高层建筑消防给排水设计方法分析

2021-08-12友谊国际工程咨询股份有限公司

门窗 2021年2期

刘铨友谊国际工程咨询股份有限公司

1 前言

给排水系统是建筑工程必不可少的组成部分，为保证建筑安全、适用、经济运行，对给排水设计提出了更高的要求。其中，建筑消防给排水设计情况直接关系到建筑防火安全，必须予以高度重视，本文主要围绕此展开详细分析。

2 高层建筑给排水消防设计要求

随着我国建筑设计高度的不断增加，人们的建筑消防安全意识也得到不断加强。对于设计人员来说，不同高度的建筑物往往对于消防给排水设计有着不同的要求，具体如下：①建筑高度为24m～50m，应着重重视登高消防车灭火设计；②建筑高度为50m以上，应着重重视室内消防设计；③建筑高度超过100m，需上报消防主管部门进行建筑消防给排水设计的重点研究。

总的来说，无论建筑高度如何，设计人员都要重视建筑内部的消防给排水设计，最大限度降低事故发生的概率。

3 高层建筑给排水消防设计方法

3.1 消防供水设计

高层建筑消防给水设计中，用水量设计是必须慎重考虑的因素，需以建筑实际情况对供水量进行准确计算，关键是选取准确的火灾延续时间及室内外消防水量。消防水源选取方面，需全面掌握项目附近的市政水管网及天然水源情况，确保消防用水水量、水质安全的情况下，经济合理地选择消防水源。此外，高层建筑消防给水系统一般需设置高位消防水箱和水泵接合器，保证水管网处在准工作状态及特殊工作状态时，满足高层建筑整体消防供水需求。

3.2 消防水池设计

①对市政供水水管网的供水能力进行有效衡量，确保在出现火灾时，消防水池可在不间断补水的基础上，将消防水池的容积合理减小，减小地下室消防水池面积，达到提高综合效益的效果。②设置消防水池，将其火灾时所需的、具体的总水量和补水量间的差值准确计算出来，进而科学确定消防水池的容积。③体量较小的、相邻的两个以高层建筑为主的小区，可结合实际情况而采用同一套消防给水系统。

3.3 消防泵房设计

在对消防泵房进行设计时，必须注意以下方面：①提高对消防水泵选择重视程度，合理选择水泵运行方式，在保障水泵系统运行要求的同时，尽量选择功率小的水泵。②通过研究水泵特性曲线，提高水泵运行效率，采用消防水泵防超压设计，确保水泵运行安全。③在消防泵房设计上，应预留控制箱摆放位置，加强对电气设计的协调，确保消防泵房、火灾报警系统能正常运行。

3.4 消火栓设计

高层建筑消火栓系统设计中，消火栓分区标准是控制消火栓口静水压力不超过1.00MPa，一旦超出该数值则需进行分区给水，主要有串联、并联这两种方法。其中，串联分区具有扬程低、使用功率小等优点，对管材耐压等级要求较低；并联分区具有不同分区互相独立，互不干扰等优点，安全性能较高，两个分区可一同使用同一消火栓加压泵，其优点在于占地面积小，电能消耗小且资金投入不大等。在实际设计过程中，要求设计人员能够结合具体设计要求确定相应的分区方法。此外，小区等多栋建筑共用供水系统的情况，要注意整个小区消火栓分区的协调性问题。

高层建筑给排水消防设计过程中，要求合理设置消防水管网，一旦出现火灾，也要确保能够正常供应消防用水。高层建筑主要采用环状设置方法，而一些高层建筑面积较大的情况下，因为每个方向均已布设消火栓立管与消火栓，因此开展消防工作时，要求连接顶层和底层的消防干管为水平环路，对于竖向就要求利用立管来连接为竖直的环路，以此大大提高消防供水的安全系数。一些条形建筑在开展消防设计时，只要求连接立管为竖直的环路便可，无须一味地采取同类环状水管网。

3.5 自动喷水灭火系统设计

自动喷水灭火系统是高层建筑给排水消防设计中的关键环节，必须注意以下几个方面：①按建筑消防的相关规定，确定喷淋头安装位置与数量，安装完成后必须进行相关试验，确保自动喷淋灭火系统正常运行。②正确选择喷头类型，喷头包括易熔合金闭合式喷头与玻璃球闭式喷头两种类型，其中易熔合金喷头主要是运用金属低熔解的特征支撑，一旦外界温度一旦超过特定数值，喷头就会进行喷水；玻璃球闭式喷头一旦温度达到特定数值便会爆炸，到时喷水口阀门脱落，喷水口就会喷水。③喷淋头水管入口进行减压设计，综合给水管布设、高度等因素，对水泵扬程进行准确计算，确定配水干管与喷淋系统连接处的压力。若是压力过大则需安装减静压装置，避免损坏喷淋头。④对喷淋头末端试水装置进行设计，末端试水装置需按同一报警阀组所服务喷头最小的流量确定，对末端试水装置出水量进行规范检测，是否满足自动起泵的要求；末端试水装置排水采用间接排放的方式对进行设计，预防水道气体进入室内。⑤科学确定泄水阀与泄水连接管，按规范需要在水流指示器后最低部位设置泄水阀，同时根据相应的标准来设计其管径，一般消防泄水管管径比相连的消防管管径小。

3.6 消防排水设计

通过对排水量评估，选择合适的排水管规格，若是排水管布设与其他管道交叉，则需按有压管避让无压管，给水管与风管紧贴并在排水管下方，在电气管道下方绕行的原则设计。地下室是高层建筑消防排水设计的重点位置，一般采用平时排水泵兼做消防排水泵方式，将地下室中消防排水及时、有效的排出。消防电梯井底排水设置在消防电梯井基坑附近，做好基坑和集水池间的排水管预埋设计。

消防排水系统中配备备用泵，在电梯门口设计挡水设施，并对消防电源进行防水保护，对消防排水泵进行安全保护设计，预防电机短路而使排水系统瘫痪，确保电梯系统较高排水效率以及运行的安全性。地上消防排水应注意对于消防重点区域应设计专用排水管道，并确保其运行有较好的独立性，同时按消防分区设计独立排水系统，避免排水互流而引起楼层渗水等问题。此外，对阳台雨水管等能帮助消防排水的管道进行返溢设计。

4 工程案例

4.1 工程概况

本项目为一类高层公建，地上21层（含裙房4层）、地下4层，建筑高95.1m；地块面积1hm2，总建筑面积98000m2。项目对机电专业的设计和服务要求、设备的配套程度等要求较高，给排水及消防系统的设计既要确保业主在日后使用中舒适性和便捷性的需求，又要满足国标规范的各项要求下力求做到节能减排，坚持可持续发展和贯彻绿色建筑理念。

4.2 给排水消防设计

4.2.1 室外消火栓系统

室外消火栓系统采用低压制、环状供水。室外配置地上室外消火栓，布置于建筑消防扑救面和地下室出入口附近，并综合保证与水泵接合器在15m～40m的范围内对应。

4.2.2 室内消火栓系统

室内消火栓系统采用临时高压制，由2台室内消火栓（互为备用）从消防水池吸水后加压提供。室内消火栓系统管道竖向及水平成环状布置，系统竖向垂直分为高、低2个区，地下4层～地上4层为低区、地上5层～21层为高区。

低区消防供水管道在消防泵房设置减压阀组，减压后提供低区消防用水，动压＞0.5MPa楼层的栓使用减压稳压消火栓，减压后消火栓栓口动压压力为0.35MPa～0.5MPa。消火栓系统高、低区均设置3套水泵接合器。屋顶高位消防水箱补水由生活给水系统提供。消防水箱出水管经增压稳压设备后与21层的水平干管相连，同时在出水管上设置流量开关。由于地下4层大部分为人防区域，人防设计要求尽量减少管道穿越人防围护结构的数量，在考虑低区消火栓管道布置时，既要保证地下室各层消火栓能够环状供水，又要尽可能地避免管道穿越人防区域，同时还要兼顾设计的经济性，减少不必要的管材浪费。

因此在考虑低区室内消火栓系统管道布置时，设计成如下形式：在地上4层顶部布置水平环状干管与裙房部分的各消火栓立管相连；地下1层布置和地下3层的水平环管分别连接地上和地下部分的各消火栓立管；地下4层（含人防区域层）单独布置水平环管，该层消火栓单独从环状管道上接出。

4.2.3 自动喷水灭火系统

（1）喷淋系统设计参数。采用临时高压制湿式系统，汽车库及裙房商业为中危II级，喷水强度8L/（min·m2）、作用面积160m2，设计水量27.7L/s；办公及其他部位为中危I级，喷水强度6L/（min·m2）、作用面积160m2，设计水量20.8L/s；裙房区域净空高度＞8m的中庭加强设计喷水强度，当净空高度＞8m且≤12m时其值为12L/（min·m2）、作用面积160m2，设计水量41.6L/s；塔楼19层的银行展示厅处净空高度＞12m且≤18m，设计喷水强度15L/（min·m2）、作用面积160m2，设计水量52L/s；在1层净空高度＞18m的营业大堂区域布置大空间智能主动喷水灭火装置（由喷淋泵直接供水），保护范围二股5L/s到位，设计水量10L/s。喷淋水泵按可能出现的最大流量（52L/s）选取。

（2）喷头及管道布置。在地下停车库布置喷头时，考虑地下室结构梁的位置和停车车位，采用沿车道布置喷淋干管，在车位处伸入支管布置喷头的方式，保证每车位上方至少有1只喷头保护。在地下4层人防区域布置喷头和管道时，应尽量避免管道穿越人防墙。解决方法：地下4层同一防火分区内的2个人防单元先各自独立布置喷淋系统，后用1根喷淋主干管连接这两处喷淋系统，管道最少可穿越一次人防墙体。根据自动喷淋设计规范，报警阀后的喷淋管道上安装的阀门不可采用普通阀门而需要采用电信号阀。本项目设计采用密闭套管结合法兰盲板使用的方式，战时可拆除法兰间的连接短管，改用法兰盲板封堵管道（图1）。