给排水工程师对于高层建筑给排水消防设计探讨

随着城市建设的快速发展，人民生活水平的日益提高，高层建筑在大中城市乃至小城市如雨后春笋般拔地而起。高层建筑在节约用地、改善城市形象和提高人们生活质量等方面发挥了重要作用。但同时高层民用建筑具有的火灾蔓延快、人员疏散难、扑救难度大等特点，给消防工作带来了一定的难度。对立足于自救的高层民用建筑来说，直接作用于灭火的消防给水设施尤为重要。在高层建筑火灾中，是否有足够的水压不间断地送到水枪阵地上，直接关系到火灾扑救的成败。

一、高层建筑消防给水设计要求

建筑高度超过消防车有效的灭火高度，即高度为10层及10层以上的住宅和建筑高度超过24m以上的其他民用建筑和工业建筑，主要靠室内消防给水设备扑救火灾的消防给水系统称为高层建筑消防给水系统。

1、高层建筑消防给水受建筑高度影响：当24m250m时，建筑设计中应采用特殊的防火措施，并提交国家消防主管部门论证。

2、高层建筑消防应立足于室内自救。

3、灭火剂以水为主，其他灭火剂为辅。

4、严格执行国家和地方现行的消防与条例。

二、高层建筑给排水消防设计探讨

1、消防水池的设置问题

在日常设计中, 经常将消防水池设计为生活、消防用水合用水池, 这样做的目的之一就是为了避免消防用水常年不用而变质, 特别是在生活、消防用水量接近时,水池内的水不断循环更新, 以保障其水质。但对于高层建筑来说, 特别是一些功能复杂的一类高层和超高层建筑, 由于其消防水系统存在多种形式( 消火栓、自动喷淋、水幕系统等), 且系统用水量大, 此时水池内生活用水远小于消防储水量, 即使采取一些诸如进出水管对置、设置导流墙的措施, 仍无法保障水质。设想如采取一些建筑及路面清洁、园林灌溉、水景布置等非生活用水取自消防水池, 从而在避免消防水池内为“死水”的情况下, 将生活、消防水池分设应是理想做法。

2、消火栓布置问题

在高层建筑室内消火栓系统设计中,确定消火栓间距( 或消火栓位置),目前依据的是《高层民用建筑设计防火规范》 (以下简称《高规》)第7.4.6.1条, 即消火栓间距应保证同层任何部位有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。而同时《高规》第7.4.6.3 条又规定:“消火栓的间距应由计算确定, 且高层建筑不应大于3 0 m , 裙房不应大于5 0 m ”。首先要明确通常所称的“裙楼”与“裙房”是两个不同的概念, 前者指建筑物最下面的若干层( 建筑高度≤ 24m),后者被定义为“与高层建筑相连的建筑高度≤ 2 4 m的附属建筑”从目前实际使用情况看, 多数高层建筑裙房与主体连通, 使用功能多为商场、餐饮、娱乐等营业用房, 由于其平面布局复杂, 可燃物多, 电器线路复杂、火灾荷载较大, 其建筑内部消火栓间距设计为50m 是不太适宜的, 如果机械地执行《高规》第7 . 4 . 6 . 3 条, 笔者认为是不妥的, 而应严格按照《高规》第7.4.6.1 条的要求,并充分考虑平面功能布局及内部隔断的影响, 通过认真计算确定消火栓的间距。

3、高位消防水箱储水量的设计问题

《高规》第7.4.7.1 条规定“高位消防水箱的消防储水量, 一类公共建筑不应小于1 8 m 3 ”。现行规范并没有明确消防水箱中消防储水量为一个1 8 m 3 还是两个1 8 m 3,在实际设计中, 也理解为1 0 m i n 消防用水量。因此, 当建筑物内应设消火栓系统和自动喷水灭火系统时, 高位消防水箱的储水量常为3 6 m 3 的情况。在此, 应做以下分析: 初起火灾时, 如有人在场, 就能够及时发现而使用灭火器或消火栓灭火从而快速扑灭初起火灾, 自动喷水灭火系统一般不会动作。

同时, 在初起火灾的5 m i n ～1 0 m i n 内( 消防队到场前) 也一般只有2 ～3 股水柱灭火, 而不是6 ～8 股水柱同时灭火。如果初起火灾发生时无人在场, 那么自动喷水灭火系统将动作, 并且只要有一只喷头动作,系统压力开关将在6 0 s 内动作发出电信号并反馈到控制中心, 联动喷淋泵启动, 即使有几只喷头动作, 1 8 m 3 的储水量也只动用约1 / 3 。再者, 如果自动喷水灭火系统没能控制住初起火灾而形成火灾蔓延, 当消防队到场, 就会直接启动消防泵供水, 此时高位消防水箱中仍有相当的储水量。从初起火灾发生至消防队到场前的时间段内( 约5min～10min),消防泵如果没有启动,当高位消防水箱的储水量下降到消防储水量时, 生活泵就会启动并连续补水, 且基本上只供消防用水( 因水位可能在消防储水量下, 生活出水管无水可出),也就是说10min内消防用水量的供应不止是1 8 m 3 。

4、消防给水系统的形成

对高层建筑消防栓给水系统形式的选择, 首先我们应保证系统的安全可靠性, 其次应尽量选用经济合理的供水形式。按服务范围分: 独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统建议应尽量采用区域集中的给水系统。就如上述所讲: 邻近高层建筑共用消防水池, 但这往往得不到推广。主要原因是各开发商不能协调好, 这就要求有关部门能够牵头, 共同解决管理及费用问题, 使各方面都能接受。按高度来分:分区供水与不分区供水。当消火栓栓口的静水压力不大于0.8MPa 时,采用不分区供水形式, 当消火栓栓口的静水压力小于0.8MPa时, 采用分区供水形式。建议采用减压阀分区的供水方式: 系统简单、造价低、管理方便此种供水方式, 此种方式可以保证经济安全要求, 维护管理方便。

5、防止消防水泵超压

《高规》对不同性质的建筑物消防用水流量作了详细的规定。但是实际上, 在初期火灾时, 火势不会太大, 只需动用着火点附近的一、二支水枪进行灭火即可。而消防水泵的选择是以整个建筑物消防设计用水流量和满足最不利点消火栓所需水压为条件。所以在火灾初期消火栓的实际出水量往往小于消防水泵的设计出水流量。根据水泵的扬程( H )与流量( Q ) 的函数关系可知, 水泵的扬程将会随流量的减小而增高, 形成消防水泵的超压。另外在火灾被扑灭, 消火栓刚刚被关闭时, 或者在检验屋顶消火栓时, 都会由于流量过小而产生消防水泵的超压。消防水泵的超压给灭火工作带来许多困难。如消火栓口压力过高使消防人员难以拿稳水枪, 无法对准火点灭火。另外由于消防管网压力过大, 使管道接头、阀门、消火栓等配件容易损坏, 产生渗漏甚至会使管道或水龙带破裂而使消防工作难以继续进行。所以超压问题应引起我们重视。解决消防水泵的超压问题, 应掌握“变量不变压”的原则, 可采取具体可采取多台水泵分层控制. 水泵台数以建筑设计消防总水量来决定。每台水泵以两支水枪的出水流量(10L/S)为基数, 以满足初期火灾消防用水流量不大的需要。

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