高层建筑消防给水设计关键技术的应用.pdf

技术协作信息2023（6）总第 1487 期一、高层建筑消防给水系统要求（一）高层建筑消防给水系统的选择可以将消防给水系统分成两种，第一种是区域共用的系统，第二种是独立系统。集中类型的给水系统会有效地集中消防水池、泵等相关设施，从室外利用消防管网，将其与建筑单体管网连接在一起，并根据实际情况进行分配。该模式的优势在于：区域共用一套系统，更加便于进行管理，进一步降低投资成本；缺点在于：若区域比较大，过长的管路导致更大的水头损失，从而提高整个系统的压力及水泵扬程，漏损量大。第二类独立消防给水系统相比于前者来说，在每个建筑中都设置了独立的消防水池和管网，其优势在于获得了更高的安全性，缺点是需要使用比较多的设备，增加了造价，并且需要将其进行分散布置，这对于日常管理维护来说无疑是增加了工作难度。现阶段，区域共用一套系统比较常见。对于大型跨越市政道路或者河流等的小区（厂区、商业区），同步考虑节约投资及穿越市政道路和河流等的设置要求、技术要求，宜在大型小区内，分地块做消防系统。（二）高层建筑消防给水系统要求因顶层比较高，最高层所要求的消防供水压力非常大，故需水泵的扬程比较大。为防止底部楼层的水压超压，需要进行消防分区，并在局部承压部分增设减压阀、减压孔板等，确保各分区消防给水压力值满足相关消防规范要求。由于管道内水压比较大，故需采用承压能力较大的管材。高层建筑消防给水应设一整套系统：高位消防水箱按规范要求选取有效容积，满足初期火灾用水要求；消防水池有效容积应满足区域内灭火时，火灾延续时间内消防用水量最大的建筑要求；消防泵流量和扬程应满足消防灭火用水的水量、水压要求；同时还要考虑相关的水泵接合器、室外消火栓、消防车取水口等设施。二、高层建筑消防给水设计要点（一）消防泵房和消防水箱的设计在设计消防给水系统时，比较重要的设计环节就是消防泵房，相当于消防系统的心脏，该部分主要作用就是能够为灭火提供充足的水量和水压。该环节的设计重点在于科学地设计消防水池有效容积。如果高层建筑发生了火灾，其消防用水量会很大，火灾延续时间会很长，故需消防水池储存火灾延续时间内的消防用水，若火灾的同时有充分可靠的补水，则可去除相应的补水量。消防水池最低有效水位还要根据消防泵的情况确定，对于卧式消防水泵，消防水池满足自灌式启泵的最低水位应高于泵壳顶部放气孔。对于立式消防水泵，消防水池满足自灌式启泵的最低水位应高于水泵出水管中心线。同步考虑消防水池进水管的水位、高报警水位、溢流水位、空气流通空间及检修口，满足规范要求的同时，最大限度地利用空间，减少造价。储存足够量的水，在建筑发生火灾后，消防泵能够长时间的持续运行，为灭火提供源源不断的水。另外，组成消防水池的重要设施还有导流墙、吸水槽等，要从实际情况出发对其进行科学的设计，使设计得到进一步的优化，使设计效果达到最优组合。（二）消防稳压泵的设计在消防给水系统中，消火栓、自动喷淋系统的原理都是一样的，都利用了变化的消防管网的静水压力来达到自动控制标准，要保证其静水压力就需要充分地利用水位高差来实现。该建筑设计中，当设置的高位消防水箱达不到静水压力的要求时，此时就需要设置相应的消防稳压设施，稳压泵能够有效地调节整个高层建筑消防给水设计关键技术的应用张俊峰铭扬工程设计集团有限公司阜阳分公司摘要：文章主要围绕着高层建筑的特点展开论述，系统地分析了高层建筑的消防给水设计现状，并对其消防系统提出了相关的要求，通过将工程实例进行有机结合，总结出几点行之有效的设计核心要点，旨在将整体建筑的消防给水设计得更加实用，提升其合理性，从而使高层建筑的基础条件更加的安全和可靠，进而使建筑质量得到进一步的提升。关键词：高层建筑，消防给水设计技术探讨与推广窑窑技术协作信息2023（6）总第 1487 期给水管网的压力，这样能够有效地保障管道充满水，并且达到一定的静水压力。稳压泵可以通过几个压力控制点连接压力继电器，从而全面地实现自动控制，但是在实际运行过程中，由于存在相关因素的影响，如果频繁启动稳压泵，不仅容易损坏泵，而且不利于整个管网系统的正常运行，因此，稳压泵通常情况下都会配有相应的小型气压罐进行使用。通常情况气压罐内有四个控制压力的点，当罐内的压力达到 PS2时，那么说明消防给水管网处于高压工作状态；如果管网发生了渗漏引发了泄压情况，罐内压力降至 PS1时，就会将稳压泵自动启动，同时向气压罐进行相应的补水，直至罐内压力再次的增加至 PS2 时，稳压泵才停止运行。如果建筑发生火灾，相关的灭火设备就会出水，就会进一步降低气压罐内的储水量，同时压力也会相应地下降，当降至 PS1 时，就会启动稳压泵；随着气压罐内随着水不断地减少，当下降至 P2 时，就会自动启动消防水泵并同时向管网内进行供水，稳压泵随之停止运行作。由此可知，稳压泵的主要作用就是对消防管网的静水压力进行维持，当发生火灾后，随着管网内压力的降低，自动控制的压力开关就能够实现消防稳压泵的自动启动。（三）室内外消火栓系统设计先根据建筑性质，规模等技术参数，根据相关规范，查询其室内、室外消火栓设计水量和火灾延续时间。在消防设计中，确定消火栓数量和位置是该设计环节的重点，能够直接影响到消防系统是否能够正常运行。高层建筑室内消火栓的布置应满足两股水柱到达室内任何部位，设备间也应布置消火栓、水带应考虑折减，不同的楼层应考虑放在同一位置。若消火栓系统工作压力超过 2.4MPa，或者消火栓栓口压力超过1.0MPa，则应进行分区。同时消火栓栓口动压超过0.5MPa 的部位，设减压稳压型消火栓或者减压孔板。室外消火栓有效采用两路不同的满足室外消防水压的市政给水管网，若不满足，则室外消防用水也应储存 在 消 防 水 池 中。室 外 消 火 栓 的 供 水 量 宜 按10L/s15L/s 计算，其布置既要考虑保护半径不超过150 米、间距不大于 120 米，也要考虑单体楼本身的室外消防设计水量的要求，合理布置消火栓的个数和位置。水泵接合器与室外消火栓的间距宜取 15 米 40米，同时靠近同一室外消火栓的水泵接合器数量不宜过多。（四）自动喷水灭火系统的设计根据建筑设计防火规范 GB50016-2014（2018年版），个别建筑需进行自动喷淋灭火系统的设计。同样，根据喷淋规范的要求，根据建筑类型、规模、查询其火灾危险等级，根据最大净空高度等，确定其喷水强度、作用面积、火灾延续时间、喷头间距、流量系数、系统流量等参数。喷淋系统可与室内消火栓系统共用消防水箱、消防水池，设独立喷淋泵和水泵接合器。自动喷淋系统报警阀处工作压力大于 1.60MPa 或者喷头处的工作压力大于 1.2MPa 时，需进行分区供水。喷淋管道的管径和系统设计流量，应根据计算得出。喷淋系统每根立管最不利处设末端试水装置，其余每层设试水阀。（五）配电室气体灭火系统的设计高层建筑的配电间，一般设置于地下室，由于其特殊性能，不能用水灭火，故采用其他灭火系统，工程常见为七氟丙烷气体灭火系统。系统具有自动、手动两种控制方式。防护区宜以单个封闭空间划分，同一区间吊顶层和地板层下须同时保护时，可合为一个防护区。为保证防护区能够满足气体灭火要求，防护区与相邻房间或相邻防护区之间的吊顶和地板必须隔断，应保证防护区是一个密闭的空间。为保证灭火的可靠性，在灭火系统释放灭火剂前或同时，应保证必要的联动操作，即灭火系统在发出灭火指令时，由控制系统发出联动指令，切断电源、关闭或停止一切影响灭火效果的设备。灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上保护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部，并应直通室外。设有气体灭火系统的场所，宜配置空气呼吸器。（六）其他消防系统的设计根据建筑布置，若有中庭则宜设自动消防炮系统；若有防护冷却要求，则设防护水幕等；其余视建筑及规范要求，在相应区域选取泡沫、细水雾等各种对应的消防系统。（七）灭火器的设计灭火器作为最方便、轻便的灭火设施，适合普通人使用。根据建筑类型、规模等，确定火灾类型、危险等级，从而选择并布置一定数量和型号的灭火器。灭火器应设置在位置明显和便于取用的地点，且不得影响安全疏散。灭火器箱上应设有醒目的“灭火器”或“火警 119”标志，灭火器箱箱盖上设有醒目的简明扼要的灭火器操作方法。三、实例分析（一）工程概况文章选取了某高层建筑作为研究实例来进行讲解，该建筑位于安徽省阜阳市，是住宅楼、商业楼、配套及幼儿园等组成的小区，小区总建筑面积 190 000m2，含17 栋高层住宅、1 栋三层幼儿园、4 栋多层沿街商业楼，并设有地下室，该地下室为平战结合类型，平时用技术探讨与推广窑窑技术协作信息2023（6）总第 1487 期于地下停车库，战时可以作为人防使用。（二）给排水消防系统设计1.消防水源与水泵扬程的设计。本工程室外消防用水由两路市政管网供水，水压约为 0.20MPa。从两路不同的市政给水管网上各引一根 DN200 球墨铸铁给水管，小区内环状布置。室内消防用水由消防水池经消防水泵加压供水，消防水池有效容积 288T，设置于地下室。消防泵房内，室内消火栓泵型号参数为：XBD14.5/25G-L Q=25L/s H=1.45MPa N=75kW，自动喷淋泵型号参数为 XBD6.0/30G-L Q=30L/s H=0.60MPaN=37kW。室内消火栓增压稳压设备：配用水泵；流量Q=3L/s，扬程 H=1.09MPa，功率 N=5.5kW（一用一备）；P1=1.00MPa（启稳压泵），P2=1.17MPa（停稳压泵），P=0.90MPa（启消防泵）；气压罐型号：SQL10000.6，有效容积 220L。喷淋系统因静压满足要求，无需设增压稳压设备。消防水箱设置于最高楼 15#楼（27 层）的屋面，其有效容积为 18T。消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关，或报警阀压力开关等开关信号直接自动启动消防水泵。流量开关、压力开关引入消防水泵控制柜内。消防水泵应能手动启停和自动启动。消防水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启泵状态；消防水泵不应设置自动停泵的控制功能，停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定。所有消防水泵均可实现一用一备自动切换及双电源自动切换。消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能，并应保证在控制柜内的控制线路发生故障时由有管理权限的人员在紧急时启动消防水泵。机械应急启动时，应确保消防水泵在报警后 5.0min 内正常工作。2.室内外消火栓的设计。室外消火栓用水量25L/S，火灾延续时间 2h，利用市政给水管网供水。从两路不同的市政给水管网上各引一根 DN200 球墨铸铁给水管，小区内环状布置。设置若干个室外消火栓，消火栓设于路边绿化带中，离道路侧最近距离不大于2.0m。所有室外消火栓、消防阀门、水泵接合器设置地点均设置明显的永久性固定标志。室外消火栓选用地上 式 消 火 栓，布 置 间 距 不 大 于 120m。型 号：SS150/65-1.0。室外消火栓的连接管径为 DN100。室内消火栓用水量为 20L/S，火灾延续时间 2h。地块内所有建筑都设置室内消火栓系统，其中建筑高度 54 米以下的单元式住宅按每层 1 股水柱到达任何部位布置消火栓，其余按每层 2 股水柱到达任何部位布置消火栓。消防箱采用薄型单栓带灭火器组合式消防柜（1800700180），单出口室内消火栓箱内配置为：SNZ65 消火栓 1 个、DN65 长 25m 的麻质衬胶水龙带 1 条、19水枪 1 支、消防按钮、指示灯及 JPS（1.6）-19 消防软管卷盘（长 30 米）各 1 个。本工程消火栓系统竖向分为两个区，其中-1 层 18 层引自低区消火栓管网、19层 27 层引自高区消火栓管网。其中-1 层 15 层、19层 24 层均采用减压稳压消火栓，其栓口动压为0.350.45Mpa。消火栓系统室外高、低区各设 2 套SQS100-A 水泵接合器供系统使用。3.自动喷淋系统的设计。自动喷水灭火系统。地下室自动喷水灭火系统。按中危险级，喷水强度 8L/（min m2），作用面积 160m2，火灾延续时间 1 小时，系统用水量 30L/s。自喷系统由设在泵房的喷淋加压泵直接供水，平时系统稳压由屋顶消防水箱稳压。湿式报警阀组设于消防泵房内，每个报警阀组供给的最高与最低位置喷头，高程差小于 50m。每个报警阀控制的喷头数不超过 800 个。在每层每个防火分区均设水流指示器和信号阀，每个报警阀所带的最不利点处设末端试水装置，其他每个水流指示器所带的最不利点处，均设 DN25 的试水阀。水流指示器采用 VSR-F 型，在其前后应有长度大于 5 倍的直管，水流指示器前采用信号碟阀，距离电磁信号阀为 0.30m。喷淋系统各支管坡向干管，坡度为 0.003；干管坡向泻水管，坡度为0.002。喷头选用：地下室采用标准响应型直立型喷头，流量系数 K=80，动作温度 68。自动喷淋系统设 2套 SQS100-A 型地上式消防水泵接合器供系统使用。4.建筑灭火器的设计。本工程住宅属轻危险级 A类，每处配置 2 具 3kg 磷酸铵盐灭火器，灭火器最大保护距离 25m。屋顶电梯机房、配电房、消防控制室按中危险级 E 类火灾配置 2 具 4kg磷酸铵盐灭火器，设置于门口附近。地下室属中危险级 A 类，每处配置 2具 4kg磷酸铵盐灭火器，灭火器最大保护距离 20m。结束语文章所选择的实例工程情况和设计消防系统要点，从消防水源、水泵等四个方面内容进行设计，对给排水消防系统的设计进行了系统的阐述。由于该建筑设计非常复杂，只有全面地掌握设计各个系统的关键点，才能确保整个消防系统设计的合理性，从而有效地保证发生火灾时拥有充足的水量用于灭火，确保其更加的持续稳定。参考文献:1张海玲.高层建筑消防给水系统的优化研究J.建材发展导向，2020,20(08):40-42.2胡鹏程.高层建筑的消防设计J.消防界（电子版）,2021,7(19):60-61.作者简介：张俊峰（1982-），男，汉族，安徽太和人，本科，工程师，研究方向：给排水。技术探讨与推广窑窑