高层建筑消防给水系统的设计探讨

高层建筑消防给水系统的设计探讨

曾凡婷

广东博意建筑设计院有限公司,广东佛山 528312

摘要：目前，为了解决城市化快速发展与城市土地资源供给不足之间的矛盾，新建建筑越来越高。高层建筑本身楼层多、体积大、人流大，其功能也很复杂。一旦发生火灾，很难救援和疏散人员，将造成巨大的经济损失。高层建筑的消防安全隐患已逐渐成为危及建筑安全的重要问题。合理设计给排水消防系统可以有效降低高层建筑的消防安全隐患。然而，由于高层建筑层数众多，管线交错，内部结构复杂，往往不得不追求空间的有效利用和美观设计。消防系统的设计非常困难，在设计过程中存在许多问题。基于此，本文以福建省南平市某高层建筑为例。根据建筑特点和消防系统设计要点，从消防水源和泵头的设计、室内外消火栓的设计、自动喷水灭火系统的设计和稳压消防泵的设计等方面阐述了给排水消防系统的设计，为类似工程提供参考。

关键词：高层建筑；消防给水系统；设计

1消防系统设计要点

综合分析了高层建筑工程的设计要求和工程现状，根据给排水消防系统的设计内容，总结了以下设计要点。（1）本项目总体建筑面积较大，所有住宅均为高层建筑。从项目的实际情况可以看出，仅依靠市政供水水源作为消防供水水源不能满足实际使用需要，必须根据项目的实际状况优化供水方式。（2）作为高层建筑，其高度和体积不同于多层建筑，其水压要求和供水安全要求与生活供水系统有本质区别。高层建筑的消防给水系统和一般生活给水系统应分开设计，这也是项目设计过程中需要考虑的问题。从需水量来看，消防所需水量非常大。鉴于这种特殊的供水要求，消防系统泵房和消防水池的设计在高层建筑中尤为重要。（3）为确保建筑内消防功能的实现，采用室内消火栓与自动喷水灭火设备相结合的方式，以满足本工程的消防需要。在这些特殊要求下，如何确保消防系统在火灾发生时能够正确打开或自动投入使用，也是设计过程中需要考虑的问题。

2民用建筑消防给水系统的选择标准

2.1结合给水压力进行选择

由于不同民用建筑的层高和层数不同，为了有效满足消防给水的需要，避免供水压力不足和供水流量小影响灭火效果，设计人员需要设计低压消防给水系统，临时高压消防给水系统和稳定高压消防供水系统应符合相关消防设计规范。（1）低压消防给水系统。此类系统的管网压力一般不超过0.3MPa，能满足消防车车载消防泵或手举移动消防泵取水所需的压力和流量。《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）第7.4.12条第2款规定：“在室内净空高度大于8m的高层建筑、车间、仓库和民用建筑中，消火栓口处的动压力不应小于0.35MPa，消防水枪的充水柱应按13m计算；在其他地方，消火塞口处的动压不应小于0.25MPa，杉木的充水圆柱e水枪按10m计算。“根据这一要求，管网压力一般不能满足室内消火栓的实际压力要求。此时，设计人员需要使用消防泵等外部设备临时增加管道压力，以满足取水和消防的需要。低压消防给水系统具有结构简单、成本低的优点，主要用于建筑物的室外区域。（2）临时高压消防给水系统。这种系统在民用建筑的室内消防系统中很常见。由于给水管网的正常压力和流量不能满足最不利消防用水点的压力和流量要求，设计人员应合理修建临时高压消防给水系统，以满足系统启动所需的压力和水量。当民用建筑发生火灾事故时，设置在临时高压供水系统中的消防泵将自动启动，使灭火设施所需的水压和流量满足要求，从而有效满足消防用水需求，确保灭火效果。（3）稳定的高压消防给水系统。此类系统的管网压力较高，始终满足消防设施所需的压力和流量。当建筑发生火灾时，无需直接对消防泵加压以满足灭火设施的供水需求。此类系统不配备消防输送泵、消防泵等设备。只有依靠系统本身的压力，才能将消防水稳定地输送到消火栓、消防软管等设备。高压消防给水系统的消防供水效果显著，安全系数最高。

2.2结合供水范围进行选择

由于民用建筑和工业建筑的建筑面积较大，通常在室内使用高压消防给水系统，因此建筑物具有可独立工作的供水系统。该供水系统具有应急供水能力，能够在火灾事故发生后短时间内稳定提供消防用水。由于临时高压消防给水系统的建设成本高于常规高压消防给水，集中布置的民用建筑可采用区域临时高压消防供水系统；一般情况下，两座或两座以上民用建筑共用一套消防给水系统，可以有效分摊消防给水系统的建设成本。低压消防给水系统的供水压力有限，通常只用于室外消火栓系统，主要作为消防车的水源。

3给排水消防系统设计

3.1消防水源的设计

根据有关规定，高层住宅室内消火栓设计流量为20L/s，按一级高层住宅选用；按容积大于25000m3的档位，室内消火栓下部商业部分的设计流量为40L/s；室外消火栓设计流量根据建筑和公共建筑总容积选择，取40L/s；消火栓的消防持续时间设计为2小时。同时，下部一、二层商业部分设置自动喷水灭火系统，用水量40L/s，火灾延续时间1h；整个消防系统的消防用水量根据较低商业部分的用水量进行设计。消防水源依赖市政供水管网，市政供水水源仅作为消防用水供给建筑室内，显然不满足使用要求。为此，本工程采取以下措施：地下设置有效容积720m3的储水罐，屋顶设置高位消防水箱，满足高层建筑室内外消防用水需求，保证多通道消防供水需求。此外，在储水箱内设置水位报警装置，以确保消防水池和高位消防水箱的水位处于持续监测状态。当水量超过一定水位或低于最低消防水位时，自动报警，确保消防用水过程中供水系统正常工作，确保消防安全。

3.2消防水池设计

早期，民用建筑仅依靠市政供水管网供应消防用水，但消防供水效果往往不理想，一旦市政供水管网堵塞，就无法供水。当生产、生活用水量较大时，供水不能满足民用建筑室内外消防给水的设计流量，或民用建筑只有一种消防给水方式，且室内外消防用水量为25L/s及以上时，需要增设消防水池以满足实际供水需求。附加消防水池的容积不得小于火灾持续时间内的实际消防用水需求量，当水池总容积超过1000m3时，必须分为两个独立的消防水池。此外，设计人员应根据工程情况合理计算进水管数量、水池水位、进水口与外墙的距离、进水口尺寸等参数的优化设计值。如果消防给水系统中未安装旋流防止器，则消防水池的最低设计水位应高于进水口0.2米；如果消防供水系统中安装了旋流防止器，则消防水池的最低设计水位应高于进水口0.6m，水池进水口与建筑物外墙（水泵房除外）的距离应大于等于15m。

3.3科学选择消火栓设置技术

消火栓设置技术在建筑总体设计中起着至关重要的作用。在实际设计过程中，首先应充分考虑消防规范中涉及的消火栓数量。其次，应结合建筑本身的实际情况进行综合分析和探索。消火栓设计操作是一项复杂的工程，其过程复杂、麻烦，必须充分考虑。在设置建筑消火栓的过程中，要充分考虑室外管网的供水情况，确保室内设施设备与室外设施设备相适应，确保室外消火栓和水泵接合器的数量与消防用水量相一致，防止室外消防栓和水泵接合器不足，以防发生火灾时供水。如果没有室内消火栓，工作人员还应根据室外实际使用情况确定室外消火栓的设置。室内消火栓水压不足。在实际使用过程中，可借助高压给水系统施加二次压力，直至出现超压，然后设置稳压消火栓。对于消防电梯，在设置消火栓时，必须严格按照消防栓充满水柱的实际情况，科学地调配消火栓与消火栓具体位置的距离。同时，工作人员还应充分考虑建筑门窗等诸多原因，确保设计科学合理。

3.4室外消火栓的设计

室外消火栓在高层建筑周围均匀布置，管网为环状，确保消防车能方便快捷地灭火取水。为了确保消防系统的整体安全，应通过总体规划确定消火栓的适当位置，室外消火栓之间的距离应控制在120米以内。同时，确保社区所有角落都在室外消火栓150m保护半径内。消火栓与道路的距离在2m以内，便于消防车的管道连接。日常运行时，水压不低于0.14MPa，最小流量为15L/s。同时，消防水池为室外消防系统提供另一种供水方式，用于储存用水量，以满足室外消防需要。消防水池设有消防车取水口，消防车取水口的吸水深度控制在5m以下，以保证消防车的顺利取水。

3.5自动喷淋系统的设计

自动喷淋系统采用湿式自动喷淋灭火方法。本建筑工程中，自动喷淋系统主要设置在地下室、设备间和底层商业区。在分析建筑工程消防给水需求的基础上，自动喷水灭火消防给水采用地下消防水池、屋顶高位消防水箱和自动喷水泵联合供水方式。当自动喷水灭火系统的喷头开始工作时，消防泵压力开关、消防水箱流量开关和管道压力报警阀开关将共同工作，自动启动消防供水系统中的供水泵，以确保充足、连续和稳定的水流。同时，消防控制室应具有水量显示、开关、水泵运行、消防水池和水箱水位是否处于正常状态的反馈信号，以及对水泵、电磁阀、电动阀等多种设备的统一控制功能。，确保消防员能够实时查看自动喷水灭火系统的运行状态，然后采取有效的灭火措施，进一步提高灭火效果。应注意，地下区域和地上区域的洒水系统的喷洒强度也应不同。一般来说，地下区域的喷水强度高于地面区域。建筑工程地下区域的喷水强度为8L/（min•m2），其他区域为6L/（min.•m2）。此外，为了保证各楼层配电管道入口压力的平衡，低危险区和中等危险区的配电管道进口压力不得大于0.4MPa。在大面积地下室布置喷淋配水管时，水流指示器应尽可能布置在每个消防区域的中心，以避免长距离配水后末端喷头供水压力不足。

3.6消防给水管网部署

消防给水系统建设的关键组成部分之一是消防给水管网。工作人员需要进行科学合理的设置，以充分发挥消防给水管网的功能，进一步提高其供水水平。消防给水管网一般布置在室外。在消防给水管网的过程中，如果要保证其供水能力，尽量选择环形方式。管网的数量不应太小。两个以上的管道是最好的。接下来，您需要从每个管道引入进水管，以防止单个管道的故障对整个进水管的正常使用产生不利影响，阻碍其供水功能的充分发挥，同时，工作人员应结合实际用水情况选择最佳管道。管径应适当，并应根据实际流量进行科学设置。一般选用DN150直径，完全能满足消防供水需求。在管网设计中，应尽可能选择独立的分段设计方法，这将逐渐增加对设备的需求。每段消火栓数量控制在五个以内，严格按照有关规定确保管道安全。

4结论

综上所述，为了消除安全隐患，有效满足民用建筑的消防需求，建筑企业和设计人员必须高度重视民用建筑的防火给排水设计。设计人员应根据建筑条件和实际消防需要选择合适的消防给水系统，切实掌握消防管网、消防水池、消防泵、消防水箱、室内外消火栓和自动喷水灭火系统的设计要点，确保工程质量和建筑使用安全。

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