超高层住宅建筑消防给排水系统设计研究

超高层住宅建筑消防给排水系统设计研究

曹广东

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摘要：超高层建筑是指总高度大于100m或是层数多于40层的楼体。因为高度的设置问题，起高层建筑的建设难度相对偏高，具体表现在住户规模偏大，需水量多，给水装置总量多。

关键词：超高层；住宅建筑；消防给排水；系统设计

一、超高层住宅建筑消防给排水系统设计特点

超高层住宅建筑本身就具有一定特殊性，相比普通建筑消防给排水系统设计，安全性要求往往更高，这也是必须要重点考虑的因素，因为建筑越高存在的火灾隐患就越明显，也会为火灾扑救造成较大困难。因此在设计过程中要考虑到另一个因素，也就是超高层住宅建筑的静水压力，根据我国在2014年颁布的《消防给水及消防栓系统技术规范》中，严格表明在净水压力超过1.0Mpa的情况下，必须要采用分区给水系统设计。对于超高层住宅建筑来说，静水压力过高很容易导致管道、配件出现问题，如果存在损伤就会留下安全隐患，引发其他安全事故。除此之外超高层住宅建筑，在排水量、管道压力上具有明显特点，针对这个问题要加强各类管道的强度，在设计过程中要使用优质的管道材料。

二、超高层住宅建筑消防灭火方式

1.自动喷水灭火装置

目前在超高层住宅建筑中，主要采用的消防灭火方式为自动喷水灭火，也就是在楼层固定位置安装喷头，并通过水力警铃传递火灾危险信号，因此需要针对消防给排水系统进行设计，确保能够发挥出自动喷水灭火装置的作用。不过该装置对于安装有很高的要求，设计人员必须详细计算安装位置，保证安装的准确性，避免影响使用效果。比如喷头与梁之间的距离存在偏差，喷头安装好可能会存在无法使用的现象，其次要确保喷头的喷射能力与喷洒面积，尽量安装在重要区域内。除此之外每个喷头之间要保持一定距离，并满足相关部门的标准要求，从而为超高层住宅建筑提供安全保障。

2.消防栓设置

在当下的城市建筑物中，消防栓是最基础的设施，并且能够起到至关重要的作用，对于超高层住宅建筑来说，也要进行充分的设计，才能确保消防栓安装的科学合理，发挥出消防安全作用。消防栓是目前最主要的灭火方式，属于消防给排水系统中的关键环节，所以在设计过程中要充分考虑安装位置，并结合建筑物内实际用水量进行设计。其次消防栓之间的距离，必须要严格测量，可以根据实际喷水距离、高度来计算，另外还有门窗等建筑因素，以此来确保消防栓设置的合理性。另外水压也是非常重要的因素，如果水压不高可以进行二次加压，超过固定压力标准，就要通过减压来保持稳定。

三、超高层住宅建筑的常规设计方向

1.供水方式

超高层的给水项目，关系到建设进度与消防安全程度。此系统设计的关键在于分区与给水形式。结合相关设计规范来看，建筑高度未超过100m的项目，给水系统尽可能选择分区减压供水以及垂直分区并联2类。而本文所述的超高层项目，更适宜设施垂直串联给水结构。如今，给水模式有4类：（1）储水池、恒压水泵以及高位水箱组合；（2）气压给水装置；（3）储水池、变频水泵组合；（4）管网叠压装置。给水模式（1）的给水情况相对偏优，能在较长的工作时长下保持高效的状态。另外，和管网叠压装置、变频相较，高位水箱的应用价值更高，通常出现在用于办公的建筑中。运用气压给水的方式中，实际情况会受到气压罐的容积限制，无法布设在用水量极大的项目中。变频给水相对来讲，节能效果更佳，但稳定性不高，假设在非用水时长超过实际集中用水的时长，会导致整个给水系统在低效状态下的时间更长。而管网叠压方式，容易被附近市政管网的水压与管径所干扰，如果市政压力波动明显，则会影响节能水平。建筑内部给水系统的所需压力值，可按照公式（1）计算：

H=H1+H2+H3+H4（1）

式中，H为所需压力值，kPa；H1为引入管的起点处到最不利点位置的静压差，kPa；H2为管路沿程和局部压力损失，kPa；H3为水表水头的损耗，kPa；H4为最不利位置的最小工作压力，kPa。

2.减压设计

水压超压为超高层项目中通常会遭遇的现象，其既容易干扰住户正常用水，又可能损坏洁具部件。对此，给水系统设计可从几个角度入手：

其一，布置减压阀。常见的减压阀设计方式有：（1）把阀门安装在每层给水入户管上，此结构优点为后期运维操作不会对住户日常给水造成明显干扰，但不足之处在于阀门过多，容易扩大造价规模；（2）把阀门安装在立管上，要求所选立管位置适宜，有必要的维修空间。在立管分区的位置，安装一组阀门，便能支持不同用水处对于水压与水量的需要。但在后期维修阀门中，对整个建筑内的住户用水都会产生干扰，同时，由于住宅水管井尺寸较小，减压阀组的安装空间不够。其二，安装分区水箱。该种给水形式的稳定性较佳，水箱部件会用到建筑上层位置，导致建筑框架荷载提高。

四、排水系统

1.生活排水

常规市政排水系统，设置成雨污分流，所以，室外排水也选择同样的思路。首先，厨房废水直接排放到室外的污水管网内，最终和卫生间产生的污水一同排放到化粪池内。其次，住宅建筑的卫生间，一般设粪、污的立管以及独立连接的通气管道。为优化排水效果，控制卫生间使用噪声，在各层卫生间，需连接器具通气的管道。流入化粪池内的物质，同样要通过预处理，并和生活污水一同转移至下水管道中。最后，在地下室空间中形成的污水，无法借助自流的形式排到室外，可借助潜污泵直接抽出，达到排出的目的。

2.雨水排水

超高层住宅项目屋面雨水排水，能选择有组织的内排水系统。对于住宅类项目而言，由于屋面的面积不大，一般选择重力流，其屋面可设置成侧墙式的水斗。另外，为放置屋面雨水在阳台处溢出，超高层项目的阳台排水系统，需独立设置，同时，此空间内的雨水立管底部，需间接排水。

3.消防系统

超高层项目的消防供水分区设计，主要是根据水压、给水装置供水的水平、管道承压能力等加以确定。按照超高层住宅项目消防设计要求来看，消防栓处静水压力需不大于1.0MPa，假设大于该标准数值，需采取分区给水结构。在实际设计中，该类给水分区设计，要结合楼体具体应用情况、总体高度、项目造价等。目前可采取的分区方式有：（1）水泵、水箱，借助减压阀设置具体管辖区域；（2）水泵与水箱设置成串联结构；（3）给水泵为并联连接；（4）消防水泵形成串联格局；（5）重力式的给水设计。在超高层项目中，给水分区设计通常选用上述某一类或者两类及其以上组合结构。在设计超高层建筑中，消防给水要基于住宅工程具体状况，合理设置分区以及消防系统，兼顾火灾应急与项目建设造价。

结束语
　　综上所述，相对于普通高层住宅建筑，超高层住宅建筑项目对给排水消防设计提出了更高的要求。在设计过程中应针对超高层建筑特点和要求，对给排水系统、消防系统各要点进行综合分析，采取科学措施有效解决，从而提升建筑的的安全性与稳定性，实现更高的居住品质和居住体验。

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