費廣成

（鹽城市消防技術(shù)服務事務所，江蘇 鹽城 224001）

1 消防給水系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國綜合國力的日益增強，人民生活水平的不斷提高，越來越多的集中型城市不斷興建，消防問題越發(fā)嚴重。各種建筑功能復雜，建筑物地區(qū)性密集，城市人口劇增等現(xiàn)象帶來了嚴重的消防隱患。大型高層綜合型建筑、高層民用住宅建筑、集餐飲、購物、賓館和娛樂為一體的綜合型高層建筑都是消防的重點。這些大型商業(yè)建筑通常采用無隔斷、無間斷的大面積區(qū)域作為經(jīng)營場所，大量的易燃物品擺放集中，數(shù)量巨大，有的還設(shè)有餐飲業(yè)，這都為火災提供了迅速傳播的便利條件，導致火災在水平和豎直方面迅速蔓延。如果其隔墻不具備足夠的耐火能力，大火就會快速蔓延至其他位置；如果在建筑的背火面儲存了大量的可燃物，會導致火災快速擴大至其他區(qū)域；而且在豎向扶梯、中庭等區(qū)域，由于煙霧的上升也會導致豎向的火災蔓延。高層建筑人口密集，消防意識薄弱，通常會導致火災后救援困難；消防水槍的高度限制，也使該建筑主要依靠自身的消防設(shè)施。因此消防給水問題成為了建筑設(shè)計的重要問題[1]。

2 消防給水系統(tǒng)的類型及其特點

圖1為某工程室內(nèi)給水系統(tǒng)流程圖，該工程為多層商住樓。消防給水系統(tǒng)主要分為室外給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、ESFR系統(tǒng)、自動噴水系統(tǒng)、固定消防水泡系統(tǒng)等多種系統(tǒng)。本文著重分析室外給水系統(tǒng)。室內(nèi)給水系統(tǒng)和自動噴水系統(tǒng)。

2.1 室外給水系統(tǒng)

在消防給水設(shè)計中，室外給水系統(tǒng)尤為重要。室外給水系統(tǒng)關(guān)系到室內(nèi)給水系統(tǒng)的水源問題，例如消防水壓的保證，消防管道的連接等問題。所以在消防給水系統(tǒng)設(shè)計時，應完善室外給水系統(tǒng)。

首先設(shè)計時應注意管道的設(shè)計[2]。根據(jù)當前工程的級別等確定消防用水量，從而確定管徑。一般來說管徑可以按以下公式計算：

式中：D為管道直徑；q為管道流量；v為流速。管材的選用也是十分重要的。一方面必須能夠承受各種內(nèi)外荷載的機械性能，例如剛度足夠，水密性能好，不滲透，不破裂，良好的水力性能，能減少沿程水頭損失和局部水頭損失；另一方面價格適中，壽命長，防水和侵蝕能力較強。在埋管道時，應堅持將深埋和淺埋相結(jié)合的原則。深埋還是淺埋要根據(jù)冰凍層厚度，外部荷載，最小管頂覆土厚度和工程造價以及將來的管道維修費用等綜合因素決定的。管道設(shè)計時，應秉承多平緩順直，少陡峭曲折的原則。

其次，應注意室外給水系統(tǒng)的其他附屬設(shè)施包括閥門、排氣閥、消火栓、閥門井等。這些設(shè)施都需要適當?shù)脑O(shè)置和安裝。閥門應在主管道每隔500~1000m設(shè)置一個檢修閥門。管道局部最高點應設(shè)置排氣閥。排氣閥與管道直徑之比應在1:8~1:12之間。也可設(shè)在閥門井內(nèi)。消火栓間隔為100~120m，距建筑物不小于5m，距道路不大于2m。

消防水池設(shè)計時，要按照規(guī)定中的有效容積設(shè)計[3]，必須滿足火災發(fā)生時的持續(xù)消防用水量，并按照以下公式計算：

式中：V為消防水池的有效容積；Vn為室內(nèi)消防用水量；Vw為室外消防用水量；Vg為室外給水管網(wǎng)供水量。但是該條款的定義有點模糊。在實際設(shè)計中，由于建筑物的差異，一般選擇按照最大建筑的消防用水來設(shè)計，而不是疊加用水量來設(shè)計消防水池。并且對于消防水池的保護半徑也有定義，即150m，但是有些大型的小區(qū)不能滿足此需求，故而可以分散設(shè)置多個。但是蓄水量應滿足150m的保護范圍。

2.2 室內(nèi)給水系統(tǒng)

消防室內(nèi)給水系統(tǒng)可以分為兩種，高壓制和臨時高壓制。高壓式給水系統(tǒng)有利于節(jié)約時間，因為無論何時，管道中水體一直處于壓力狀態(tài)下，發(fā)生火災時可以及時送水救災。但是，由于輸水管道、設(shè)備層和地下室都需要長期儲存大量水體，既不利于節(jié)約，而且會加重建筑負荷，干擾結(jié)構(gòu)布局，增大滲漏的幾率。而臨時高壓給水系統(tǒng)可以解決這個問題，它只需要在地下室儲存全部水體，但是火災發(fā)生時，有短暫延誤撲救的危險。因此有些工程在中間設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱，或者在屋頂設(shè)置水箱，儲存的水體需要滿足火災突發(fā)的前10分鐘之內(nèi)的用量。而且水泵應為一臺常用、一臺備用進行配置。表1為我國超高層建筑消防給水方式。事實證明兩種給水系統(tǒng)均有使用。在給水系統(tǒng)中，各區(qū)供水分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。串聯(lián)系統(tǒng)有利于降低水泵負擔的壓力，經(jīng)濟并安全，因此表1中的超高層建筑多選用串聯(lián)方式。并聯(lián)方式有利于分區(qū)給水，將各區(qū)供水獨立，但是水泵壓力增大。

表1 我國已建和在建超高層建筑消防給水方式統(tǒng)計

2.3 自動噴水滅火系統(tǒng)

近年來，我國的滅火給水從以消火栓系統(tǒng)為主逐步向以自動噴水滅火系統(tǒng)為主過渡，這也是我國消防給水系統(tǒng)設(shè)置標準和發(fā)達國家逐步接軌的重大舉措。自動噴水滅火系統(tǒng)，早期是以“鉆孔管式噴水滅火系統(tǒng)”的形式出現(xiàn)，已經(jīng)使用一百多年，從它被人們接受并使用期間，一直在不斷研發(fā)新技術(shù)、新設(shè)備與新材料。目前已經(jīng)是世界上公認的最為有效的自救滅火設(shè)施，并以應用最廣泛、用量最大而著稱。它具有安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火成功率高等特點，在保障人們的生命、財產(chǎn)安全方面起到了非常重要的作用。自動噴水滅火系統(tǒng)是一種由水流報警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）、報警閥組、灑水噴頭，以及管道、供水設(shè)施組成的，并能在發(fā)生火災時自動噴水的自動滅火系統(tǒng)[4]。它一般設(shè)置在容易起火的部位、疏散通道和人員密集場所,而且還設(shè)置在水災容易蔓延的通道, 不易發(fā)現(xiàn)和不易撲救的火災地方以及需要淋水降溫、保護等的場所。這樣可以更及時、更迅速, 更有效地撲救火災，防止火災擴大，減少人員和經(jīng)濟的損失。

依照采用的噴頭不同，該系統(tǒng)可以分為三大類[5]：閉式系統(tǒng)、開式系統(tǒng)和水幕系統(tǒng)，如圖2所示。閉式系統(tǒng)采用閉式灑水噴頭，而開式系統(tǒng)采用開式灑水噴頭。下面分別對其進行介紹

閉式灑水的自動噴水滅火系統(tǒng)包括：濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預作用系統(tǒng)。濕式系統(tǒng)一般用于常溫環(huán)境，即溫度不低于4度，不高于70度的環(huán)境。這是由濕式系統(tǒng)的工作原理決定的[6]。濕式系統(tǒng)是在熱敏感元件感應到熱源時，破裂或者融化，從而使戒備中的管道預留水體噴灑出來進行阻擋火勢。干式系統(tǒng)不受環(huán)境溫度的影響，它是將管道中充滿有壓氣體，而不是水。所以它可以用于高溫環(huán)境和低溫環(huán)境，但是由于水管中的氣體存在，會延遲救火時間，不利于快速滅火，因此它一般適用于溫度低于4度或者高于70度的環(huán)境，例如我國北方?jīng)]有取暖設(shè)施的地方。預作用系統(tǒng)是將以上兩種系統(tǒng)相互結(jié)合，取長補短。在更加敏感的報警系統(tǒng)提示下，同時開啟雨淋閥和供水泵，在噴頭開啟前將管道供水，從而提高供水效率和縮短等待時間。該系統(tǒng)一般用于對環(huán)境狀態(tài)要求較高，例如嚴禁管道漏水，防止誤噴的建筑內(nèi)。

開式系統(tǒng)也稱為雨淋噴水滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般用于火災蔓延速度較快，其他方式難以覆蓋廣泛面積時，或者由于特殊情況需要延時噴水的情況。例如在隧道發(fā)生火災時，需要等待交通終止，保證人員安全的情況下才能開啟滅火裝置。這時火災已經(jīng)有蔓延的可能，需大范圍的覆蓋滅火面積，就可利用開式系統(tǒng)阻止火災蔓延。開式系統(tǒng)是在自動報警系統(tǒng)啟動下，開啟雨淋閥和供水泵，以開式或者閉式噴水閥噴水。自動報警器一般是電子探測系統(tǒng)，對燃燒物、煙霧、熱源和火焰等現(xiàn)象快速做出感測或者反應。開式系統(tǒng)還可以添加泡沫液，如水成膜泡沫液，滅火時泡沫覆蓋在非水溶性液體上形成薄膜，減輕或者防止易燃蒸汽的釋放，從而減輕火災的程度和蔓延。

水幕系統(tǒng)是由水幕噴頭和雨淋報警閥組以及水流報警裝置等組成。水幕系統(tǒng)根據(jù)其作用一般分為兩類，即防火分隔水幕和防火冷卻水幕。防火分隔水幕的設(shè)置主要是由于設(shè)置防火墻困難，從而以防火分隔水幕替代。其目的與防火墻和防火卷簾的作用相同，實現(xiàn)火災的分隔和隔離而不是滅火，因此該系統(tǒng)多用于救火的初期。防火冷卻水幕主要是用于保護和冷卻防火卷簾，降低其溫度，增強其耐火極限，延長阻擋煙霧時間。總之水幕滅火系統(tǒng)主要是形成具有一定高度的水墻，起到防火分隔、降低熱輻射、冷卻分隔設(shè)施、稀釋有毒氣體和節(jié)省消防人力的作用。

3 消防給水系統(tǒng)中應考慮的幾個重點問題

目前現(xiàn)行的規(guī)范中仍然存在一些問題，比如規(guī)范中條文的前后沖突，有些條文操作性不強，而有些強制性又過強，這些都不利于設(shè)計施工人員的實際操作，也對消防給水系統(tǒng)帶來了不良影響。例如關(guān)于七種情況下設(shè)置的倒流防止器的條文為強制性條文。該條規(guī)定使得倒流防止器大規(guī)模使用，不但增大了系統(tǒng)壓力損失，還會導致城市供水系統(tǒng)壓力降低，既不利于節(jié)約型社會的建設(shè)，又對干管和直管與倒流防止器的串聯(lián)造成用水點水壓不足。再有關(guān)于消防栓的設(shè)計問題，不同的規(guī)范中有不同的規(guī)定。GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8.4.3.2條規(guī)定的與GB50045-1995《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(2005年版)》第7.4.6.8條規(guī)定相互沖突。前者規(guī)定消防電梯前室所設(shè)的消火栓不應計入總數(shù)，但是后者又規(guī)定應計入總數(shù)。因此在多項工程設(shè)計中一直存在爭議。

關(guān)于屋頂水箱的規(guī)定也存在爭議，按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8.4.4.2條的規(guī)定，所計算出的水箱容量在實際工程中是否適當。這是由于一般工程設(shè)計都是按照用水量包含了自動噴水的水量而設(shè)計的，而規(guī)定中沒有明確的指出是否應該包含這部分的用水量，因此該問題依然有待解決。同時，對于整個小區(qū)合用一個消防水箱時，應注意不能在設(shè)有屋頂水箱的樓上設(shè)置止回閥。另一方面，對于高層民用建筑，規(guī)范中規(guī)定凡是高度高于25m的建筑，并且使用高壓給水系統(tǒng)應設(shè)置高位水箱，但是即使高位水箱的存在依然不能滿足消防用水的水壓，同時增加的消防增壓泵還增大了開支，不利于節(jié)約成本和經(jīng)濟合理性，并且還會影響建筑的立面優(yōu)化。因此建議50m以下的建筑不用設(shè)置高位水箱，改為在消防泵房內(nèi)設(shè)置小流量的穩(wěn)壓水泵[7]?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計防火規(guī)范(2005年版)》中的統(tǒng)一利用穩(wěn)壓水泵代替高位水箱這一規(guī)定，也存在很多弊端。因此對于高于50m的建筑，建議仍然使用高位水箱，這樣不但可以減少成本，特別是在民用住宅建筑，可以為居民降低成本費用，而且在平時運行中，可以節(jié)約用電，甚至可以不用電力支持，特別是在電力供應不穩(wěn)的地區(qū)。

關(guān)于消防水池的規(guī)定，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中明確指出，當市政給水管道為支狀時，或者一根進水管的消防用水量大于25L/s時，應設(shè)置消防水池；但是同時，其說明文中，又將用水量改為20L/s，如此說明雖然增加了安全系數(shù)，但是對于設(shè)計人員來說，不能夠準確把握規(guī)定的內(nèi)容，從而不利于規(guī)范消防給水設(shè)計。因此有的設(shè)計人員將消防水池的容積計算按照以下公式計算，雖然不合乎標準，但是卻符合當?shù)氐膶嶋H情況[8]。

式中：Q為消防水池的容積；Qs為室內(nèi)消防用水量；Qw為室外消防用水量；Qz為自動噴水滅火系統(tǒng)用水量。鑒于此，規(guī)范中的規(guī)定應根據(jù)實際情況給予設(shè)計人員一定的自主范圍，從而使消防給水系統(tǒng)更好的服務于人。

4 結(jié) 語

人們常說，水火無情。消防給水系統(tǒng)是建筑滅火的主要手段之一。因此消防的供水問題便成為了建筑設(shè)計的重要問題，它關(guān)系著人們?nèi)罕姷娜松砗拓敭a(chǎn)的安危，因此對于其的優(yōu)化、管理和運行都有著重要的意義。在設(shè)計消防給水系統(tǒng)時，不但要考慮實際工程所在的地點，環(huán)境和氣候，而且還應考慮其建筑自身的作用。不同的給水系統(tǒng)各有優(yōu)缺點、也各有適用范圍。只有準確的把握其特點，才能做出準確的抉擇。不但要考慮技術(shù)問題，同時還應考慮業(yè)主、設(shè)計人員和施工人員的意見，做到滿足業(yè)主的要求，符合規(guī)范的規(guī)定，在施工中具有可行性，并在節(jié)約、經(jīng)濟的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計。

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