摘要：高层建筑已成为现代建筑主流，具有投资规模大，建筑使用功能复杂的特点，一旦发生火灾，危险性大，极易造成重大损失和伤亡事故。所以，高层建筑消防给水系统设计至关重要。本文就分析了高层建筑消防给水系统设计需要面对的问题，从给水方式确定、室外消防给水设计、室内消防给水设计以及喷淋系统给水设计的4方面对其设计展开了具体研究，以供参考。
关键词：消火栓；给水系统；问题；设计
引言
随着城市的不断发展，高层建筑的建设越来越多，越来越快。高层建筑内人员密集，重要的设施设备多，一旦发生火灾，就会遭遇火灾蔓延速度快和人员疏散困难等多种问题，从而引发更为严重的后果。高层建筑的火灾特点决定了建筑物内必须设置消防给水设施以自救为主。在高层建筑消防给水系统设计时，既要考虑到控火及灭火的安全性，实际的可操作性，又要考虑到投资的合理性。但是针对目前这些给水系统的设计方面，还存在一定的问题。本文主要针对这一问题进行分析和探讨。
1 高层建筑消防给水系统设计需要面对的问题
1.1 消防水池设计问题
在实际的工程建设中，常常会遇到消防水池有效容量偏小的问题。而之所以会出现这些问题，多半是因为设计人员没能掌握高层建筑结构特点，从而无法有效掌握建筑火灾延续时间。在这种情况下，设计人员基本不能进行室内消火栓用水量的合理分析，从而导致了消防水池设计容量的偏小。此外，消防水池容量偏小也可能是由部分旧工程改造所引起的。在高层建筑与其他建筑共用消防水池的情况下，有可能出现其他老旧建筑增加自动喷淋系统的情况。但是，这些工程往往不会进行消防水池容量的增加，继而将导致消防水池设计容量不足。
1.2 消火栓设计问题
在火灾发生时，室内消火栓是消防员取水灭火的重要装置，其数量和分布将对火灾的扑救和控制起到重要的影响。但是在实际生活中，常常会出现消火栓口径不一和消火栓阀门生锈等情况。而消火栓口径不一是设计人员产生的设计失误，将导致消火栓内的水无法用于火灾扑救，所以将给群众带来生命财产的严重威胁。消火栓阀门生锈或消防水带损坏等情况的发生，则是由于没能做好消火栓设备的安全防护设计所引起的，将导致救援人员失去火灾扑救的最佳时机。此外，消火栓系统的水泵控制也会出现水泵无法及时启动或缺乏保护按钮的问题，会给人员灭火带来不便。
1.3 给水压力设计问题
在高层建筑消防给水系统设计方面，给水系统超压和泄压问题是比较常见的设计问题。所谓的给水超压，其实就是系统内水压超过工作压力限值，容易使系统的器材、设备和管道损坏，并且导致系统给水不均匀。而导致这一问题发生的原因有多个，比如系统小流量出水、系统竖向分区不合理和水泵接合器超压等问题都会导致系统给水超压，从而不利于系统的正常运行。但是，超压现象是自动喷水灭火系统普遍存在的问题，所以设计人员还需要采取一定的泄压方式解决这一问题。因此，在建筑消防给水系统设计方面，设计人员需要合理进行泄压方式的选择，并且尽量提高系统的承压能力，从而使系统能够正常工作。
1.4 自动喷淋设计问题
在高层建筑消防给水系统设计方面，自动喷淋系统的设计是核心内容，但是目前仍然存在着较多的不合理之处。一方面，系统设计主要围绕建筑闷顶和建筑走廊开展，但是建筑闷顶内总是含有大量裸露电气线路，走廊等疏散通道又多被杂物堵塞。
另一方面，自动喷淋系统的材料选择有着严格的要求。但在实际生活中，许多建筑的喷淋系统管道都出现了腐蚀现象。而之所以会出现这种问题，就是因为设计人员在设计该部分内容时未能考虑到系统防腐蚀的问题，所以既没有采取相应的防腐措施，同时也没能选择耐腐蚀的管道。
2 高层建筑消防给水系统的设计研究
2.1 给水方式的合理确定
在设计高层建筑消防给水系统时，设计人员需要合理进行给水方式的选择，以便确保系统设计的有效性和经济性。首先，需要从系统安全角度进行给水形式的选择，然后才能考虑系统设计的经济性问题。按照服务范围，可以将建筑消防给水系统划分成区域集中的消防给水系统和独立的消防给水系统。一般来讲，高层建筑周围都有已建的消防水池。在消防水池有效容量较大的情况下，如果能够共用消防水池就能节省大量的社会资源。但在实际生活中，由于各单位之间的协调比较困难，所以往往无法采用区域集中的消防给水系统。所以，设计人员在设计的过程中，一般会进行独立的消防给水系统的设计。而按照建筑高度，可以将高层建筑的消防给水系统划分成分区供水和不分区供水两种形式。一般的情况下，需要以0.8MPa的消火栓栓口静水压力为基准，大于这一压力值选择分区给水形式，小于这一压力值选择不分区给水形式。而高层建筑消火栓栓口净水压力往往较大，所以一般选择分区给水形式。在此基础上，可以将分区给水形式划分成并联分区供水方式、串联分区供水方式和减压阀分区供水方式。相比较而言，并联分区供水系统可靠性较高，拥有独成体系的多个分区。但是，该系统的建设需要耗费大量的资金，并且维护工作的开展也比较困难。串联分区供水方式具有不需要使用高压管泵的优势，并且各区域的水泵压力比较接近。但是，该系统造价也较高，并且水泵分布较为分散，管理相对困难。而减压阀供水方式造价较低，管理起来比较容易，所以是比较常见的供水方式。此外，该种供水方式也具有安全可靠的特点，系统维护工作的开展也比较容易。但是，该种供水方式要求系统使用可调式减压阀，并且需要使系统压力保持恒定。
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2.2 室外消防给水设计
2.2.1 给水管网的设计
在设计室外消防给水系统时，为保证消防给水安全，需要科学、合理的进行给水管网的设计。一般来讲，高层建筑室外消防管网的给水管需要采取环状形式设计布置，并且确保进水管至少有两条。在此基础上，还要从不同的管道进行进水管的引入，从而避免两条管道同时发生故障。在这样的设计形式下，即使一条管道发生故障，消防人员还能使用另一条管道灭火，所以能给为建筑的安全使用提供更多的保障。在选择管道时，设计人员需要先确定管道的用水量大小，从而合理进行管道直径大小的选择。就目前来看，室外消防给水管道的直径不应小于100mm。而在进行管网的布设时，需要将环状管网划分成多个独立段。为了达成这一目的，需要使用大量的消火栓设备进行独立段的划分，而每个独立段拥有的消火栓数量应不超过五个。此外，在设计消防给水管网时，需要严格按照相关规范规定进行管道的设计，从而确保管道的使用安全。
2.2.2 消防水池的设计
在高层建筑内，往往设有大容量的消防水池。在平常的生活里，消防水池会进行水源的贮存。而在火灾发生后，消防系统将利用消防水池中的贮水进行灭火。按照相关规定，在室外消防用水量能够由给水管网保证时，就只需要使消防水池的有效容量满足火灾延续时间内的室内消防用水量要求。而在室外给水管网供水量不足时，消防水池的有效容量能够同时满足室内消防和室外消防的用水量要求。所以，在设计消防水池时，为了保证室外供水的及时性和安全性，需要合理进行消防水池的有效容量的设计。具体来讲，就是需要进行市政供水能力的考虑，然后适当进行消防水池容积的设计。比如在市政供水能力较强的情况下，室外给水管网就能够满足室外消防用水需求，所以就可以适当减小消防水池容积。而一旦市政供水能力不稳定，还需要增大消防水池的容量，从而在保证室内消防用水量的同时，满足室外消防用水需求。就目前来看，高层建筑的消防水池一般设在地下室，可以缓解城市用地紧张问题。而多数消防水池都是地下箱式建筑结构，可以充分进行地下室面积的利用。同时，地下室也将设有水泵房，并且能够实现水泵自灌。
2.3 室内消防给水设计
2.3.1 消火栓的设计
在设计室内消火栓时，需要进行其所需要的安全设施的设置。就目前来看，高层建筑室内消火栓给水系统设备较多，包含消防卷盘、消防水箱、管带、消火栓、水泵接合器和水枪等等。在进行这些设备的选择时，需要较好的进行设备质量的控制。而消火栓的布置关系到火灾能否得到及时控制和扑救的问题，所以需要保证同层任何部位都有两个消火栓水枪，并且保证充实水柱能够同时到达。在消火栓的距离上，需要确保两个消火栓的距离不大于30m。而水泵接合器是连接消火栓与消防管网的装置，其数量需要根据室内消防用水量确定。在接合器的流量计算方面，一般会按照10～15l/s进行接合器流量的确定。在布置时，需要以主楼梯为起点，并且根据规范要求和建筑结构的实际情况合理的布置。但需要注意的是，需要避免在人流较多的地区进行消火栓箱体的布置，从而避免消火栓的使用受到影响。同时，也需要避免在楼梯间出入口处进行箱体的布置，从而避免人群的疏散受到影响。在实际设计的过程中，为了避免楼道空间减小，往往会将消火栓设置成半暗装或暗装的形式。此外，需要将消火栓箱体布置在楼梯和走道等易于取用的地点，从而为人员使用提供便利。
2.3.2 增减压措施的采取
在火灾发生的最初阶段，消防所需水源来自于消防水箱。而水箱如果无法满足消火栓的静水压力要求，就需要进行消防增压稳压设施的设置。具体来讲，就是进行稳压泵或气压给水设备的设计，从而采取局部自动增压方式解决水压不足问题。其中，稳压泵的体积相对较小，所以在管理和维护方面具有一定的优势。但在实际使用的过程中，长时间启动设备容易导致设备损坏。而气压给水设备具有水泵启动次数少和压力稳定的优势，但是体积相对较大，使用成本也较高。所以，还需要根据工程实际情况进行增压稳压设施的设计。
在实际应用消防给水系统的过程中，超压问题也常常存在。所以，设计人员还要采取一定的措施预防系统超压问题的出现，从而避免系统出现消火栓漏水和自动喷水系统灭火效果差等问题。一方面，设计人员应该进行消火栓系统和自动喷水系统的分别设置，从而满足两个系统各自的压力要求。另一方面，可以使用流量扬程曲线平缓的水泵，从而将系统的超压保持在允许范围内。而在火场需要超出设计流量的用水量时，由于该水泵稳定性较强，所以也能够使系统拥有充实的水柱。再者，设计人员可以设计多台水泵为系统供水，并且根据水量大小进行水泵的选择。具体来讲，就是在水流量较小时，使用一台水泵供水。而在水流量较大时，则可以使用多台水泵联合供水。此外，设计人员需要合理进行系统管网的竖向分区。具体来讲，就是适当进行分区给水压力值的降低，并且采取相应的减压措施。而根据系统压力，可以将消火栓给水划分成多个区域，并且根据压力要求使用不同的水泵机组。
2.4 自动喷淋系统的给水设计
在设计自动喷淋系统时，需要使该系统拥有跟踪火势和迅速投入灭火的功能。而由于系统需要使用喷洒头喷水灭火，所以需要设计足够数量的喷头，以便使系统能够尽快实现对火势的控制。在此基础上，还要考虑到自动喷淋系统设计的特殊性，对人员聚集程度和电气线路等问题进行深入的分析，从而进行高科技系统的设置。而系统的给水方式可以有多种，比如可以使用水泵和重力水箱等方式。就目前来看，低于100米的高层建筑常常使用重力水箱方式，高于100米以上的高层建筑通常使用分区串联给水方式。除此以外，无水箱给水方式也常常会在高层建筑消防给水设计中得到应用。但是，采取该种方式容易出现水压不稳的现象，所以还需要进行系统稳压问题的处理。而在材料的使用方面，需要使用耐腐蚀的材料，从而避免喷头因受腐蚀而被堵塞。此外，还要考虑材料的抗低温能力，从而避免系统管道和喷头在低温天气出现冻裂。
3 结语
综上所述，消防给水系统设计关系到人民生命财产的安全，在整个建筑的设计中占有极其重要的位置。该系统的稳定可靠，是保证建筑安全最关键的内容。高层建筑的消防给水系统设计是一项多专业配合的复杂工程项目，因此在进行系统设计的时候，不仅要满足规范要求，而且一定要根据建筑特点进行合理的设计，将系统设置的技术的可靠性，实际的可操作性，经济的合理性综合考虑，只有这样才能确保在突发火灾事故的处置中，以最小的代价取得最大的成效。
参考文献：
[1] 张惠远.高层建筑消防给水系统设计及可靠性研究[J].建筑设计管理.2012
[2] 申启君.浅谈高层建筑消防给水系统设计[J].建筑工程技术与设计.2015
[3] 商标，马迪.浅谈高层建筑消防给水系统设计的若干问题[J].华东科技：学术版.2015
论文作者:孟祥印
论文发表刊物:《基层建设》2016年21期
论文发表时间:2016/12/5
标签：系统论文; 消火栓论文; 水池论文; 高层建筑论文; 水泵论文; 分区论文; 方式论文; 《基层建设》2016年21期论文;