综述建筑消防给排水设计

李忠庆

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑迅速发展，由于高层建筑体量大、功能多，火灾损失大，为了保证人民生命财产的安全，消防设施在整个建筑中起着至关重要的作用。本文就高层建筑消防系统设计进行初步的分析。

关键词：高层建筑；消火栓系统；自动喷淋系统；水喷雾系统；增压稳压

前言

高层建筑由于楼层高、构造复杂、人员集中，一旦发生火灾，容易造成重大人员伤亡与经济损失。因此，高层建筑设计必须遵循国家的有关方针、政策及消防管理部门的有关标准和规范规定，针对保护对象发生火灾的特点，一切从实际出发，以安全适用、技术先进、经济合理为前提，采用安全可靠的消防措施，做到“防火于未燃”。以下对高层建筑室内常设置的各消防系统进行简要分析。

1室内消火栓系统

根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）（以下简称《高规》）的有关规定，消防给水系统由消防水源、水箱（屋顶及分区减压水箱）、水泵、控制室、消防管网和消火栓等几部分组成。确保高层建筑灭火时的给水需要尤其是确保消防水源十分重要。在高层住宅消防设计上，应立足于以室内消防给水系统自救为主要灭火方式，所以在高层建筑群应采用区域集中或临时高压消防给水系统。高层建筑设置的消防水箱，应满足室内最不利点灭火时的水压与水量需要，否则应设气压给水，稳压泵等增压设施。对高层建筑消防设计宜注意以下几点：

1.1消防水泵的选择

水泵是消防系统运转的核心，应选取经国家消防产品质量监督机构检验合格的消防水泵，这类水泵启动灵敏、抗超载能力强，当0流量时压力不应超过系统设置压力的140%，可以保护管网不受超压而至损；当流量为水泵额定流量的150%时，压力不应低于水泵额定压力的65%，可以较好的保证灭火效果。在设计时还应注意，对于消防泵组应设置自动巡检装置，每台消防泵的巡检周期可设定为7～10d。对并联分区的消火栓给水系统，因消火栓系统设计水量一致，可考虑采用双出口消防泵，避免了设两套消火栓泵时，火灾发生在上下分区间时要开启两套消火栓泵而增大配电功率和控制难度的情况；同时避免设置减压阀时减压阎长期不用后开启不灵活影响消火栓供水的情况。

1.2消防管网的布置

为了保证供水安全性及水压均衡性，消火栓系统应布置成环状管网。对于室内区域，由于各层所布置消火栓和消防立管位置基本一致，因此我们可将各区底层与顶层的消防干管均连成水平环路，立面叉形成以立管相连的竖直环路，这种立体管网对消防供水最为均衡和安全。

1.3消防水喉的设置

高层建筑消防立足自救，建议扩大消防水喉设置以保证刚发生火灾时可供本楼的使用者快速灭火使用。其特点是操作简便，拿起来就可以用，对扑灭早期火灾非常有效。室内消火栓系统应设置消防水喉，这点需引起设计人员和使用者的重视。

2自动喷淋灭火系统

自动喷淋系统由于系统简单、维护方便、造价经济、灭火快速、高效而越来越受到世界各国的青睐。在自动喷淋灭火系统的设计中，室内消火栓给水管网与自动喷水灭火设备的管网宜分开设置，如有困难则应在报警阀前分开设置。因为自动喷水和消火栓合用消防泵，采用一用一备，仅用1台大泵供应自动喷水和消火栓的流量可达80L/s以上，而初期火灾只需动用火灾层距着火点较近的2支水枪（或少数喷头）进行灭火，实际所需消防用水量仅为10L/s，远少于消防泵的设计出水量，水泵扬程相应急剧增高，消防泵便产生超压。而消防泵超压会增大灭火难度，使管道接头、阀门、消火栓、噴头等配件产生损坏而渗漏，也可能引起管道爆裂而直接影响灭火效果。为此，规范规定室内消火栓系统和自动喷水系统给水管网宜分开设置。对于高层住宅，为了最大可能地减少火灾损失，控制火灾蔓延，可以在住宅的厨房和入户门附近设置简易自动喷淋系统。以下是对自动喷淋灭火系统的几点建议：

2.1系统选型

自喷系统一定要根据楼层各个区域的建筑特点来确定采用什么样的系统。如在酒店客房区、商务区等可以采用湿式系统；对于系统处于准工作状态时严禁管道漏水误喷的场所，如一些灯光配电间等就可采用预作用系统；在采暖区，对于车库入口处等区域，到了冬季喷淋管道有可能冻结，则可采用干式或预作用系统（如表1）。

2.2报警阀组前的供水干管布置

报警阀是喷淋系统的核心部件，主要作用是接收报警信号并启动相应的消防水泵进行供水灭火。可在无人操作的情况下自动启动喷水灭火，有效的扑救初期火灾。在设计时应重视对其供水的可靠性。报警阀组前的供水干管布置成环状可以保证供水的安全程度，平衡管网压力。

2.3放水点的设置

在喷淋系统设计时，原则上是在每一个防火分区内的喷淋管网最不利点处设置一个末端试水阀，并且管道设置坡度以利排气和检修时放空，由于高层建筑在各层的吊顶内均敷设了大量的机电管线，所以在实际施工时难免会发生各类管道冲突的情况。解决方法基本上是本着压力管让重力管、小管让风管的原则处理的。因而喷淋管往往会被动的避让返弯，最终，在系统验收和使用时就会发现管网内的水很难放空。在设计时应注意在一个防火分区的喷淋管网中多设置几个放水点，有利于大面积的喷淋管网进行系统放空。将放水点尽量设置在卫生间、清洗间之内，增加系统放空的可能性，以便于喷淋管网的维护和保养。

2.4自动喷淋灭火系统喷头选型

自动喷水灭火系统能否正常发挥作用取决于喷头的合理选型和布置，设计中应根据高层建筑的不同功能或部位选择不同温度等级的喷头。由于喷头的实际动作温度，一般高于喷头使用环境的最高温度30℃左右，因此，在施工中要避免错误地选择过高的温度级。同时，在设计中根据不同场所特点选用不同喷头时应当考虑喷头所需水量、水压情况进行管网压力调节，比如在设计宾馆等建筑时，对宾馆客房经常使用边墙扩展型喷头，走道、玄关处采用吊顶型喷头；边墙扩展型型喷头所需压力往往大于0.2MPa，而普通吊顶型喷头仅需0.1MPa，对此应当在在本层水流指示器后接出2趟自喷供水管分别供边墙扩展型喷头和普通吊顶型喷头，并在接普通喷头的自喷管路起端设减压孔板进行减压。以免消防泵池储水量难以满足要求。

3水喷雾灭火系统

根据《高规》，高层建筑内的燃油、燃气锅炉房、可燃油油浸电力变压器室、多有开关室、充可燃油的高压电容器室、自备发电机房等有较大的火灾危险性，考虑其火灾特点，可采用水喷雾灭火系统。

3.1系统的作用

（1）灭火：固体火灾、闪电高于60度的液体火灾、电气火灾。

（2）防护冷却：可燃气体和甲乙丙类液体的生产储存装置或装卸设施。对于高层建筑而言，主要考虑其灭火功效，应用于高层建筑内的燃油、燃气锅炉房、可燃油油浸电力变压器室、自备发电机房等场所。

3.2系统组成

水喷雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相似，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器和水喷雾喷头组成。水喷雾喷头一般可分为中速水喷雾喷头和高速水喷雾喷头。雨淋阀的控制可为湿式控制、干式控制和电气控制三种。水噴雾灭火系统则应具有自动控制、手动控制和应急控制三种启动方式。

3.3喷头的选择

国内生产的水喷雾喷头有中速和高速水喷雾喷头有两种。中速喷头用于防护冷却，水滴粒径0.4-0.7mm，高速喷头用于灭火，水滴粒径为0.3-0.4mm。对于高层建筑来说，使用水喷雾灭火系统的场所主要应用水喷雾系统地灭火功效，因此采用高速喷头或细水雾喷头、以保证水雾的粒径保证灭火的功效。

3.4工作压力

我国现行的《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50129-95）规定，当用于灭火时，水雾喷头的工作压力不应小于0.35MPa，用于防护冷却时水雾喷头的工作压力不应小于0.2Mpa。

3.5系统设计要点

根据保护场所，结合《水喷雾灭火系统设计规范》规定的喷雾强度、系统响应时间选择合适的喷头，同时、根据喷头雾化角和被保护物体的表面积布置水雾喷头和系统管网，保证对保护物体在水雾喷头有效射程内的全覆盖，计算各节点流量并算出系统总流量和供水压力，选择供水设备。设计要点：①喷头的选择和布置。②对保护物体的全覆盖。③消防水池的容量应当考虑水喷雾系统用水量。④稳压装置。⑤火灾探测系统、自动控制系统（如闭式喷头传动控制系统）和手动控制系统的配套设置。

4高层建筑消防系统的增压稳压设施

高层建筑消防系统所需压力高，通常市政管网压力难以满足消防压力要求，故通常做临时高压给水系统，设消防水池及消防水泵房，并设高位水箱。当发生火灾时，首先由建筑物最高部位的消防水箱（或增压设施）提供消防用水量，同时，通过启泵按钮、水流指示器、报警阀等设备发出信号到控制器，由控制器或水泵房值班人员启动消防水泵，以满足消防用水的水量和压力要求。高位消防水箱应满足室内最不利点灭火设备（消火栓、自动喷水灭火系统喷头、水幕喷头等）的水压和水量要求，如不能满足，应设气压给水、稳压泵等增压设施。

增压设施的目的主要是在火灾初起时，消防水泵启动前，满足消火栓和自动喷水灭火系统的水压要求。对增压水泵，其出水量应满足一个消火栓用水量或一个自动喷水灭火系统喷头的用水量，增压稳压设备的工作原理，根据《高规》7.4.7.2，高层建筑高位消防水箱的设置高度不能满足消防系统（消火栓和自动喷水系统等）的相关静压要求时，应设增压设施。增压、稳压设施在《高规》条文并无气压水罐必须配置的规定，但无气压罐，稳压设施启动频繁、容易损坏。因此，目前的增压设施主要采用气压罐增压稳压设施联合工作的形式，利用气压水罐所设定的各工况运行压力，控制水泵运行工况，始终保证消防给水管道系统最不利点消防所需压力，同时亦保证气压水罐内始终储有30s消防水量，满足火警后30s消防水泵启动时间的要求。对气压给水设备的气压水罐，其调节水容量应满足大泵启动到正常运转时的用水量。对消火栓系统，为两支水枪的用水量，即2*5*30=300L；对自动喷水给水系统，为5个喷头30S的用水量，即5*1*30=150L；合用系统，气压罐调节水容量为450L。

5结语

综上所述，随着建筑行业的不断发展，建筑的模式也发生着不断的变化。因此，在民用建筑消防给排水的设计中，也应该不断的完善设计的方案，跟上社会进步的步伐，从而有效的保证建筑的安全。