高层建筑消防给水系统的设计浅析

武龙

摘要：随着我国经济建设发展越来越快，城市工业化、现代化节奏也不断加快，高层建筑凭借着有效解决城市土地短缺的重要方式而得到了极大程度发展。但从消防安全来说，受建筑物高度较高，其一旦发生火灾，就会遭遇火灾蔓延速度快以及人员疏散困难等多种问题，从而引发严重的后果。所以，高层建筑的防火设计至关重要，因此需要设计人员根据建筑特点进行合理的设计，而消防给水系统设计是其中的关键环节，这是因为其能够在有效扑灭火灾或减小火势情况下为保障人们生命财产安全提供重要支撑。由此可见，做好高层建筑消防给水系统设计具有极其重要的现实意义。另外，高层建筑存在人员疏散困难、安全隐患多的问题，难免给灭火带来不便之处。因此，相关的设计人员有必要对高层建筑消防给水系统的设计问题展开探讨，来解决高层建筑灭火方面的难题，为人民生命财产安全提供保障，基于此，本文通过介绍高层建筑消防给水系统并对高层建筑消防给水系统的设计要点进行了概括总结，从而更好地确保高层建筑的使用安全，以供参考。

关键词：高层建筑；消防给水系统；设计要点

中图分类号：TU976.5文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）08-0253-02

引言

高层建筑指的是建筑高度在27m以上住宅以及高度在24m以上的仓库，非单层厂房以及其他民用建筑。由于高层建筑层数较高所以在一定程度上加大了防火工作的难度，在当前高层建筑中一大安全隐患便是火灾隐患。而就目前看来消防云梯所能达到高度最高为100m，如若大于100m，则致使消防能力无法到达，难以借助外部力量来开展救援工作，而仅能通过自救的方法来保障安全。所以便要求高层建筑给排水具有合理性与可靠性，这对于确保高层建筑安全发挥了极为关键作用。

1.室外消防给水管网的设计

在设计室外消防给水系统时，为保证消防给水安全，需要科学、合理的进行消防给水管网的设计。一般来讲，高层建筑室外消防管网的给水管需要采取环状形式设计布置，并且确保进水管至少有两条，在此基础上，还要从不同的管道引入进水管，从而避免两条管道同时发生故障，在这样的设计形式下，即使一条管道发生故障，消防人员还能使用另一条管道灭火，所以能为建筑的安全使用提供重要保证。其次，室外消防给水管网设计中管道选取上，为了确保消防灭火效果，我们应必须要将管道用水量情况予以明确下来，以此合理进行管道直径大小的选择。就目前来看，室外消防给水管道的直径不应超过100mm。并开展管网布设中我们必须把环状管网予以独立分段，因而为了实现这一目标，我们要使用大量的消火栓设备进行独立段的划分，而每个独立段拥有的消火栓数量不应超过五个。此外，在设计消防给水管网时，需要严格按照相关规范规定进行管道的设计，从而确保管道的使用安全。

2.消防水池的设计

在高层建筑内，往往设有大容量的消防水池。在平时其作用在于储藏水资源，但如果不幸出现火灾时高层建筑消防灭火系统便可使用其所贮之水进行灭火。按照规范规定，在室外消防用水能够由室外给水管网供给时，消防水池容量必须要达到火灾延续中灭火用水需求，而在室外给水管网水压不足时，消防水池的有效容积需要同时满足室内消防和室外消防的用水量要求。所以，在设计消防水池时，为了保证室内外供水的及时性和安全性，需要合理进行消防水池的有效容积的设计。具体来讲，就是需要考虑市政供水压力，然后适当进行消防水池容积的设计。比如在市政供水压力充足的情况下，室外给水管网便可以达到灭火用水所需，在这种情况下水池容量就不需要考虑室外消防用水量，所以就可以适当减小消防水池的容积。而当市政供水压力不足或者不稳定时，此时就需要增大消防水池的容积，从而在保证室内消防用水量的同时满足室外消防用水需求。就目前来看，高层建筑的消防水池一般设在地下室，从而缓解城市用地紧张的问题。

3.室内消火栓的设计

在设计室内消火栓时，需要进行其所需要的安全设施的设置。高层建筑室内消火栓给水系统设备较多，包含消火栓箱、消防水带、水枪、水泵接合器等。为了确保室内消火栓能够满足灭火所需，我们在其选择上必须要充分结合灭火功能、火灾预测与类型等实际进行确定。而消火栓的布置关系到火灾能否得到及时控制和扑救，所以室内消火栓的布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求。室内消火栓宜按直线距离计算其布置间距，消火栓的布置间距不应大于30.0m。在布置时，应当结合规范要求以及建筑平面具体情况来进行布置。然而值得一提是在布置消火栓箱时应尽可能避免在人流量较大的区域，以确保消火栓的使用不受到影响。不仅如此，在布置消火栓箱时也应当避免设置于楼梯间入口处，进而防止在人群疏散过程中受到影响。不仅如此，在设计时还可将消火栓箱设置为暗装或半暗装的方式，以降低楼梯间的使用空间。而且还应当在方便取用的地点，如走道，楼梯间等地点设置消火栓箱以方便消防人员的使用。水泵接合器主要用于连接消防管网以及消火栓，并结合室内消防用水量来确定其数量，一般情况下都是按10L/s-15L/s计算水泵接合器的给水流量。

4.自动喷水灭火系统的设计

结合实践来看，自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流指示器、压力开关、末端试水装置等组件以及管道、增压供水等构成。其作用在于火灾出现后可以第一时间进行喷水及进行警报。与此同时自动喷水灭火系统在同步联动别的消防设备后，一旦发生火灾能够在初期获取较好的灭火效果。自动喷水灭火系统仅在人员密集、不易疏散、外部增员灭火与救生较困难的火灾危险性较大的场所中设置。

在对自动喷水灭火系统进行安全性与经济性的设计时，要对其布设喷头的一项重要依据便是喷水半径，其表示一个经济数值，以确保在运行喷头过程中不会产生空白没被覆盖，同时亦不会存在许多重复覆盖的面积。其和危险等级的工作压力，喷头特点以及强度相关。在实际设计过程中应当根据建筑平面情况来布置喷头，并于喷水半径范围内采取平行四边形、矩形以及正方形等方式。有别于喷头的计算半径，喷水半径是Y-lt算半徑为基础，将喷水受热条件、均匀程度、强度以及适时开放考虑在内，并结合相关标准要求所得到的数值。但是因为其他因素极易影响到喷头的布置，通常来说不可以依照一个固定距离来布置喷头，相同建筑内，就算是同一防火分区或同一层也不会依照同一间距来布设。此外，作为土建设计，不同于装修设计，需要给二次装修留下有余地，喷头间距不宜按规范规定的最大距离要求设置，而且实际上这么做也不易达到规范要求的喷水强度和喷水的均匀性。因此，在设计时必须根据工程实际情况，按设计选定的喷水强度、喷头的流量系数、工作压力确定，并考虑喷头的受热条件和开放时间，在满足规范要求的喷头强度条件下，按喷头的实际工作压力，结合建筑分隔与结构柱网灵活布置。在布置中，喷头间距不应是个定数，应根据所在位置的条件来定，最终目的还是保证喷水强度和喷水的均匀性及适时开放。

5.增减压措施的采取

在火灾发生的最初阶段，消防所需水源来自于消防水箱，而消防水箱如果无法满足消火栓的静水压力要求，就需要设置消防增压稳压设施。具体来讲，就是进行稳压泵或气压给水设备的设计，从而采取局部自动增压方式解决水压不足问题。其中，稳压泵的体积相对较小，所以在管理和维护方面具有一定的优势。但在实际使用的过程中，长时间启动设备容易导致设备损坏，而气压给水设备具有水泵启动次数少和压力稳定的优势，但是体积相对较大，使用成本也较高。所以，还需要根据工程实际情况进行增压稳压设施的设计。在实际应用消防给水系统的过程中超压问题也常常存在，所以，设计人员还要采取一定的措施预防系统超压问题的出现，从而避免系统出现消火栓漏水和自动喷水系统灭火效果差等问题。一方面，设计人员应该分别设置消火栓系统和自动喷水系统，从而满足两个系统各自的压力要求。另一方面，可以使用流量扬程曲线平缓的水泵，从而将系统的超压保持在允许范围内，而在火场需要超出设计流量的用水量时，由于该水泵稳定性较强，所以也能够使系统拥有充实的水柱。再者，设计人员可以设计多台水泵为系统供水，并且根据水量大小进行水泵的选择。具体来讲，就是在水流量较小时，使用一台水泵供水，而在水流量较大时，则可以使用多台水泵联合供水。此外，设计人员需要合理进行系统管网的竖向分区。具体来讲，就是适当进行分区给水压力值的降低，并且采取相应的减压措施，而根据系统压力，可以将消火栓给水系统划分成多个区域，并且根据压力要求使用不同的水泵机组。

6.高层建筑消防给水方式的选择

消防给水方式的选择是高层建筑物消防系统设计中最重要的环节之一，决定着消防系统的成与败。我国的高层建筑物消防技术的发展越来越成熟，设计师可以选择的给水方式也日益增多。建筑物的消防给水方式一般取决于建筑物的高度，分界点分别为50m、70m、130m和200m。下文将详细分析不同高度建筑物的消防给水方式的不同选择。

6.1不分区给水方式

一般来说，当建筑物的高度低于70m时，消防给水方式为不分区的给水方式，即消火栓给水系统单独为一个分区。这种给水方式会在屋面设置消防水箱和消防水泵，而值得注意的是这个高度所设的消防水泵的扬程一般只有50m-100m，这就是上文所提及到的为什么50m为一个分界点。当建筑物高度超过50m时，接近消防水泵的扬程，这将增加扑灭火灾的不确定性。另一方面，当建筑物高度不超过50时，其消防给水方式大多以系统简单为主，同时设备简洁，对管道的材料和各种设备的耐压性要求较高。因此，在日常的消防设计里，为体现“自救为主，外救为辅”的消防设备安装原则，建筑物高度为50m以下的将会采取不分区的消防给水方式。

6.2分区给水方式

建筑物高度为70m-130m时，可采取有两个竖向分区的分区给水方式。这种给水方式包括串联和并联分区供水两种模式。分区给水方式设备比其他类型的消防给水方式多了竖管设备，因此造价也比其他给水方式高，占地面积变大，大部分建筑物都不采用这种给水方式。但在某些旧式的高层建筑中仍会采用，例如花园酒店等。同时，这种消防给水方式的每个分区的消防水泵单独运行，提高了消防系统的可靠性。分区给水方式分为两大类：减压供水方式和并联供水方式。当建筑高度为70m.130m时，可采用两个竖向分区的消防给水方式或并联分区供水方式。上面提到的两种给水方式是现时我国高层建筑物使用率比较高的峥。以下是减压阀分区给供水方式、式和串联分区供水方式的详细介绍。

6.3联分区供水方式

减压阀给水方式是我国消防给水技术发展得最为迅速的，其设备主要包括室内设立的水箱和消防水泵，消防水泵的扬程一般为100m-170m。这种给水方式能够迅速发展并广为民用是因为这种给水方式所用的水泵机组较少，因此泵房占地面积变小，有利于设计和施工，给水系统也变得简单，便于使用，造价也有所降低。值得一提的是，当使用减压阀替代减压水箱的时候，可以减少建筑面积，节约工程的投资和简化给水系统，因此建筑高度为70m-130m的建筑物比较适宜采取这种供水方式。

6.4并联分区供水方式

这种供水方式的消防水箱主要设于高区和低区，这两个分区的消防水箱都可独立给水，水质要求并没有减压阀分区给水方式那么高，安全性能较好。要注意的是这种供水方式的消防水箱的分区不可超过三个，以免安全系数有所下降，但允许建筑物设置高位水箱。和减压给水方式相比，由于在低区增设了一个消防水箱，設备的占地面积有所增加，造价也提高了”。尽管如此，并联分区供水方式可根据实际情况灵活增减水泵数量，便于设计和安装施工，因此，在日常设计中，这种给水方式也是首选方案之一，多用于建筑高度为当建筑物高度为130m-250m时，消防水泵的扬程容易会过高，安全性能降低，这时高区供水可采用串联分区供水方式。

7.结束语

综上所述，高层建筑结构复杂、火灾载荷大、扑灭难度大以及损失强等危害性，为此这就要求我们必须做好其消防给水系统设计工作。以上仅是本人在实际工作中的一些体会，提出来与同行们共同研讨，有不妥之处敬请批评指正。

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2019-11-01