建筑科學期刊高層民用建筑消防給排水設(shè)計常見問題

　　這篇建筑科學期刊投稿發(fā)表了層民用建筑消防給排水設(shè)計常見問題，高層建筑的消防問題是一個難題，同時也是要求施工非常嚴格的工程，在施工設(shè)計中藥合理不理消火栓，正確設(shè)置消防水池和供水，論文探討了高層建筑自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計。
 

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　　隨著《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)的更新及新《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《自噴規(guī)范》)的出臺，對高層建筑消防給排水設(shè)計的要求也日趨嚴格。特別是近一、兩年來，全國各省、市都先后開始實施建筑工程圖審查制度，其審查的主要依據(jù)為2000年頒布的《工程建設(shè)標準強制性條文》，《強制性條文》所規(guī)定的各項條款是設(shè)計當中必須遵循的硬性要求。因此，本文就筆者近一、二年來所參與的高層消防給排水設(shè)計，以及在設(shè)計復核、審查中所遇到的一些問題進行小結(jié)，希望能給同行提供一定的參考與借鑒。

　　一、高層建筑消防設(shè)計

　　1、在高層建筑內(nèi)應控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓。

　　《高規(guī)》規(guī)定“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱達到被保護范圍內(nèi)的任何部位。”在某些條形高層建筑中，其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓，從而省去1組單閥消火栓的設(shè)置呢?雖然在中國建筑工業(yè)出版社出版的《給水排水設(shè)計手冊》(第二版)中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”，但是《高規(guī)》中明確規(guī)定“十八層及十八層以下，每層不超過8戶、建筑面積不超過650m2的塔式住宅，當設(shè)兩根消防豎管有困難時，可設(shè)一根豎管，但必須采用雙閥雙出口消火栓。”，且以強制性條文的形式予以規(guī)定。因此，在設(shè)計中我們應該力求避免出現(xiàn)這種情況。

　　2、正確計算消火栓充實水柱長度，合理布置消火栓。

　　《高規(guī)》規(guī)定“消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑高度不超過100m的高層建筑不應小于10m;建筑高度超過100m的高層建筑不應小于13m.”對于建筑高度不超過100m的高層建筑，設(shè)計中我們可以根據(jù)水槍最小流量5L/s，水槍噴嘴口徑19mm，查有關(guān)設(shè)計手冊得出水槍充實水柱長度為11.3m;對于建筑高度超過100m的高層建筑，我們可以調(diào)整水槍流量以達到滿足規(guī)范所需要水槍充實水柱長度。而在實際中，高層建筑標準樓層凈高考慮經(jīng)濟因素一般控制在4.0m以下，如果根據(jù)公式Sk=(H1-H2)/SINα計算水槍充實水柱，當層高取4m，水槍上傾角取45°時，計算Sk為4.24m，遠遠達不到規(guī)范要求，即層高限制了充實水柱的長度。但是，我們可以調(diào)整水槍上傾角來達到提高充實水柱長度的目的，因為規(guī)范及有關(guān)手冊提出水槍上傾角不應大于60°，并未規(guī)定其下限角度值。筆者通過計算，當層高仍舊取4m，充實水柱取11.3m時，水槍上傾角為14.87°。況且《高規(guī)》有關(guān)條文說明解釋道，口徑19mm水槍的充實水柱小于10m時，由于火場煙霧大，輻射熱高，撲救火災有一定困難，所以水槍的充實水柱長度首先應該計算，同時又要滿足《高規(guī)》規(guī)定各種高層建筑水槍的充實水柱下限值。按照水槍充實水柱長度，我們可以確定消火栓保護半徑，但是在設(shè)計中我們不能簡單的用保護半徑畫圓來布置消火栓。因為高層建筑平面中隔墻、內(nèi)走道、門的布置會影響消火栓的使用，設(shè)計中應該用水龍帶長度、充實水柱的水平投影去校核消火栓保護半徑最遠點。

　　3、高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓。

　　《高規(guī)》規(guī)定“高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓”，那么設(shè)于前室的消火栓可否保護相鄰部位呢?《高規(guī)》的條文說明對此并沒有具體說明，但是《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中對“消防電梯前室應設(shè)室內(nèi)消火栓”的條文說明中明確指出：消防電梯前室內(nèi)消火栓是為便于消防隊員使用消火栓并開辟通路，不能計入總消火栓數(shù)內(nèi)。因此在設(shè)計中我們通常將其視為消防電梯間前室專用，而不保護其余部位。而目前如上海等部分地方消防設(shè)計規(guī)定，高層建筑的防煙樓梯間前室也需設(shè)消火栓。

　　4、正確設(shè)置消防水池及保證高層建筑兩路供水。

　　通常在高層建筑中，在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進水時，規(guī)范都要求設(shè)置消防水池。計算消防水池容積時，應將火災延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)各消防用水量之和減去市政進水管的補水量。補水時間可按最長的火災延續(xù)時間計。如果要考慮室外消防用水量或是設(shè)置生活、消防共用水池，則還需要補充相應的用水量。當設(shè)置生活、消防共用水池時，不能利用建筑物的本體結(jié)構(gòu)做水池池壁以及池底，以防止生活水質(zhì)污染。對此，《強制性條文》中已經(jīng)明令禁止。同理，如果高層建筑屋頂設(shè)有生活、消防共用水箱，也應滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應該保證不少于2根，如果在接入泵房前就將引入管匯合為一，對消防水池而言，僅為單路供水，存在供水的安全隱患。同時，從消防水泵接入各消防管網(wǎng)的供水管也應保證兩路。

　　5、消防水泵出口處的放水閥和穩(wěn)壓回流措施。

　　《高規(guī)》規(guī)定“消防水泵的供水管上應設(shè)置DN65的放水閥門”，目的是便于水泵檢查試驗時排水。排水量小時，可直接排至泵房集水池;排水量大時，可排回消防水池。同時，消防水泵出口還需要考慮一定的穩(wěn)壓回流措施。因為在實際使用中，會出現(xiàn)消防水量小于水泵選定流量值的情況，此時水泵揚程遠大于設(shè)計值，在無任何回流措施保護下，消防管網(wǎng)壓力過大，容易造成事故。簡單的做法是在供水管上裝設(shè)安全穩(wěn)壓閥，在管網(wǎng)超壓時，可以通過回流管泄壓，將回流水排至消防水池;在管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定時，亦可穩(wěn)壓。

　　6、消防管網(wǎng)布置成環(huán)的問題。

　　高層建筑中一般要求消火栓系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)，在某些大面積的建筑內(nèi)，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此時我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環(huán)路，立面又形成以立管相連的豎直環(huán)路，這種立體管網(wǎng)對消防供水最為安全�？墒菍τ谀承�條形建筑，設(shè)計中我們只要將管網(wǎng)豎向成環(huán)即可，不必刻意追求這種立體管網(wǎng)，如果強行將消防干管繞成環(huán)路，將人為的使系統(tǒng)復雜化，且無太大意義。

　　二、高層建筑自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計

　　1、走道噴頭的布置。

　　在高層建筑中，為了美觀往往設(shè)有吊頂，隱藏結(jié)構(gòu)梁及各專業(yè)管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方，特別是設(shè)置集中空調(diào)的高層建筑，結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)風管以及分層布置的給排水、電力管線等使設(shè)有吊頂?shù)淖叩纼艨战档�，若其吊頂形式為悶頂，則其悶頂?shù)膬艨崭叨葮O有可能大于800mm.而《自噴規(guī)范》規(guī)定：“凈空高度大于800mm的悶頂和技術(shù)夾層內(nèi)有可燃物時，應設(shè)置噴頭。” 這是我們在設(shè)計中容易忽視的地方。由于走道內(nèi)管道眾多，設(shè)計中往往會出現(xiàn)直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設(shè)置噴頭數(shù)量(≤8個)的規(guī)定，其次走道內(nèi)的自噴配水管往往管徑較大，它缺少接小管徑噴頭的管件，在安裝上也有弊病。所以，走道內(nèi)的噴頭應該從配水支管上接出為宜，在管線的布置上應與暖通、電力專業(yè)密切配合。

　　2、高層建筑部分層自噴配水管入口應按要求減壓。

　　新《自噴規(guī)范》規(guī)定：“管道直徑應經(jīng)水力計算確定。配水管道的布置，應使配水管入口的壓力均衡。輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規(guī)范》對此并無具體要求。高層民用建筑火災危險等級一般為中危險級，自噴水泵是根據(jù)最高層最不利噴頭工作壓力經(jīng)過計算而選擇。筆者在近幾次設(shè)計中計算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa(最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計)，由于自噴水泵的揚程還需考慮建筑高度、水力損失等因素，故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設(shè)計時，在自噴水泵揚程的確定上不能一味放大了事，應該在自噴平面布置完畢后通過水力計算校核水泵揚程，并在此基礎(chǔ)上校核底部幾層配水管入口處壓力。

　　3、正確設(shè)置自噴末端試水裝置，解決末端試水裝置排水問題。

　　《自噴規(guī)范》要求“每個報警閥組控制的最不利點噴頭處，應設(shè)置末端試水裝置，……末端試水裝置的出水，應采取孔口出流的方式排入排水管道。”在設(shè)計中，我們通常不會忘記末端試水裝置中試水閥、壓力表的設(shè)置，但是往往忽視試水接頭的設(shè)置，特別是試水接頭出水口的口徑?jīng)]有交代。其實目前市場許多消防設(shè)備生產(chǎn)廠家，如上海金盾消防安全設(shè)備有限公司，可以生產(chǎn)成套的末端試水裝置(ZSPP末端試水裝置，含試水閥、壓力表、試水接頭)，我們只需要根據(jù)設(shè)計要求，按照試水接頭出水口的流量系數(shù)選擇定型產(chǎn)品即可。此外，試水接頭不能與管道或軟管直接連接，影響孔口出流的效果;自噴排水管也應設(shè)計成間接排放，以免下水道氣體通過排水漏斗散入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。

　　4、報警閥的進出口均應設(shè)置信號閥。

　　新《自噴規(guī)范》要求“連接報警閥進出口的控制閥，宜采用信號閥。”一般在水流指示器及報警閥進口設(shè)置信號閥已經(jīng)是常規(guī)設(shè)計，很少遺漏。但規(guī)范要求在報警閥出口也要設(shè)信號閥或帶鎖具的閥門，目的是防止誤操作。

　　5、消防增壓泵的設(shè)置問題。

　　為保證《高規(guī)》或《自噴規(guī)范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值，在高位水箱的水位差不夠的情況下，設(shè)計中我們一般在高位水箱處設(shè)置消防增壓泵。首先，增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個噴頭的水量;其次，增壓泵的揚程不宜過大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差，規(guī)范要求的靜壓力值減去這個水位差就是增壓泵的最小揚程，所以增壓泵的揚程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚程選的過大，將導致下層管網(wǎng)承壓過高，消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大，均需采取減壓措施，使消防系統(tǒng)復雜化。但是僅靠增壓泵來滿足消防靜壓要求也不合適，因為增壓泵的運行由壓力傳感信號控制向消防系統(tǒng)不斷打水以維持壓力，水泵需要常年頻繁啟停，機件容易損壞。故在條件允許的情況下，與建筑協(xié)商適當抬高水箱位置，利用高位水箱穩(wěn)壓最為穩(wěn)妥;建筑條件實在不允許時，設(shè)計選擇帶氣壓水罐的增壓設(shè)施亦可。

　　6、自噴供水應先通過報警閥。

　　在自噴系統(tǒng)中，自噴水泵是通過報警閥上壓力開關(guān)動作給出信號來啟動，水流指示器顯示火災位置，因此自噴供水均應通過報警閥接向管網(wǎng)。特別是從高位水箱或增壓設(shè)施接出的自噴供水管，不能像消火栓系統(tǒng)那樣直接接在消防管網(wǎng)上，而必須從報警閥入口接入消防管網(wǎng)中。同理，自噴系統(tǒng)的水泵接合器的引入管也必須通過報警閥接向管網(wǎng)。

　　推薦期刊：《鐵道建筑》是投稿鐵道鐵路論文的核心期刊，創(chuàng)刊于1961年，雜志在1992年第一版核心期刊目錄當中。所刊論文內(nèi)容關(guān)注國內(nèi)高速鐵路、客運專線建設(shè)、鐵路重載運輸、城市軌道交通發(fā)展以及行車安全保障技術(shù)的創(chuàng)新，跟蹤世界鐵道建筑的最新發(fā)展動態(tài)。

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