[高層建筑消防給水系統(tǒng)工程設(shè)計]高層建筑消防給水系統(tǒng)

高層建筑消防給水系統(tǒng)工程設(shè)計高層建筑消防給水系統(tǒng) 摘要: 消防給水系統(tǒng)作為高層建筑中重要的組成部分，其設(shè)計合理與否直接關(guān)系著高層建筑整體的運作和安全。本文結(jié)合筆者多年的設(shè)計經(jīng)驗，對消防給水系統(tǒng)的選型、消防水池、中間水箱及高位水箱容積取值進(jìn)行深入的探討，希望給相關(guān)的設(shè)計人員提供參考的價值。 關(guān)鍵詞:高層建筑；消防給水系統(tǒng)；豎向分區(qū)方式；消防水池；設(shè)計 ：TU208.3：A ： 隨著我國 _的快速發(fā)展，高層建筑的數(shù)量日益增加。由于高層建筑高度高、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其火宅的蔓延途徑多，人員疏散較為困難，當(dāng)發(fā)生火宅時，主要是依靠建筑本身消防系統(tǒng)自救，消防給水系統(tǒng)的設(shè)計及運作就成為了高層建筑滅火成敗的關(guān)鍵因素。但目前關(guān)于高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計的問題研究較少，消防規(guī)范的制定相對滯后，消防給水系統(tǒng)存在安全性不足的現(xiàn)象。因此，通過消防給水系統(tǒng)中選型、消防水池、中間水箱及高位水箱容積取值等方面的探討，設(shè)計出合理的消防系統(tǒng)，從而有效保證高層建筑的整體安全。 1 室內(nèi)消火栓供水系統(tǒng)豎向分區(qū)原則 1.1 消防供水系統(tǒng)豎向分區(qū)原則 高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(GB5004595，xx年版)第7465條規(guī)定:“消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于100MPa，當(dāng)大于100MPa時，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于050MPa時，應(yīng)采取減壓措施?！备邔咏ㄖ鹚ńo水系統(tǒng)豎向分區(qū)應(yīng)照此規(guī)定執(zhí)行。 1.2 三種常見豎向分區(qū)方式 高層建筑室內(nèi)消火栓供水系統(tǒng)豎向分區(qū)方式較多，但結(jié)合大量工程實例和工作經(jīng)驗，筆者認(rèn)為并聯(lián)供水、串聯(lián)供水和重力供水這三種分區(qū)方式最為常見。 2 豎向分區(qū)方式的優(yōu)缺點及適用條件 2.1 并聯(lián)供水方式 并聯(lián)供水典型方式為:系統(tǒng)只設(shè)一套消防加壓泵向整個消防給水管網(wǎng)供水，通過減壓閥組方式進(jìn)行豎向分區(qū)。當(dāng)然也有每個豎向分區(qū)消防給水系統(tǒng)，設(shè)有各自獨立的消防水泵向?qū)?yīng)消防給水分區(qū)管網(wǎng)供水，采用此供水方式時，當(dāng)兩個消防分區(qū)之間發(fā)生火災(zāi)時，對消防水泵啟動的要求不同，存在一定的安全隱患，這種方式已不常見，相關(guān)的文章和手冊也有討論和敘述，在此不再贅述。筆者主要對以減壓閥組方式進(jìn)行豎向分區(qū)的并聯(lián)供水進(jìn)行探討。并聯(lián)供水方式系統(tǒng)如圖1所示。 圖1 并聯(lián)消防泵給水系統(tǒng) 并聯(lián)供水方式優(yōu)點:系統(tǒng)管網(wǎng)簡單明了，節(jié)約初期投資、施工方便，消防控制系統(tǒng)相對簡單可靠，日后的管理和維護更為方便；避免了在高層建筑中設(shè)置水泵等機械設(shè)備而產(chǎn)生噪音和振動，造成對上下鄰層的影響，為業(yè)主提供了安靜舒適的環(huán)境。 其缺點為對豎向分區(qū)的減壓設(shè)備性能要求較高，主要考慮下列幾個方面:作為豎向分區(qū)使用的減壓閥應(yīng)具有既減動壓又減靜壓的功能。如果沒有減靜壓功能或減壓功能失效，則可造成減壓閥后供水系統(tǒng)長期處于超壓狀態(tài)，從而帶來系統(tǒng)安全隱患，系統(tǒng)安全得不到保證，是不能允許的。對供水系統(tǒng)只需要減動壓的場合，建議采用只減動壓的減壓設(shè)備(如減壓閥、減壓管等)，以簡化系統(tǒng)，節(jié)約投資。對局部只需要減動壓的部位，建議采用減壓孔板、減壓穩(wěn)壓消火栓等簡單的設(shè)施，起到減壓的作用。合理使用減壓設(shè)備，在保證供水系統(tǒng)安全可靠的前提下，能有效降低消防管網(wǎng)的投資，這點在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)給予高度重視。 此外分區(qū)方式的選擇還應(yīng)從加壓設(shè)備選型和建筑功能等方面分析，主要考慮以下因素:要滿足150m建筑高度的消防水壓要求，設(shè)計系統(tǒng)工作壓力接近20MPa，在此壓力范圍內(nèi)，消防加壓泵的選型比較容易、多樣，便于設(shè)備的購買和安裝；超高層住宅建筑高度大多在150m以下，此類建筑根據(jù)現(xiàn)行國家要求可不設(shè)避難層，只設(shè)避難間，而避難間面積有限，不能安裝過多的消防設(shè)備(如中間轉(zhuǎn)輸水箱、消防水泵、噴淋水泵和消防穩(wěn)壓設(shè)施)。采用并聯(lián)供水方式，節(jié)約了超高層避難層(間)中設(shè)備和管件等的安裝面積，在能更多提供人員掩蔽空間的同時，也為業(yè)主爭取到更多的經(jīng)濟利益。 綜上所述，筆者認(rèn)為減壓閥組結(jié)合局部采用減壓設(shè)施的并聯(lián)分區(qū)供水方式，較適用于建筑高度在150m以下的高層建筑。 2.2 串聯(lián)供水方式 在消防給水豎向分區(qū)中，各分區(qū)設(shè)置獨立消防泵組向管網(wǎng)供水，并設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵，通過轉(zhuǎn)輸水泵向上級轉(zhuǎn)輸水箱供水，轉(zhuǎn)輸水箱、轉(zhuǎn)輸水泵、上部分區(qū)消防水泵一般設(shè)置在避難層(間)內(nèi)，如圖2所示。 1.低壓消防加壓泵組 2.消防轉(zhuǎn)輸泵 3.高區(qū)消防加壓泵組 4.低區(qū)消防穩(wěn)壓裝置 5.高區(qū)消防穩(wěn)壓裝置 6.中間轉(zhuǎn)輸水箱 圖2 串聯(lián)消防泵給水系統(tǒng) 串聯(lián)供水方式的優(yōu)點:系統(tǒng)管網(wǎng)工作壓力不高且可控；消防水泵功率較小，無需降壓啟動，啟動設(shè)備投資較省，啟動可靠。 其缺點為:系統(tǒng)管網(wǎng)相對復(fù)雜；中間水箱及消防設(shè)備占用較多建筑空間；上下多級消防水泵的電氣控制相對繁瑣。 此外，分區(qū)方式的選擇還應(yīng)在加壓設(shè)備選型和建筑功能等方面考慮以下因素:150m以上的高層建筑，若繼續(xù)采用并聯(lián)分區(qū)供水方式，勢必提高供水水泵揚程和管網(wǎng)、設(shè)備承壓等級，造成前期投資過大，設(shè)備管材安裝要求更高，系統(tǒng)長期處于高壓狀態(tài)，安全風(fēng)險增大；采用設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱和消防給水水泵的串聯(lián)分區(qū)供水方式，可降低供水系統(tǒng)的工作壓力，提高系統(tǒng)供水安全性。150m以上高層建筑主要是以公共建筑為主，該類建筑按現(xiàn)行規(guī)范要求應(yīng)設(shè)置避難層，在滿足避難人員所需避難功能外可兼作設(shè)備層，為其他消防設(shè)備安裝提供了空間，從而為串聯(lián)分區(qū)供水方式提供了條件。公共建筑(如辦公、商業(yè)等)內(nèi)夜間人員較少，對環(huán)境噪音的要求相對較低，允許在中間層設(shè)置消防設(shè)備。 綜上所述，筆者認(rèn)為串聯(lián)分區(qū)供水方式，適用于建筑高度在150200m之間的高層建筑。 2.3 重力供水方式 重力消防給水系統(tǒng)示意圖見圖3。在建筑物最高處的適當(dāng)位置設(shè)置高位消防水池，且水池有效容積應(yīng)滿足該建筑在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防總用水量，消防水池的水以重力方式向以下各消防給水分區(qū)供水。消防水池應(yīng)分為能獨立工作的兩格，補水管不應(yīng)少于兩條，其補水水泵的設(shè)計秒流量宜按該建筑室內(nèi)消防設(shè)計流量選配。 圖3 重力消防給水系統(tǒng) 重力供水方式的優(yōu)點:屋頂消防水池儲存了整棟建筑在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)所需的總消防水量，通過重力方式向下供水，從而避免了機械故障和火場供電中斷對消防供水系統(tǒng)的影響，最為安全可靠；系統(tǒng)構(gòu)成簡單可靠，在發(fā)生火災(zāi)時，供水系統(tǒng)可迅速啟動，投入滅火，可有效地保證人員生命和財產(chǎn)安全。 其缺點:增加了結(jié)構(gòu)荷載；消防水池需占用較大屋面有效空間，一定程度上影響了業(yè)主屋面的使用；消防水池儲存的消防用水需要定期更換，從而造成較多的水資源浪費。 此外還應(yīng)從建筑功能和重要性等方面分析，根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有資料分析，建筑高度在200250m之間的高層建筑，絕大多數(shù)為大型的重要公共建筑，多為區(qū)域性標(biāo)志建筑，社會影響較大，其人員密集、裝修標(biāo)準(zhǔn)高，且大部分設(shè)置有中央空調(diào)系統(tǒng)，火災(zāi)危險性大，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，人員不易疏散，外部救援困難，主要依靠建筑本身消防系統(tǒng)自救，而且根據(jù)筆者掌握的資料。 綜上所述，筆者認(rèn)為建設(shè)高度在150200m之間的高層建筑消防供水系統(tǒng)，應(yīng)采用重力供水的方式，該方式最為安全可靠。 3 消防水池、中間水箱及高位水箱容積取值 3.1 消防水池容積 消防水池的最小有效容積應(yīng)滿足規(guī)范的要求，但對火災(zāi)危險性大、裝修標(biāo)準(zhǔn)高的高層建筑考慮火災(zāi)延續(xù)時間可能會超出規(guī)范設(shè)定的時間。另外消防水池的容積往往包含1h的自動噴淋系統(tǒng)用水量，而自動噴淋管網(wǎng)龐大復(fù)雜、影響因素較多，水力計算結(jié)果可能超出規(guī)范假定的模型，造成實際噴水強度大于設(shè)計噴水強度，從而造成噴淋系統(tǒng)工作時間不能滿足規(guī)范1h的要求，故建議這類建筑增加20%的消防貯水量，即可以提高消防安全性，投資增加也不大，一般可以為業(yè)主接受。 3.2 中轉(zhuǎn)水箱容積 中轉(zhuǎn)水箱容積在現(xiàn)行規(guī)范中未注明，參考工程建設(shè)規(guī)范民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程第6181規(guī)定:“各級應(yīng)設(shè)中間水箱(高位消防水箱)；采用消防泵直接串聯(lián)的各級水箱的有效容積不應(yīng)小于18m3，采用中間水箱轉(zhuǎn)輸?shù)乃溆行莘e不應(yīng)小于60m3，”這里的中間轉(zhuǎn)輸水箱有效容積為60m3，相當(dāng)于一類高層公共建筑的自動噴水和室內(nèi)消火栓10min用水量與中間轉(zhuǎn)輸水箱兼作下區(qū)消防管網(wǎng)的高位消防水箱容積(18m3)之和，對于這個貯水量標(biāo)準(zhǔn)，筆者認(rèn)為是合理的，但轉(zhuǎn)輸水泵應(yīng)采用水位自控方式，工作較為簡單可靠，當(dāng)采用這種啟動控制方式時，因啟泵水位和停泵水位有水位差值，中轉(zhuǎn)水箱有效容積應(yīng)增加5m3的高低水位調(diào)節(jié)容積，故中間轉(zhuǎn)輸水箱的有效容積宜取為65m3。 3.3 高位消防水箱容積 在現(xiàn)行規(guī)范第7471條規(guī)定:“高位消防水箱的消防儲水量，一類公共建筑不應(yīng)小于18m3；二類公共建筑和一類居住建筑不應(yīng)小于12m3；二類居住建筑不應(yīng)小于600m3，”但對高層建筑而言，為了提高其消防供水系統(tǒng)的安全可靠性，在投資增加不多的情況下，高層建筑的高位消防水箱消防儲水量，也應(yīng)參照中間轉(zhuǎn)輸水箱的容積計算方式，將有效容積提高到60m3，相當(dāng)于自動噴水和室內(nèi)消火栓的10min用水量和高位消防水箱容積(18m3)之和，但不再考慮補水容積差值，這點在消防業(yè)內(nèi)也得到共識。 4 結(jié)語 綜上所述，高層建筑是一個城市發(fā)展水平的體現(xiàn)，也是城市的重要名片。因此，在實際的系統(tǒng)設(shè)計