民用高层建筑消防给水的问题探讨
关键词：民用,高层建筑,消防给水,问题探讨
引言
随着社会与经济的发展，我国已经建立了以自动喷水灭火系统为主的消防结构体系，自喷系统在火灾初期，从探测到喷头动作储水灭火，有着发现早、速度快、自动化程度高的优势，但在火灾后期，特别在火灾1h后，未能扑灭火灾的情况下，由于建筑内部受到破坏，自喷系统将自行失去灭火功能，该方法被关闭，要保证消火栓系统继续工作。消火栓系统仍是不可取代的主要消防手段，我国相关制度也规定高层建筑必须设室内、室外消火栓给水系统。其中建筑内部消火栓系统设计目的是满足室内消火栓消防用水量和水压，保证系统的安全运行。我国《高层民用建筑设计防火规范》规定室内消防给水应采用高压或临时高压给水系统。本文在此具体探讨了当前普遍应用的消火栓系统给水方式。
1.高层建筑火灾的诱发因素
1.1消防设施
民用高层建筑是居民的聚集地，为了保证居民的生命财产安全，应该设置相应的消防设施。但建筑设计人员在设计过程中，没有将消防给水部分作为重点考虑，导致缺少必要的给水装置。上海市静安区教师公寓火灾就是因为消防设施不足导致了灾情蔓延，给居民造成了重大的损失。
1.2设计方案
很多建筑工程单位考虑到自身的经济利益，没有对建筑工程进行综合的分析与设计。有的建筑单位设计方案尚未完成就开始施工，遇到问题时随意改动建筑消防方案，有的甚至没有把建筑防火结构系统考虑在内。这些设计观念上的欠缺，将会造成很大的安全隐患。
1.3施工材料
在上海教师公寓大火现场，消防人员经过勘察检查后发现，教师公寓着火点位于1号楼20层，外墙面有铁制脚手架、绿色的塑料过滤网、泡沫、聚氨酯以及木板等材料，这些都是极易燃烧的物质。通过鉴定得知，这次火灾是工人在焊接时飞溅的火花引燃了建筑现场的易燃物所致。
1.4内部结构
设计者绘制工程图纸时没有考虑到建筑内部结构的合理分布，尤其是在防火区域的划分上出现失误，造成了火灾发生后火势向水平和垂直方向不断蔓延。此外，建筑材料布置的错误，常会给火灾埋下重大隐患。如果建筑支撑结构能用铁制材料代替木材支撑，则火灾发生的几率将会显著降低。
2.高层建筑消火栓系统的给水方式
高层建筑是指6层塔式或通廊式住宅、超过5层的民用建筑、超过4层的厂房和库房等多层建筑等。这种建筑的单元式住宅单元每间有分隔墙分隔开，火灾不易蔓延，允许成枝状管网布置，同时允许采用一条进水管。生产、生活和消防合并的给水管道的进水管，应保证生产、生活用水量达到最大时，仍能满足消防用水量;若为消防专用的进水管，应仍能保证100%的消防用水量。其给水方式可以分为以下几类。
2.1无水箱的给水方式
一般用在建筑物不高、室外给水管网的压力和流量完全能满足室内最不利点消火栓的设计水压和流量时。该方法简单，工程投资省，安装维护简单，充分利用室外给水管网水压，节省能源。
2.2有水箱的给水方式
有水箱的给水方式常用在市政管网水压变化较大的居住区，当生活、生产用水量较少时，室外管网压力较大，能够向高位水箱补充水量;而当生产、生活用水较大时，室外管网压力不能保证最不利点消火栓的压力和流量。该方法充分利用室外管网压力，节省能源，但是需要设高位水箱，增加结构荷载，占用建筑面积，换来系统运行的可靠性。
2.3有水泵的给水方式
在室外管网压力不能满足消防水压，又难以设置或不允许设置高位水箱的情况下，可以单设水泵从消防水池吸水加压。如果允许在室外管网抽水，则可以根据外网压力减小泵的扬程，节省设备投资。
2.4有水泵和水箱的室内消火栓给水方式
用在室外管网压力不能满足室内消火栓给水系统的水量和水压要求。此系统相比前两种形式设备复杂，投资较多。该方法有两种形式。泵直接从室外管网吸水，充分利用外网压力，节省投资;水泵从消防水池吸水，水池、水箱均储存一定量的消防用水，供水压力稳定，但能耗大，占用建筑面积大。
2.5有气压的给水方式
室外给水管网压力经常不足，不宜设高位水箱的建筑，水泵从室外给水管网或水池吸水加压，利用气压水罐储存和调节流量以及控制水泵运行。该方法供水可靠，水质较好，不需设高位水箱，但水压波动较大，水泵平均效率低，启动频繁，能源消耗量大。
3.高层建筑自动喷水灭火系统设计
3.1走道喷头的布置
在高层建筑中，为了美观往往设有吊顶，隐藏结构梁及各专业管道。而走道通常是各种管道最为集中的地方，特别是设置集中空调的高层建筑，结构梁、空调风管以及分层布置的给排水、电力管线等使设有吊顶的走道净空降低，若其吊顶形式为闷顶，则其闷顶的净空高度极有可能大于800mm，而《自喷规范》规定：“净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时，应设置喷头。”这是我们在设计中容易忽视的地方。由于走道内管道众多，设计中往往会出现直接在自喷配水管上、下接喷头的错误做法。首先这种接法不符合配水支管允许设置喷头数量(≤8个)的规定，其次走道内的自喷配水管往往管径较大，它缺少接小管径喷头的管件，在安装上也有弊病。所以，走道内的喷头应该从配水支管上接出为宜，在管线的布置上应与暖通、电力专业密切配合。
3.2高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压
《自喷规范》规定“：管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa。”而老《自喷规范》对此并无具体要求。高层民用建筑火灾危险等级一般为中危险级，自喷水泵是根据最高层最不利喷头工作压力经过计算而选择。笔者在近几次设计中计算的最不利层配水管入口处所需压力均不大于0.3MPa(最不利喷头工作压力按0.05MPa计)，由于自喷水泵的扬程还需考虑建筑高度、水力损失等因素，故必使高层建筑的底部几层配水管入口处压力大于0.4MPa.因而在设计时，在自喷水泵扬程的确定上不能一味放大了事，应该在自喷平面布置完毕后通过水力计算校核水泵扬程，并在此基础上校核底部几层配水管入口处压力。
3.3正确设置自喷末端试水装置
《自喷规范》要求“每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设置末端试水装置，末端试水装置的出水，应采取孔口出流的方式排入排水管道。”在设计中，我们通常不会忘记末端试水装置中试水阀、压力表的设置，但是往往忽视试水接头的设置，特别是试水接头出水口的口径没有交代。其实目前市场许多消防设备生产厂家，如上海金盾消防安全设备有限公司，可以生产成套的末端试水装置(ZSPP末端试水装置，含试水阀、压力表、试水接头)，我们只需要根据设计要求，按照试水接头出水口的流量系数选择定型产品即可。此外，试水接头不能与管道或软管直接连接，影响孔口出流的效果;自喷排水管也应设计成间接排放，以免下水道气体通过排水漏斗散入室内，影响室内空气品质。
3.4报警阀的进出口均应设置信号阀
《自喷规范》要求“连接报警阀进出口的控制阀，宜采用信号阀。”一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计，很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门，目的是防止误操作。
3.4大空间智能灭火系统的设置
大空间智能灭火系统的设置是利用光感的原理进行的，当监控区域内发生火情产生火焰光谱信号时，红外智能组件能迅速捕捉到火灾信息。该装置集红外、紫外传感技术和单片机技术于一体，对信号进行判断，通过传感器把信号传输到中央处理器，中央处理器经过再分析和判断，确认是火源后，立即发出报警信号，同时开启电磁阀、水泵等。开启阀门后，水在一定压力的驱动下通过管网输送到大空间大流量喷头部分。在水的冲击力作用下，大流量喷头自动高速旋转，从而产生大流量、高流速的水流直射喷出，达到灭火的目的。火焰扑灭后，红外智能组件将延时10秒关闭电磁阀，随即大空间大流量喷头停止喷水。如有复燃，重新喷水灭火。待全部火源扑灭后，红外智能组件重新回到监视状态。
总结
当前城市建筑日益向着大型化、多功能化、高层化、地下化发展，由于这些建筑存在人员密集、结构复杂、疏散困难、可燃物装修多等共性，一旦发生火灾，将给国家财产人民生命带来巨大损失。为了确保建筑消防设施能有效的控制和扑灭火灾，作为建设设计人员，应该及时学习新规范，及时了解给水排水新动态，共同提高设计质量。
参考文献
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[3]刘然，贾进章，耿继原.高层建筑消防设计措施探究[J].辽宁工程技术大学学报，2007