高层建筑消防给排水设计常见问题

高层建筑消防给排水设计常见问题

一、高层建筑消防设计
　　1、在高层建筑内应控制使用双阀双出口消火栓代替两组单阀消火栓。
　　《高规》规定“同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱达到被保护范围内的任何部位。”在某些条形高层建筑中，其端部是否可以采用双阀双出口消火栓，从而省去1组单阀消火栓的设置呢？虽然在中国建筑工业出版社出版的《给水排水设计手册》（第二版）中提出“在每层楼的端部可采用双阀双出口消火栓”，但是《高规》中明确规定“十八层及十八层以下，每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管，但必须采用双阀双出口消火栓。”，且以强制性条文的形式予以规定。因此，在设计中我们应该力求避免出现这种情况。

消防整改

　　2、正确计算消火栓充实水柱长度，合理布置消火栓。
　　《高规》规定“消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m.”对于建筑高度不超过100m的高层建筑，设计中我们可以根据水枪最小流量5L/s，水枪喷嘴口径19mm，查有关设计手册得出水枪充实水柱长度为11.3m；对于建筑高度超过100m的高层建筑，我们可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。而在实际中，高层建筑标准楼层净高考虑经济因素一般控制在4.0m以下，如果根据公式Sk＝（H1-H2）/SINα计算水枪充实水柱，当层高取4m，水枪上倾角取45°时，计算Sk为4.24m，远远达不到规范要求，即层高限制了充实水柱的长度。但是，我们可以调整水枪上倾角来达到提高充实水柱长度的目的，因为规范及有关手册提出水枪上倾角不应大于60°，并未规定其下限角度值。笔者通过计算，当层高仍旧取4m，充实水柱取11.3m时，水枪上倾角为14.87°。况且《高规》有关条文说明解释道，口径19mm水枪的充实水柱小于10m时，由于火场烟雾大，辐射热高，扑救火灾有一定困难，所以水枪的充实水柱长度首先应该计算，同时又要满足《高规》规定各种高层建筑水枪的充实水柱下限值。按照水枪充实水柱长度，我们可以确定消火栓保护半径，但是在设计中我们不能简单的用保护半径画圆来布置消火栓。因为高层建筑平面中隔墙、内走道、门的布置会影响消火栓的使用，设计中应该用水龙带长度、充实水柱的水平投影去校核消火栓保护半径最远点。

消火栓示意图

　　3、高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓。
　　《高规》规定“高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓”，那么设于前室的消火栓可否保护相邻部位呢？《高规》的条文说明对此并没有具体说明，但是《建筑设计防火规范》中对“消防电梯前室应设室内消火栓”的条文说明中明确指出：消防电梯前室内消火栓是为便于消防队员使用消火栓并开辟通路，不能计入总消火栓数内。因此在设计中我们通常将其视为消防电梯间前室专用，而不保护其余部位。而目前如上海等部分地方消防设计规定，高层建筑的防烟楼梯间前室也需设消火栓。

消火栓箱

　　4、正确设置消防水池及保证高层建筑两路供水。
　　通常在高层建筑中，在市政供水不能满足消防用水量要求或市政为单路进水时，规范都要求设置消防水池。计算消防水池容积时，应将火灾延续时间内室内各消防用水量之和减去市政进水管的补水量。补水时间可按最长的火灾延续时间计。如果要考虑室外消防用水量或是设置生活、消防共用水池，则还需要补充相应的用水量。当设置生活、消防共用水池时，不能利用建筑物的本体结构做水池池壁以及池底，以防止生活水质污染。对此，《强制性条文》中已经明令禁止。同理，如果高层建筑屋顶设有生活、消防共用水箱，也应满足该要求。从消防水池接入水泵间的引入管应该保证不少于2根，如果在接入泵房前就将引入管汇合为一，对消防水池而言，仅为单路供水，存在供水的安全隐患。同时，从消防水泵接入各消防管网的供水管也应保证两路。

　　5、消防水泵出口处的放水阀和稳压回流措施。

　　《高规》规定“消防水泵的供水管上应设置DN65的放水阀门”，目的是便于水泵检查试验时排水。排水量小时，可直接排至泵房集水池；排水量大时，可排回消防水池。同时，消防水泵出口还需要考虑一定的稳压回流措施。因为在实际使用中，会出现消防水量小于水泵选定流量值的情况，此时水泵扬程远大于设计值，在无任何回流措施保护下，消防管网压力过大，容易造成事故。简单的做法是在供水管上装设安全稳压阀，在管网超压时，可以通过回流管泄压，将回流水排至消防水池；在管网压力不稳定时，亦可稳压。
　　6、消防管网布置成环的问题。

消防水泵

　　高层建筑中一般要求消火栓系统布置成环状管网，在某些大面积的建筑内，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此时我们可将底层与顶层的消防干管均连成水平环路，立面又形成以立管相连的竖直环路，这种立体管网对消防供水最为安全。可是对于某些条形建筑，设计中我们只要将管网竖向成环即可，不必刻意追求这种立体管网，如果强行将消防干管绕成环路，将人为的使系统复杂化，且无太大意义。
　　二、高层建筑自动喷水灭火系统设计
　　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。

走道喷头布置

　　2、高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压。
　　新《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、正确设置自喷末端试水装置，解决末端试水装置排水问题。
　　《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。

喷头原型

　　4、报警阀的进出口均应设置信号阀。
　　新《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。
　　5、消防增压泵的设置问题。
　　为保证《高规》或《自喷规范》要求的最高层消火栓或喷头的静压力值，在高位水箱的水位差不够的情况下，设计中我们一般在高位水箱处设置消防增压泵。首先，增压泵的流量要满足1股水柱或1个喷头的水量；其次，增压泵的扬程不宜过大。由于高位水箱消防水位与顶层消火栓或喷头已有一定的位差，规范要求的静压力值减去这个水位差就是增压泵的最小扬程，所以增压泵的扬程一般只需要几米足以满足要求。如果增压泵扬程选的过大，将导致下层管网承压过高，消火栓出口压力或是各层自喷配水干管入口处压力增大，均需采取减压措施，使消防系统复杂化。但是仅靠增压泵来满足消防静压要求也不合适，因为增压泵的运行由压力传感信号控制向消防系统不断打水以维持压力，水泵需要常年频繁启停，机件容易损坏。故在条件允许的情况下，与建筑协商适当抬高水箱位置，利用高位水箱稳压最为稳妥；建筑条件实在不允许时，设计选择带气压水罐的增压设施亦可。

自动喷水灭火系统

　　6、自喷供水应先通过报警阀。

　　在自喷系统中，自喷水泵是通过报警阀上压力开关动作给出信号来启动，水流指示器显示火灾位置，因此自喷供水均应通过报警阀接向管网。特别是从高位水箱或增压设施接出的自喷供水管，不能像消火栓系统那样直接接在消防管网上，而必须从报警阀入口接入消防管网中。同理，自喷系统的水泵接合器的引入管也必须通过报警阀接向管网。