，即使一條管道發(fā)生故障，消防人員還能使用另一條管道滅火，所以能給為建筑的安全使用提供更多的保障.在選擇管道時，設(shè)計(jì)人員需要先確定管道的用水量大小，從而合理進(jìn)行管道直徑大小的選擇.就目前來看，室外消防給水管道的直徑不應(yīng)小于100mm.而在進(jìn)行管網(wǎng)的布設(shè)時，需要將環(huán)狀管網(wǎng)劃分成多個獨(dú)立段.為了達(dá)成這一目的，需要使用大量的消火栓設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立段的劃分，而每個獨(dú)立段擁有的消火栓數(shù)量應(yīng)不超過五個［4］.此外，在設(shè)計(jì)消防給水管網(wǎng)時，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)，從而確保管道的使用安全.

2.2.2消防水池的設(shè)計(jì)

在高層建筑內(nèi)，往往設(shè)有大容量的消防水池.在平常的生活里，消防水池會進(jìn)行水源的貯存.而在火災(zāi)發(fā)生后，消防系統(tǒng)將利用消防水池中的貯水進(jìn)行滅火.按照相關(guān)規(guī)定，在室外消防用水量能夠由給水管網(wǎng)保證時，就只需要使消防水池的有效容量滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的室內(nèi)消防用水量要求.而在室外給水管網(wǎng)供水量不足時，消防水池的有效容量能夠同時滿足室內(nèi)消防和室外消防的用水量要求.所以，在設(shè)計(jì)消防水池時，為了保證室外供水的及時性和安全性，需要合理進(jìn)行消防水池的有效容量的設(shè)計(jì).具體來講，就是需要進(jìn)行市政供水能力的考慮，然后適當(dāng)進(jìn)行消防水池容積的設(shè)計(jì).比如在市政供水能力較強(qiáng)的情況下，室外給水管網(wǎng)就能夠滿足室外消防用水需求，所以就可以適當(dāng)減小消防水池容積.而一旦市政供水能力不穩(wěn)定，還需要增大消防水池的容量，從而在保證室內(nèi)消防用水量的同時，滿足室外消防用水需求.就目前來看，高層建筑的消防水池一般設(shè)在地下室，可以緩解城市用地緊張問題［5］.而多數(shù)消防水池都是地下箱式建筑結(jié)構(gòu)，可以充分進(jìn)行地下室面積的利用.同時，地下室也將設(shè)有水泵房，并且能夠?qū)崿F(xiàn)水泵自灌.

2.3室內(nèi)消防給水設(shè)計(jì)

2.3.1消火栓的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)室內(nèi)消火栓時，需要進(jìn)行其所需要的安全設(shè)施的設(shè)置.就目前來看，高層建筑室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)備較多，包含消防卷盤、消防水箱、管帶、消火栓、水泵接合器和水槍等等.在進(jìn)行這些設(shè)備的選擇時，需要較好的進(jìn)行設(shè)備質(zhì)量的控制.而消火栓的布置關(guān)系到火災(zāi)能否得到及時控制和撲救的問題，所以需要保證同層任何部位都有兩個消火栓水槍，并且保證充實(shí)水柱能夠同時到達(dá).在消火栓的距離上，需要確保兩個消火栓的距離不大于30m.而水泵接合器是連接消火栓與消防管網(wǎng)的裝置，其數(shù)量需要根據(jù)室內(nèi)消防用水量確定.在接合器的流量計(jì)算方面，一般會按照10～15l/s進(jìn)行接合器流量的確定.在布置時，需要以主樓梯為起點(diǎn)，并且根據(jù)規(guī)范要求和建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況合理的布置［6］.但需要注意的是，需要避免在人流較多的地區(qū)進(jìn)行消火栓箱體的布置，從而避免消火栓的使用受到影響.同時，也需要避免在樓梯間出入口處進(jìn)行箱體的布置，從而避免人群的疏散受到影響.在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，為了避免樓道空間減小，往往會將消火栓設(shè)置成半暗裝或暗裝的形式.此外，需要將消火栓箱體布置在樓梯和走道等易于取用的地點(diǎn)，從而為人員使用提供便利.

2.3.2增減壓措施的采取

在火災(zāi)發(fā)生的最初階段，消防所需水源來自于消防水箱.而水箱如果無法滿足消火栓的靜水壓力要求，就需要進(jìn)行消防增壓穩(wěn)壓設(shè)施的設(shè)置.具體來講，就是進(jìn)行穩(wěn)壓泵或氣壓給水設(shè)備的設(shè)計(jì)，從而采取局部自動增壓方式解決水壓不足問題.其中，穩(wěn)壓泵的體積相對較小，所以在管理和維護(hù)方面具有一定的優(yōu)勢.但在實(shí)際使用的過程中，長時間啟動設(shè)備容易導(dǎo)致設(shè)備損壞［7］.而氣壓給水設(shè)備具有水泵啟動次數(shù)少和壓力穩(wěn)定的優(yōu)勢，但是體積相對較大，使用成本也較高.所以，還需要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行增壓穩(wěn)壓設(shè)施的設(shè)計(jì).

在實(shí)際應(yīng)用消防給水系統(tǒng)的過程中，超壓問題也常常存在.所以，設(shè)計(jì)人員還要采取一定的措施預(yù)防系統(tǒng)超壓問題的出現(xiàn)，從而避免系統(tǒng)出現(xiàn)消火栓漏水和自動噴水系統(tǒng)滅火效果差等問題.一方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該進(jìn)行消火栓系統(tǒng)和自動噴水系統(tǒng)的分別設(shè)置，從而滿足兩個系統(tǒng)各自的壓力要求.另一方面，可以使用流量揚(yáng)程曲線平緩的水泵，從而將系統(tǒng)的超壓保持在允許范圍內(nèi).而在火場需要超出設(shè)計(jì)流量的用水量時，由于該水泵穩(wěn)定性較強(qiáng)，所以也能夠使系統(tǒng)擁有充實(shí)的水柱.再者，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)多臺水泵為系統(tǒng)供水，并且根據(jù)水量大小進(jìn)行水泵的選擇.具體來講，就是在水流量較小時，使用一臺水泵供水.而在水流量較大時，則可以使用多臺水泵聯(lián)合供水［8］.此外，設(shè)計(jì)人員需要合理進(jìn)行系統(tǒng)管網(wǎng)的豎向分區(qū).具體來講，就是適當(dāng)進(jìn)行分區(qū)給水壓力值的降低，并且采取相應(yīng)的減壓措施.而根據(jù)系統(tǒng)壓力，可以將消火栓給水劃分成多個區(qū)域，并且根據(jù)壓力要求使用不同的水泵機(jī)組.

2.4自動噴淋系統(tǒng)的給水設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)自動噴淋系統(tǒng)時，需要使該系統(tǒng)擁有跟蹤火勢和迅速投入滅火的功能.而由于系統(tǒng)需要使用噴灑頭噴水滅火，所以需要設(shè)計(jì)足夠數(shù)量的噴頭，以便使系統(tǒng)能夠盡快實(shí)現(xiàn)對火勢的控制.在此基礎(chǔ)上，還要考慮到自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊性，對人員聚集程度和電氣線路等問題進(jìn)行深入的分析，從而進(jìn)行高科技系統(tǒng)的設(shè)置.而系統(tǒng)的給水方式可以有多種，比如可以使用水泵和重力水箱等方式.就目前來看，低于100米的高層建筑常常使用重力水箱方式，高于100米以上的高層建筑通常使用分區(qū)串聯(lián)給水方式.除此以外，無水箱給水方式也常常會在高層建筑消防給水設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用.但是，采取該種方式容易出現(xiàn)水壓不穩(wěn)的現(xiàn)象，所以還需要進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)壓問題的處理.而在材料的使用方面，需要使用耐腐蝕的材料，從而避免噴頭因受腐蝕而被堵塞［9］.此外，還要考慮材料的抗低溫能力，從而避免系統(tǒng)管道和噴頭在低溫天氣出現(xiàn)凍裂.

3　結(jié)論

總而言之，高層建筑火災(zāi)的發(fā)生，將會給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的威脅.而合理進(jìn)行高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就能在火災(zāi)發(fā)生后高效且及時的進(jìn)行火勢的控制，并且盡快撲滅火源.因此，設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)識到高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性，并結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，從而使消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠符合建筑生產(chǎn)使用需要.

〔1〕陳秀娟.超高層建筑消防給水系統(tǒng)的組成與給水方式［J］.中國水運(yùn)（下半月），2012（01）：253-254.

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2016-03-11