李忠慶

摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑迅速發(fā)展，由于高層建筑體量大、功能多，火災(zāi)損失大，為了保證人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，消防設(shè)施在整個(gè)建筑中起著至關(guān)重要的作用。本文就高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑；消火栓系統(tǒng)；自動(dòng)噴淋系統(tǒng)；水噴霧系統(tǒng)；增壓穩(wěn)壓

前言

高層建筑由于樓層高、構(gòu)造復(fù)雜、人員集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，容易造成重大人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失。因此，高層建筑設(shè)計(jì)必須遵循國(guó)家的有關(guān)方針、政策及消防管理部門的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定，針對(duì)保護(hù)對(duì)象發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)，一切從實(shí)際出發(fā)，以安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理為前提，采用安全可靠的消防措施，做到“防火于未燃”。以下對(duì)高層建筑室內(nèi)常設(shè)置的各消防系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95，2005年版）（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）的有關(guān)規(guī)定，消防給水系統(tǒng)由消防水源、水箱（屋頂及分區(qū)減壓水箱）、水泵、控制室、消防管網(wǎng)和消火栓等幾部分組成。確保高層建筑滅火時(shí)的給水需要尤其是確保消防水源十分重要。在高層住宅消防設(shè)計(jì)上，應(yīng)立足于以室內(nèi)消防給水系統(tǒng)自救為主要滅火方式，所以在高層建筑群應(yīng)采用區(qū)域集中或臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。高層建筑設(shè)置的消防水箱，應(yīng)滿足室內(nèi)最不利點(diǎn)滅火時(shí)的水壓與水量需要，否則應(yīng)設(shè)氣壓給水，穩(wěn)壓泵等增壓設(shè)施。對(duì)高層建筑消防設(shè)計(jì)宜注意以下幾點(diǎn)：

1.1消防水泵的選擇

水泵是消防系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心，應(yīng)選取經(jīng)國(guó)家消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格的消防水泵，這類水泵啟動(dòng)靈敏、抗超載能力強(qiáng)，當(dāng)0流量時(shí)壓力不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置壓力的140%，可以保護(hù)管網(wǎng)不受超壓而至損；當(dāng)流量為水泵額定流量的150%時(shí)，壓力不應(yīng)低于水泵額定壓力的65%，可以較好的保證滅火效果。在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意，對(duì)于消防泵組應(yīng)設(shè)置自動(dòng)巡檢裝置，每臺(tái)消防泵的巡檢周期可設(shè)定為7～10d。對(duì)并聯(lián)分區(qū)的消火栓給水系統(tǒng)，因消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量一致，可考慮采用雙出口消防泵，避免了設(shè)兩套消火栓泵時(shí)，火災(zāi)發(fā)生在上下分區(qū)間時(shí)要開(kāi)啟兩套消火栓泵而增大配電功率和控制難度的情況；同時(shí)避免設(shè)置減壓閥時(shí)減壓閻長(zhǎng)期不用后開(kāi)啟不靈活影響消火栓供水的情況。

1.2消防管網(wǎng)的布置

為了保證供水安全性及水壓均衡性，消火栓系統(tǒng)應(yīng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)。對(duì)于室內(nèi)區(qū)域，由于各層所布置消火栓和消防立管位置基本一致，因此我們可將各區(qū)底層與頂層的消防干管均連成水平環(huán)路，立面叉形成以立管相連的豎直環(huán)路，這種立體管網(wǎng)對(duì)消防供水最為均衡和安全。

1.3消防水喉的設(shè)置

高層建筑消防立足自救，建議擴(kuò)大消防水喉設(shè)置以保證剛發(fā)生火災(zāi)時(shí)可供本樓的使用者快速滅火使用。其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，拿起來(lái)就可以用，對(duì)撲滅早期火災(zāi)非常有效。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防水喉，這點(diǎn)需引起設(shè)計(jì)人員和使用者的重視。

2自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)

自動(dòng)噴淋系統(tǒng)由于系統(tǒng)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、滅火快速、高效而越來(lái)越受到世界各國(guó)的青睞。在自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)與自動(dòng)噴水滅火設(shè)備的管網(wǎng)宜分開(kāi)設(shè)置，如有困難則應(yīng)在報(bào)警閥前分開(kāi)設(shè)置。因?yàn)樽詣?dòng)噴水和消火栓合用消防泵，采用一用一備，僅用1臺(tái)大泵供應(yīng)自動(dòng)噴水和消火栓的流量可達(dá)80L/s以上，而初期火災(zāi)只需動(dòng)用火災(zāi)層距著火點(diǎn)較近的2支水槍（或少數(shù)噴頭）進(jìn)行滅火，實(shí)際所需消防用水量?jī)H為10L/s，遠(yuǎn)少于消防泵的設(shè)計(jì)出水量，水泵揚(yáng)程相應(yīng)急劇增高，消防泵便產(chǎn)生超壓。而消防泵超壓會(huì)增大滅火難度，使管道接頭、閥門、消火栓、噴頭等配件產(chǎn)生損壞而滲漏，也可能引起管道爆裂而直接影響滅火效果。為此，規(guī)范規(guī)定室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水系統(tǒng)給水管網(wǎng)宜分開(kāi)設(shè)置。對(duì)于高層住宅，為了最大可能地減少火災(zāi)損失，控制火災(zāi)蔓延，可以在住宅的廚房和入戶門附近設(shè)置簡(jiǎn)易自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。以下是對(duì)自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議：

2.1系統(tǒng)選型

自噴系統(tǒng)一定要根據(jù)樓層各個(gè)區(qū)域的建筑特點(diǎn)來(lái)確定采用什么樣的系統(tǒng)。如在酒店客房區(qū)、商務(wù)區(qū)等可以采用濕式系統(tǒng)；對(duì)于系統(tǒng)處于準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)嚴(yán)禁管道漏水誤噴的場(chǎng)所，如一些燈光配電間等就可采用預(yù)作用系統(tǒng)；在采暖區(qū)，對(duì)于車庫(kù)入口處等區(qū)域，到了冬季噴淋管道有可能凍結(jié)，則可采用干式或預(yù)作用系統(tǒng)（如表1）。

2.2報(bào)警閥組前的供水干管布置

報(bào)警閥是噴淋系統(tǒng)的核心部件，主要作用是接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并啟動(dòng)相應(yīng)的消防水泵進(jìn)行供水滅火?？稍跓o(wú)人操作的情況下自動(dòng)啟動(dòng)噴水滅火，有效的撲救初期火災(zāi)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視對(duì)其供水的可靠性。報(bào)警閥組前的供水干管布置成環(huán)狀可以保證供水的安全程度，平衡管網(wǎng)壓力。

2.3放水點(diǎn)的設(shè)置

在噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，原則上是在每一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的噴淋管網(wǎng)最不利點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)末端試水閥，并且管道設(shè)置坡度以利排氣和檢修時(shí)放空，由于高層建筑在各層的吊頂內(nèi)均敷設(shè)了大量的機(jī)電管線，所以在實(shí)際施工時(shí)難免會(huì)發(fā)生各類管道沖突的情況。解決方法基本上是本著壓力管讓重力管、小管讓風(fēng)管的原則處理的。因而噴淋管往往會(huì)被動(dòng)的避讓返彎，最終，在系統(tǒng)驗(yàn)收和使用時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)內(nèi)的水很難放空。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在一個(gè)防火分區(qū)的噴淋管網(wǎng)中多設(shè)置幾個(gè)放水點(diǎn)，有利于大面積的噴淋管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)放空。將放水點(diǎn)盡量設(shè)置在衛(wèi)生間、清洗間之內(nèi)，增加系統(tǒng)放空的可能性，以便于噴淋管網(wǎng)的維護(hù)和保養(yǎng)。

2.4自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)噴頭選型

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)能否正常發(fā)揮作用取決于噴頭的合理選型和布置，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)高層建筑的不同功能或部位選擇不同溫度等級(jí)的噴頭。由于噴頭的實(shí)際動(dòng)作溫度，一般高于噴頭使用環(huán)境的最高溫度30℃左右，因此，在施工中要避免錯(cuò)誤地選擇過(guò)高的溫度級(jí)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中根據(jù)不同場(chǎng)所特點(diǎn)選用不同噴頭時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮噴頭所需水量、水壓情況進(jìn)行管網(wǎng)壓力調(diào)節(jié)，比如在設(shè)計(jì)賓館等建筑時(shí)，對(duì)賓館客房經(jīng)常使用邊墻擴(kuò)展型噴頭，走道、玄關(guān)處采用吊頂型噴頭；邊墻擴(kuò)展型型噴頭所需壓力往往大于0.2MPa，而普通吊頂型噴頭僅需0.1MPa，對(duì)此應(yīng)當(dāng)在在本層水流指示器后接出2趟自噴供水管分別供邊墻擴(kuò)展型噴頭和普通吊頂型噴頭，并在接普通噴頭的自噴管路起端設(shè)減壓孔板進(jìn)行減壓。以免消防泵池儲(chǔ)水量難以滿足要求。

3水噴霧滅火系統(tǒng)

根據(jù)《高規(guī)》，高層建筑內(nèi)的燃油、燃?xì)忮仩t房、可燃油油浸電力變壓器室、多有開(kāi)關(guān)室、充可燃油的高壓電容器室、自備發(fā)電機(jī)房等有較大的火災(zāi)危險(xiǎn)性，考慮其火災(zāi)特點(diǎn)，可采用水噴霧滅火系統(tǒng)。

3.1系統(tǒng)的作用

（1）滅火：固體火災(zāi)、閃電高于60度的液體火災(zāi)、電氣火災(zāi)。

（2）防護(hù)冷卻：可燃?xì)怏w和甲乙丙類液體的生產(chǎn)儲(chǔ)存裝置或裝卸設(shè)施。對(duì)于高層建筑而言，主要考慮其滅火功效，應(yīng)用于高層建筑內(nèi)的燃油、燃?xì)忮仩t房、可燃油油浸電力變壓器室、自備發(fā)電機(jī)房等場(chǎng)所。

3.2系統(tǒng)組成

水噴霧滅火系統(tǒng)的組成與雨淋自動(dòng)滅火系統(tǒng)相似，主要由水源、供水設(shè)備、供水管道、雨淋閥組、過(guò)濾器和水噴霧噴頭組成。水噴霧噴頭一般可分為中速水噴霧噴頭和高速水噴霧噴頭。雨淋閥的控制可為濕式控制、干式控制和電氣控制三種。水噴霧滅火系統(tǒng)則應(yīng)具有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和應(yīng)急控制三種啟動(dòng)方式。

3.3噴頭的選擇

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的水噴霧噴頭有中速和高速水噴霧噴頭有兩種。中速噴頭用于防護(hù)冷卻，水滴粒徑0.4-0.7mm，高速噴頭用于滅火，水滴粒徑為0.3-0.4mm。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，使用水噴霧滅火系統(tǒng)的場(chǎng)所主要應(yīng)用水噴霧系統(tǒng)地滅火功效，因此采用高速噴頭或細(xì)水霧噴頭、以保證水霧的粒徑保證滅火的功效。

3.4工作壓力

我國(guó)現(xiàn)行的《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50129-95）規(guī)定，當(dāng)用于滅火時(shí)，水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.35MPa，用于防護(hù)冷卻時(shí)水霧噴頭的工作壓力不應(yīng)小于0.2Mpa。

3.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)保護(hù)場(chǎng)所，結(jié)合《水噴霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的噴霧強(qiáng)度、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間選擇合適的噴頭，同時(shí)、根據(jù)噴頭霧化角和被保護(hù)物體的表面積布置水霧噴頭和系統(tǒng)管網(wǎng)，保證對(duì)保護(hù)物體在水霧噴頭有效射程內(nèi)的全覆蓋，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)流量并算出系統(tǒng)總流量和供水壓力，選擇供水設(shè)備。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①噴頭的選擇和布置。②對(duì)保護(hù)物體的全覆蓋。③消防水池的容量應(yīng)當(dāng)考慮水噴霧系統(tǒng)用水量。④穩(wěn)壓裝置。⑤火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)（如閉式噴頭傳動(dòng)控制系統(tǒng)）和手動(dòng)控制系統(tǒng)的配套設(shè)置。

4高層建筑消防系統(tǒng)的增壓穩(wěn)壓設(shè)施

高層建筑消防系統(tǒng)所需壓力高，通常市政管網(wǎng)壓力難以滿足消防壓力要求，故通常做臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，設(shè)消防水池及消防水泵房，并設(shè)高位水箱。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先由建筑物最高部位的消防水箱（或增壓設(shè)施）提供消防用水量，同時(shí)，通過(guò)啟泵按鈕、水流指示器、報(bào)警閥等設(shè)備發(fā)出信號(hào)到控制器，由控制器或水泵房值班人員啟動(dòng)消防水泵，以滿足消防用水的水量和壓力要求。高位消防水箱應(yīng)滿足室內(nèi)最不利點(diǎn)滅火設(shè)備（消火栓、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭、水幕噴頭等）的水壓和水量要求，如不能滿足，應(yīng)設(shè)氣壓給水、穩(wěn)壓泵等增壓設(shè)施。

增壓設(shè)施的目的主要是在火災(zāi)初起時(shí)，消防水泵啟動(dòng)前，滿足消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水壓要求。對(duì)增壓水泵，其出水量應(yīng)滿足一個(gè)消火栓用水量或一個(gè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭的用水量，增壓穩(wěn)壓設(shè)備的工作原理，根據(jù)《高規(guī)》7.4.7.2，高層建筑高位消防水箱的設(shè)置高度不能滿足消防系統(tǒng)（消火栓和自動(dòng)噴水系統(tǒng)等）的相關(guān)靜壓要求時(shí)，應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施。增壓、穩(wěn)壓設(shè)施在《高規(guī)》條文并無(wú)氣壓水罐必須配置的規(guī)定，但無(wú)氣壓罐，穩(wěn)壓設(shè)施啟動(dòng)頻繁、容易損壞。因此，目前的增壓設(shè)施主要采用氣壓罐增壓穩(wěn)壓設(shè)施聯(lián)合工作的形式，利用氣壓水罐所設(shè)定的各工況運(yùn)行壓力，控制水泵運(yùn)行工況，始終保證消防給水管道系統(tǒng)最不利點(diǎn)消防所需壓力，同時(shí)亦保證氣壓水罐內(nèi)始終儲(chǔ)有30s消防水量，滿足火警后30s消防水泵啟動(dòng)時(shí)間的要求。對(duì)氣壓給水設(shè)備的氣壓水罐，其調(diào)節(jié)水容量應(yīng)滿足大泵啟動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的用水量。對(duì)消火栓系統(tǒng)，為兩支水槍的用水量，即2*5*30=300L；對(duì)自動(dòng)噴水給水系統(tǒng)，為5個(gè)噴頭30S的用水量，即5*1*30=150L；合用系統(tǒng)，氣壓罐調(diào)節(jié)水容量為450L。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑的模式也發(fā)生著不斷的變化。因此，在民用建筑消防給排水的設(shè)計(jì)中，也應(yīng)該不斷的完善設(shè)計(jì)的方案，跟上社會(huì)進(jìn)步的步伐，從而有效的保證建筑的安全。