劉 銓 友誼國(guó)際工程咨詢股份有限公司

1 前言

給排水系統(tǒng)是建筑工程必不可少的組成部分，為保證建筑安全、適用、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)給排水設(shè)計(jì)提出了更高的要求。其中，建筑消防給排水設(shè)計(jì)情況直接關(guān)系到建筑防火安全，必須予以高度重視，本文主要圍繞此展開詳細(xì)分析。

2 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)要求

隨著我國(guó)建筑設(shè)計(jì)高度的不斷增加，人們的建筑消防安全意識(shí)也得到不斷加強(qiáng)。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，不同高度的建筑物往往對(duì)于消防給排水設(shè)計(jì)有著不同的要求，具體如下：①建筑高度為24m～50m，應(yīng)著重重視登高消防車滅火設(shè)計(jì)；②建筑高度為50m以上，應(yīng)著重重視室內(nèi)消防設(shè)計(jì)；③建筑高度超過100m，需上報(bào)消防主管部門進(jìn)行建筑消防給排水設(shè)計(jì)的重點(diǎn)研究。

總的來說，無論建筑高度如何，設(shè)計(jì)人員都要重視建筑內(nèi)部的消防給排水設(shè)計(jì)，最大限度降低事故發(fā)生的概率。

3 高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)方法

3.1 消防供水設(shè)計(jì)

高層建筑消防給水設(shè)計(jì)中，用水量設(shè)計(jì)是必須慎重考慮的因素，需以建筑實(shí)際情況對(duì)供水量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，關(guān)鍵是選取準(zhǔn)確的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間及室內(nèi)外消防水量。消防水源選取方面，需全面掌握項(xiàng)目附近的市政水管網(wǎng)及天然水源情況，確保消防用水水量、水質(zhì)安全的情況下，經(jīng)濟(jì)合理地選擇消防水源。此外，高層建筑消防給水系統(tǒng)一般需設(shè)置高位消防水箱和水泵接合器，保證水管網(wǎng)處在準(zhǔn)工作狀態(tài)及特殊工作狀態(tài)時(shí)，滿足高層建筑整體消防供水需求。

3.2 消防水池設(shè)計(jì)

①對(duì)市政供水水管網(wǎng)的供水能力進(jìn)行有效衡量，確保在出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，消防水池可在不間斷補(bǔ)水的基礎(chǔ)上，將消防水池的容積合理減小，減小地下室消防水池面積，達(dá)到提高綜合效益的效果。②設(shè)置消防水池，將其火災(zāi)時(shí)所需的、具體的總水量和補(bǔ)水量間的差值準(zhǔn)確計(jì)算出來，進(jìn)而科學(xué)確定消防水池的容積。③體量較小的、相鄰的兩個(gè)以高層建筑為主的小區(qū)，可結(jié)合實(shí)際情況而采用同一套消防給水系統(tǒng)。

3.3 消防泵房設(shè)計(jì)

在對(duì)消防泵房進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意以下方面：①提高對(duì)消防水泵選擇重視程度，合理選擇水泵運(yùn)行方式，在保障水泵系統(tǒng)運(yùn)行要求的同時(shí)，盡量選擇功率小的水泵。②通過研究水泵特性曲線，提高水泵運(yùn)行效率，采用消防水泵防超壓設(shè)計(jì)，確保水泵運(yùn)行安全。③在消防泵房設(shè)計(jì)上，應(yīng)預(yù)留控制箱擺放位置，加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，確保消防泵房、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

3.4 消火栓設(shè)計(jì)

高層建筑消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，消火栓分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)是控制消火栓口靜水壓力不超過1.00MPa，一旦超出該數(shù)值則需進(jìn)行分區(qū)給水，主要有串聯(lián)、并聯(lián)這兩種方法。其中，串聯(lián)分區(qū)具有揚(yáng)程低、使用功率小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)管材耐壓等級(jí)要求較低；并聯(lián)分區(qū)具有不同分區(qū)互相獨(dú)立，互不干擾等優(yōu)點(diǎn)，安全性能較高，兩個(gè)分區(qū)可一同使用同一消火栓加壓泵，其優(yōu)點(diǎn)在于占地面積小，電能消耗小且資金投入不大等。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，要求設(shè)計(jì)人員能夠結(jié)合具體設(shè)計(jì)要求確定相應(yīng)的分區(qū)方法。此外，小區(qū)等多棟建筑共用供水系統(tǒng)的情況，要注意整個(gè)小區(qū)消火栓分區(qū)的協(xié)調(diào)性問題。

高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)過程中，要求合理設(shè)置消防水管網(wǎng)，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，也要確保能夠正常供應(yīng)消防用水。高層建筑主要采用環(huán)狀設(shè)置方法，而一些高層建筑面積較大的情況下，因?yàn)槊總€(gè)方向均已布設(shè)消火栓立管與消火栓，因此開展消防工作時(shí)，要求連接頂層和底層的消防干管為水平環(huán)路，對(duì)于豎向就要求利用立管來連接為豎直的環(huán)路，以此大大提高消防供水的安全系數(shù)。一些條形建筑在開展消防設(shè)計(jì)時(shí)，只要求連接立管為豎直的環(huán)路便可，無須一味地采取同類環(huán)狀水管網(wǎng)。

3.5 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是高層建筑給排水消防設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須注意以下幾個(gè)方面：①按建筑消防的相關(guān)規(guī)定，確定噴淋頭安裝位置與數(shù)量，安裝完成后必須進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，確保自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)正常運(yùn)行。②正確選擇噴頭類型，噴頭包括易熔合金閉合式噴頭與玻璃球閉式噴頭兩種類型，其中易熔合金噴頭主要是運(yùn)用金屬低熔解的特征支撐，一旦外界溫度一旦超過特定數(shù)值，噴頭就會(huì)進(jìn)行噴水；玻璃球閉式噴頭一旦溫度達(dá)到特定數(shù)值便會(huì)爆炸，到時(shí)噴水口閥門脫落，噴水口就會(huì)噴水。③噴淋頭水管入口進(jìn)行減壓設(shè)計(jì)，綜合給水管布設(shè)、高度等因素，對(duì)水泵揚(yáng)程進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，確定配水干管與噴淋系統(tǒng)連接處的壓力。若是壓力過大則需安裝減靜壓裝置，避免損壞噴淋頭。④對(duì)噴淋頭末端試水裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，末端試水裝置需按同一報(bào)警閥組所服務(wù)噴頭最小的流量確定，對(duì)末端試水裝置出水量進(jìn)行規(guī)范檢測(cè)，是否滿足自動(dòng)起泵的要求；末端試水裝置排水采用間接排放的方式對(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)防水道氣體進(jìn)入室內(nèi)。⑤科學(xué)確定泄水閥與泄水連接管，按規(guī)范需要在水流指示器后最低部位設(shè)置泄水閥，同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)其管徑，一般消防泄水管管徑比相連的消防管管徑小。

3.6 消防排水設(shè)計(jì)

通過對(duì)排水量評(píng)估，選擇合適的排水管規(guī)格，若是排水管布設(shè)與其他管道交叉，則需按有壓管避讓無壓管，給水管與風(fēng)管緊貼并在排水管下方，在電氣管道下方繞行的原則設(shè)計(jì)。地下室是高層建筑消防排水設(shè)計(jì)的重點(diǎn)位置，一般采用平時(shí)排水泵兼做消防排水泵方式，將地下室中消防排水及時(shí)、有效的排出。消防電梯井底排水設(shè)置在消防電梯井基坑附近，做好基坑和集水池間的排水管預(yù)埋設(shè)計(jì)。

消防排水系統(tǒng)中配備備用泵，在電梯門口設(shè)計(jì)擋水設(shè)施，并對(duì)消防電源進(jìn)行防水保護(hù)，對(duì)消防排水泵進(jìn)行安全保護(hù)設(shè)計(jì)，預(yù)防電機(jī)短路而使排水系統(tǒng)癱瘓，確保電梯系統(tǒng)較高排水效率以及運(yùn)行的安全性。地上消防排水應(yīng)注意對(duì)于消防重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)設(shè)計(jì)專用排水管道，并確保其運(yùn)行有較好的獨(dú)立性，同時(shí)按消防分區(qū)設(shè)計(jì)獨(dú)立排水系統(tǒng)，避免排水互流而引起樓層滲水等問題。此外，對(duì)陽(yáng)臺(tái)雨水管等能幫助消防排水的管道進(jìn)行返溢設(shè)計(jì)。

4 工程案例

4.1 工程概況

本項(xiàng)目為一類高層公建，地上21層（含裙房4層）、地下4層，建筑高95.1m；地塊面積1hm2，總建筑面積98000m2。項(xiàng)目對(duì)機(jī)電專業(yè)的設(shè)計(jì)和服務(wù)要求、設(shè)備的配套程度等要求較高，給排水及消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既要確保業(yè)主在日后使用中舒適性和便捷性的需求，又要滿足國(guó)標(biāo)規(guī)范的各項(xiàng)要求下力求做到節(jié)能減排，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展和貫徹綠色建筑理念。

4.2 給排水消防設(shè)計(jì)

4.2.1 室外消火栓系統(tǒng)

室外消火栓系統(tǒng)采用低壓制、環(huán)狀供水。室外配置地上室外消火栓，布置于建筑消防撲救面和地下室出入口附近，并綜合保證與水泵接合器在15m～40m的范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)。

4.2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓制，由2臺(tái)室內(nèi)消火栓（互為備用）從消防水池吸水后加壓提供。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)管道豎向及水平成環(huán)狀布置，系統(tǒng)豎向垂直分為高、低2個(gè)區(qū)，地下4層～地上4層為低區(qū)、地上5層～21層為高區(qū)。

低區(qū)消防供水管道在消防泵房設(shè)置減壓閥組，減壓后提供低區(qū)消防用水，動(dòng)壓＞0.5MPa樓層的栓使用減壓穩(wěn)壓消火栓，減壓后消火栓栓口動(dòng)壓壓力為0.35MPa～0.5MPa。消火栓系統(tǒng)高、低區(qū)均設(shè)置3套水泵接合器。屋頂高位消防水箱補(bǔ)水由生活給水系統(tǒng)提供。消防水箱出水管經(jīng)增壓穩(wěn)壓設(shè)備后與21層的水平干管相連，同時(shí)在出水管上設(shè)置流量開關(guān)。由于地下4層大部分為人防區(qū)域，人防設(shè)計(jì)要求盡量減少管道穿越人防圍護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)量，在考慮低區(qū)消火栓管道布置時(shí)，既要保證地下室各層消火栓能夠環(huán)狀供水，又要盡可能地避免管道穿越人防區(qū)域，同時(shí)還要兼顧設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，減少不必要的管材浪費(fèi)。

因此在考慮低區(qū)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)管道布置時(shí)，設(shè)計(jì)成如下形式：在地上4層頂部布置水平環(huán)狀干管與裙房部分的各消火栓立管相連；地下1層布置和地下3層的水平環(huán)管分別連接地上和地下部分的各消火栓立管；地下4層（含人防區(qū)域?qū)樱﹩为?dú)布置水平環(huán)管，該層消火栓單獨(dú)從環(huán)狀管道上接出。

4.2.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

（1）噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)。采用臨時(shí)高壓制濕式系統(tǒng)，汽車庫(kù)及裙房商業(yè)為中危II級(jí)，噴水強(qiáng)度8L/（min·m2）、作用面積160m2，設(shè)計(jì)水量27.7L/s；辦公及其他部位為中危I級(jí)，噴水強(qiáng)度6L/（min·m2）、作用面積160m2，設(shè)計(jì)水量20.8L/s；裙房區(qū)域凈空高度＞8m的中庭加強(qiáng)設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度，當(dāng)凈空高度＞8m且≤12m時(shí)其值為12L/（min·m2）、作用面積160m2，設(shè)計(jì)水量41.6L/s；塔樓19層的銀行展示廳處凈空高度＞12m且≤18m，設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度15L/（min·m2）、作用面積160m2，設(shè)計(jì)水量52L/s；在1層凈空高度＞18m的營(yíng)業(yè)大堂區(qū)域布置大空間智能主動(dòng)噴水滅火裝置（由噴淋泵直接供水），保護(hù)范圍二股5L/s到位，設(shè)計(jì)水量10L/s。噴淋水泵按可能出現(xiàn)的最大流量（52L/s）選取。

（2）噴頭及管道布置。在地下停車庫(kù)布置噴頭時(shí)，考慮地下室結(jié)構(gòu)梁的位置和停車車位，采用沿車道布置噴淋干管，在車位處伸入支管布置噴頭的方式，保證每車位上方至少有1只噴頭保護(hù)。在地下4層人防區(qū)域布置噴頭和管道時(shí)，應(yīng)盡量避免管道穿越人防墻。解決方法：地下4層同一防火分區(qū)內(nèi)的2個(gè)人防單元先各自獨(dú)立布置噴淋系統(tǒng)，后用1根噴淋主干管連接這兩處噴淋系統(tǒng)，管道最少可穿越一次人防墻體。根據(jù)自動(dòng)噴淋設(shè)計(jì)規(guī)范，報(bào)警閥后的噴淋管道上安裝的閥門不可采用普通閥門而需要采用電信號(hào)閥。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用密閉套管結(jié)合法蘭盲板使用的方式，戰(zhàn)時(shí)可拆除法蘭間的連接短管，改用法蘭盲板封堵管道（圖1）。

圖1 噴淋管道穿人防墻體密閉設(shè)計(jì)

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，消防給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，直接關(guān)系到高層建筑運(yùn)行安全性。因此在高層建筑給排水設(shè)計(jì)時(shí)，必須重視消防問題，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況與相關(guān)規(guī)范，合理開展消防供水、消防水池、消防泵房、消火栓、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防排水設(shè)計(jì)，切實(shí)保證消防設(shè)備能夠可靠運(yùn)行，最大限度地減小火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。