楊 曦 宋 超

濟寧市建筑設計研究院，山東濟寧 272000

作為高層建筑的重要組成部分之一，給排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)能否平穩(wěn)運行直接關系到居民生活質量和建筑整體安全性[1]。由于系統(tǒng)較為復雜及對水源要求相對較高等特點，給排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)在設計時需要考慮諸多因素，并且設計難度相對于普通建筑要大一些。在設計時，要從建筑本身實際情況出發(fā)，針對不同建筑的不同特點來制定施工方案，對水壓和水容量及管道布局充分考慮，以保證建筑給排水和消防設施平穩(wěn)運行。

1 高層建筑消防給排水工程特點

1.1 安全可靠性要求較高

針對高層建筑給排水和消防系統(tǒng)設計時，可靠性是否符合標準需要設計者們著重考慮。由于高層建筑一旦發(fā)生火災，火勢極難控制，所以在設計消防系統(tǒng)時，一定要將居民自救首先考慮，然后在此基礎上確保高層建筑消防系統(tǒng)的整體可靠性過關。

1.2 靜水壓力較大

針對高層建筑進行給排水設計時，高層建筑的靜水壓力也要重點考慮，由于高層建筑與普通建筑有著較大區(qū)別，所以如果采用普通建筑的單區(qū)供水方法，則很可能導致水壓過大，從而無法保證可靠性，給相應的零部件及水管造成破壞。

1.3 管道機械強度高

相比普通建筑來說，高層建筑的排水量要求較高，并且排水管道也較長，以上因素導致管道的內部水壓力變化較大[2]。所以，在針對高層建筑排水系統(tǒng)設計時，一方面要確保其排水能力，另一方面也要保證輸水管道內部水壓保持穩(wěn)定?；诖?，高層建筑給排水消防系統(tǒng)管道材料在選擇時要在保證其經濟性的前提下盡可能地選擇高強度材料。

2 高層建筑給排水消防中應注意的問題

2.1 室外消火栓系統(tǒng)問題

由于室外消火栓主要由所在地的市政網系統(tǒng)供水，所以在設計消防系統(tǒng)時要與市政、水務等單位之間進行合理溝通，確保消防系統(tǒng)時刻穩(wěn)定。

2.2 室內消火栓系統(tǒng)問題

室內的消火栓分為高、低2個區(qū)，高區(qū)為17～27層，低區(qū)為1～16層，對其分別供水。在設計時，高層建筑的水箱一般設計為20m3左右的蓄水量，高度設計為滿足高層消火栓6m以上的凈水壓力。

2.3 自動噴水滅火設備的選擇

由于國內民用建筑火災等級一般為中危險級，所以自噴水泵一般是依據(jù)最不利于噴頭的壓力再經過理論計算最終確定。在針對自噴水泵的射程計算中不僅要考慮建筑物的高度，也要考慮水流在實際工作時的損失，目前國內建筑的配水管進口位置水壓規(guī)定為至少400kPa。此外，在設計中要充分考慮消防設備末端試水裝置的實際壓力是否符合相關行業(yè)標準，一般是將最不利點的噴頭和壓力表等相關設備連接，然后測量計算，以判斷系統(tǒng)在實際運行中的工作壓力。

2.4 管道與增壓泵在給排水消防系統(tǒng)設計

由于消防系統(tǒng)用水的可靠和安全與否直接被用水管道布置情況影響，所以在進行排水消防系統(tǒng)設計時需要特別注意。設計人員在設計時要充分考慮室內消防管網之間的連接，并選用安全可靠的環(huán)狀管網。此外，在設計時必須在保證最不利點消火栓用水壓力的前提下，盡可能選擇小型增壓泵，以便于在發(fā)生緊急火災時，減壓泵可快速啟動。

2.5 消防排水的有效性問題

一般情況下，消防排水都是利用建筑內部的消防專用線路或雨水管道進行排水，但在實際高層建筑中，設計者應考慮消防排水系統(tǒng)容量較大，持續(xù)排水時間也相對長，針對此現(xiàn)象要運用防返溢工藝來確保系統(tǒng)工作正常。此外，在設計地下水消防排水時，要對高層建筑嚴格分區(qū)，各區(qū)排水系統(tǒng)應相互獨立并避免相互流通，嚴格保證本區(qū)排水不流入其他區(qū)域。

3 給水系統(tǒng)設計

3.1 給水管道材質的選用

由于高層建筑樓層較多，所以重量也較大，管道設備不僅要承受較大水壓，也要承受多樓層的壓力，管道設備在選擇材質時不僅要具備較強抗腐蝕性，也要承受較強抗壓能力。結合實際情況，目前的管材大多采用塑料材質，具有質量輕、壽命長及耐腐蝕等優(yōu)點，并且相對于金屬管道也相對經濟，成本較低。

3.2 給水設計中的給水方式

目前，在我國高層建筑中主要有以下幾種給水方式：減壓分區(qū)、高位水箱、變頻泵無水箱等，以上方式各有優(yōu)缺點，要根據(jù)實際高層建筑的具體情況來針對性的選擇。高位水箱給水方式是通過泵房內的離心水泵供水，由于可在未發(fā)生火災時在高位水箱中儲存一定的水量，所以可確保供水水壓持續(xù)穩(wěn)定。此種給水方法優(yōu)點是成本低、方式簡單，但相應的也存在一定的問題。由于水箱內的水流動性較差，所以時間長了以后很可能造成水箱內水質污染，如消防設備需經常使用，可以選用此方式；減壓分區(qū)給水方式主要是利用減壓閥進行減壓，在不同區(qū)域內分別安裝水箱，利用水泵將水導入最高樓層上的總水箱中，然后上區(qū)水箱向下區(qū)進行供水，也可在管道上安裝減壓閥，水流經過減壓后進入下一分區(qū)的管道網絡。此方式的優(yōu)點是維修方便、可靠性強且不需要為減壓閥設置水箱，從而提高建筑的利用率，但缺點是下區(qū)處水壓損失較大、水泵能耗增加；變頻泵無水箱法主要是利用變頻器的自動化功能進行給水，利用變頻器控制電動機的轉速，從而實現(xiàn)流量與水壓的平穩(wěn)運行，在提前預設好水壓基礎上，可以根據(jù)不同時間的水量變化來利用變頻器調整電動機的轉速，從而保證給水系統(tǒng)的可靠平穩(wěn)，此方式最大的優(yōu)點是在保證水質的前提下節(jié)約能源，但缺點是變頻器成本較高，并且易受外界電磁干擾，所以在使用方式供水時要做好抗干擾措施。

3.3 排水系統(tǒng)設計

在日常生活中，高層建筑的排水系統(tǒng)主要排放生活污水、廢水及雨水等，在排水方式的選擇上要依據(jù)建筑所在的城市制定的排放標準及建筑的自身特點來決定。目前較為常見的排水系統(tǒng)有中水系統(tǒng)、同層排水方式及排水通氣技術。工業(yè)生產中，一般使用中水系統(tǒng)，主要將工業(yè)生產生成的廢水等物質運用物理及化學方式處理，使之達到制造工藝的使用標準后再循環(huán)投入到工業(yè)生產中，是水資源循環(huán)利用的典型案例。但在高層建筑排水系統(tǒng)的設計中，中水系統(tǒng)的使用成本較高。此外，使用中水系統(tǒng)，在水質方面對人體健康會產生潛在的威脅，在實際使用中應謹慎選擇。近年來，同層排水逐漸被推廣開來，在高層建筑的某一層中安裝一個住戶共同使用的水封管配件，一旦排水系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞故障等異常，在本層即可進行故障診斷并采取措施，方便運營維護。同層排水方式為住戶提供了較大的方便，具有操作靈活、噪聲污染小等優(yōu)點。但采用同層排水方式時，要盡可能選擇密封性較好的管道材料并用熱熔連接；為保證排水的流暢，避免出現(xiàn)水封負壓虹吸等現(xiàn)象，在進行高層建筑排水系統(tǒng)設計時，一般采用排水通氣技術。一方面可以保證排水系統(tǒng)中氣流的正常流通，另一方面也可以防止管道內氣體進入室內。

3.4 消防系統(tǒng)設計

高層建筑的安全性直接受到消防系統(tǒng)設計影響，由于高層建筑的樓層較多、居民數(shù)量較多，所以一旦發(fā)生火災，救援將面臨較大困難，高層建筑的消防系統(tǒng)應該確保消防用水的需求量及供應的持續(xù)性。消防系統(tǒng)的設計主要包括以下2部分：（1）消火栓系統(tǒng)；（2）自動噴水系統(tǒng)。消防系統(tǒng)是高層建筑設計的關鍵部位之一，高層建筑一旦發(fā)生火災等異常，將給生命財產造成極大的威脅。區(qū)域集中消防供水系統(tǒng)比較可靠，在區(qū)域內設置一個消防水池和加壓泵房，但是要合理確定具體的位置。消火栓一方面是高層建筑內消防系統(tǒng)的重要組成部分，同時也是火災發(fā)生后居民第一時間可以使用的消防設備。在現(xiàn)場的消火栓箱內可安裝緊急啟動消防泵按鈕，按鈕一合，消防水泵就立即啟動?？紤]到減小消防泵的啟動負荷，應在出水管路上設計多功能控制閥。水泵起動時能自動打開閥門，停止時能自動關閉閥門，并能有效地防止水錘的危害。但要注意，當高層建筑消火栓壓力過大時，要替換成減壓或穩(wěn)壓消火栓。在火災的初期，自動噴水設備滅火作用較為明顯。隨著技術的不斷發(fā)展，自動噴水設備的相關技術也在不斷的提高，逐漸由大水量噴淋轉變?yōu)榧毸F噴涂，此方法可大大減少蓄水量，設備的體積也較小，在火災發(fā)生的初期對電氣設備造成的損害也大大降低。近年來，隨著電子技術的不斷提高，火災報警系統(tǒng)也出現(xiàn)了革新，逐步由紅外技術代替溫度傳感器和煙霧傳感器，邏輯判斷能力也大大提升，對火災的判斷正確率也逐步上升，失誤越來越少。

4 結語

隨著高層建筑在建筑領域的迅猛發(fā)展，排水及消防系統(tǒng)的設計水平也隨之得到了較大幅度的提高，未來的發(fā)展趨勢會越來越人性化、綠色化、智能化、多功能化，以便于確保高層建筑己排水及消防系統(tǒng)的使用需求。但目前實際設計過程中還受到各種客觀因素的限制，也存在一定的問題，所以，設計師及工作人員要使用新材料新技術來不斷加強創(chuàng)新，不斷提高給排水及消防系統(tǒng)的設計水平。