徐佩佩

（時(shí)代建筑設(shè)計(jì)院（福建）有限公司，福建 福州 350013）

0 引言

在城市化進(jìn)程日益加快的今天，為了滿足與日俱增的居住及辦公需求，建筑高度不斷增加，從而增加了建筑給排水消防設(shè)計(jì)的難度。如果在工程建設(shè)之初沒(méi)有做好給排水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，后期可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致建筑消防設(shè)施無(wú)法正常使用，最終會(huì)危及人身及財(cái)產(chǎn)安全。本文對(duì)福建斯泰克信息技術(shù)有限公司運(yùn)營(yíng)研發(fā)大樓給排水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，并對(duì)相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)。

1 工程概況

福建斯泰克信息技術(shù)有限公司運(yùn)營(yíng)研發(fā)大樓項(xiàng)目位于福州市高新區(qū)，總建筑面積約22918.95m2，其中地上部分面積為17685.20m2，地下室總建筑面積5232.55m2，共布置1棟15層高層丙類廠房、1棟3層配套辦公和1棟單層丙類廠房，高層建筑為工業(yè)樓。

2 項(xiàng)目給排水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)選擇及設(shè)施的設(shè)置

本項(xiàng)目市政道路管道水壓為0.2MPa，高層建筑消防用水所需的水壓較高，市政水壓無(wú)法滿足且只有一路供水。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中4.3.1條，當(dāng)采用一路消防供水且室外消火栓設(shè)計(jì)流量>20L/s或建筑高度>50m，應(yīng)設(shè)置消防水池。再根據(jù)4.3.2條，消防水池的有效容積應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)外消防用水量之和[1]。消防用水總量按照本項(xiàng)目在同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為一次，一次滅火用水量最大的一棟建筑物計(jì)算（項(xiàng)目各建筑單體及地下室室內(nèi)外消火栓用水量見(jiàn)表1）。本項(xiàng)目單層廠房層高>8m，按電子生產(chǎn)車間考慮，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2017）中第5.0.2條，噴水強(qiáng)度取15L/（min·m2），作用面積160m2，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1h，則自噴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量為40L/s，實(shí)際上自噴系統(tǒng)流量比設(shè)計(jì)流量要大，本項(xiàng)目取45L/s。

表1 建筑室內(nèi)外消火栓用水量

本項(xiàng)目采用由屋面消防水箱、地下室消防水池及消防水泵房等組成的臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)，包括：室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等。消防用水量見(jiàn)表2。

表2 消防用水量計(jì)算表

根據(jù)表2，本項(xiàng)目室外消防用水總量為432t，室內(nèi)消防用水總量為594t。高層丙類廠房地下室設(shè)置一個(gè)有效容積613.94t的室內(nèi)消防水池（水池分為295.11t和318.83t兩格），并在水池旁的泵房?jī)?nèi)設(shè)置室內(nèi)及噴淋消防泵，提供室內(nèi)及噴淋系統(tǒng)消防用水量；本樓地下室設(shè)置一個(gè)有效容積433.47t的室外消防水池，并在水池旁的泵房?jī)?nèi)設(shè)置室外消防泵，提供室外系統(tǒng)消防用水量。本樓屋面設(shè)置一個(gè)36t的消防水箱，供火災(zāi)初期10min消防水量、水壓要求，并設(shè)增壓穩(wěn)壓設(shè)備XW(L)-Ⅰ-1.0-20-ADL，保證消火栓及噴淋系統(tǒng)壓力。消防水泵應(yīng)保證在火警后30s內(nèi)啟動(dòng)，在屋頂露天設(shè)置高位消防水箱。

2.2 室內(nèi)外消火栓給水管網(wǎng)水力計(jì)算

按規(guī)范要求，室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)均采用環(huán)狀布置，消防水泵所需的設(shè)計(jì)揚(yáng)程按下式計(jì)算：

式中：

P——消防水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程，m；

k2——安全系數(shù)；

Pf——沿程水頭損失，m；

Pp——局部水頭損失，m；

H——當(dāng)消防水泵從消防水池吸水時(shí)，H為最低有效水位至最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施的幾何高度，m；

P0——最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施所需要的設(shè)計(jì)水頭，m。

室內(nèi)外消火栓給水管網(wǎng)最不利管段水力計(jì)算見(jiàn)表3、表4。

表3 室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)最不利管段水力計(jì)算表

表4 室外消火栓給水管網(wǎng)最不利管段水力計(jì)算表

2.3 室內(nèi)噴淋給水管網(wǎng)水力計(jì)算

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，噴淋管道錯(cuò)綜復(fù)雜，計(jì)算出水泵所需的揚(yáng)程或者系統(tǒng)所需的壓力較費(fèi)時(shí)間，可以采用估算的方法快速計(jì)算出系統(tǒng)所需的壓力。根據(jù)規(guī)范《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2017）中第8.0.7條配水管道的布置，應(yīng)使配水管入口的壓力均衡。該工程為工業(yè)建筑，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)等級(jí)，采用最高層配水管入口處規(guī)范規(guī)定的最大值0.4MPa來(lái)估算整個(gè)噴淋系統(tǒng)水泵揚(yáng)程。水泵揚(yáng)程按下式計(jì)算：

式中：

H——水泵揚(yáng)程，m；

Pf——沿程水頭損失，m；

∑Pp——局部水頭損失的累計(jì)值，m（濕式報(bào)警閥取值4m、水流指示器取值2m）；

P0——最不利配水管入口處水頭，m；

Z——最不利點(diǎn)處噴頭與消防水池最低水位的高程差，m；

hc——直接從消防水池吸水時(shí)，hc取0。

室內(nèi)噴淋給水管網(wǎng)最不利管段水力計(jì)算見(jiàn)表5。

表5 室內(nèi)噴淋給水管網(wǎng)最不利管段水力計(jì)算分析表

3 給排水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

3.1 消防供水設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

消防供水包括消防水源的選擇、消防給水形式及供水設(shè)施的確定。首先是水源的選擇，該工程市政壓力無(wú)法滿足消防系統(tǒng)所需的壓力且周邊無(wú)天然水源，因此該工程采用消防水池作為消防水源。在高層建筑消防給排水設(shè)計(jì)中，保證水源的充足可靠顯得尤為重要，需對(duì)建筑室內(nèi)外消防水量進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。

其次，在確定消防給水形式及設(shè)施時(shí)，應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)：（1）對(duì)高層建筑的定性、高度及特點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)地研究分析，選擇最恰當(dāng)?shù)慕o水方式；（2）合理布置消防設(shè)施，比如消防水池及加壓泵房設(shè)置在高層建筑群中心位置；消防水池必要時(shí)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流裝置或者導(dǎo)流墻，防止進(jìn)出水管產(chǎn)生水流短路現(xiàn)象；消火栓設(shè)置在顯眼的地方，能確保消防人員第一時(shí)間接觸到滅火設(shè)施[2]。

3.2 消防排水設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

民用建設(shè)工程當(dāng)設(shè)有消防給水系統(tǒng)時(shí)，為了保護(hù)財(cái)產(chǎn)和消防設(shè)備在火災(zāi)時(shí)能正常運(yùn)營(yíng)等安全需要設(shè)置消防排水。高層建筑發(fā)生火災(zāi)，在滅火過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的水，以一支水槍流量5L/s計(jì)算，10min就有3t水流出，隨著滅火時(shí)間的增加，水流量會(huì)不斷地增大，所產(chǎn)生的水能否順利、快速地排出是消防排水設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先確定設(shè)置消防排水的場(chǎng)所，比如消防水泵房、消防電梯及設(shè)有消防給水系統(tǒng)的地下室等，以上幾個(gè)場(chǎng)所必須設(shè)置消防集水坑，且需在集水坑中設(shè)置備用泵；其次，需要對(duì)消防用水量進(jìn)行詳細(xì)地分析計(jì)算，確保消防排水總量與消防用水量相匹配[3]，所設(shè)計(jì)的排水泵集水井及排水泵流量等滿足消防排水要求。同時(shí)，消防給水系統(tǒng)試驗(yàn)裝置處應(yīng)設(shè)置專門的排水管道，不能兼用雨水排水管。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需與建筑專業(yè)配合，確保火災(zāi)所產(chǎn)生的大量水在不同樓層中的流動(dòng)暢通，避免出現(xiàn)水體倒灌、阻塞現(xiàn)象，消防排水設(shè)施應(yīng)采取防止倒灌的措施。

3.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在高層建筑給排水設(shè)計(jì)過(guò)程中，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)因其高效的滅火作用而最為常見(jiàn)。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中存在以下問(wèn)題：（1）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的水力警鈴位置設(shè)置不當(dāng)，未設(shè)置在公共通道或值班室的外墻上，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，雖然警鈴響了，但是工作人員不能在第一時(shí)間聽(tīng)到報(bào)警聲音而做出應(yīng)對(duì)措施，造成火災(zāi)越來(lái)越嚴(yán)重，甚至人員傷亡[4]；（2）設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮施工實(shí)際要求，為了方便，設(shè)計(jì)時(shí)將沒(méi)有吊頂?shù)那闆r視為吊頂，并按照吊頂?shù)囊?guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮梁、通風(fēng)管道等障礙物對(duì)噴頭灑水分布的影響，從而導(dǎo)致建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)達(dá)不到最佳的滅火效果[5]。

在自噴系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：

（1）噴頭的布置間距是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。噴頭間距過(guò)大會(huì)影響噴頭開(kāi)放時(shí)間及系統(tǒng)的控、滅火效果，間距過(guò)小會(huì)導(dǎo)致噴頭過(guò)多，設(shè)計(jì)用水量偏大。為了防止以上情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保噴頭既能適時(shí)開(kāi)放，又能使系統(tǒng)按設(shè)計(jì)選定的強(qiáng)度噴水[6]。

（2）對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行整體分析，對(duì)最不利點(diǎn)處系統(tǒng)平面、立管等進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，精準(zhǔn)確定水泵揚(yáng)程，然后反算每層配水入管口壓力，在節(jié)能和安全的提前下進(jìn)行減壓設(shè)計(jì)，避免噴頭水壓過(guò)大而損壞。

（3）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)末端試水裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)做到與建筑消防水量相匹配，首先需對(duì)接頭出水口進(jìn)行試水試驗(yàn)，其次確定末端試水裝置的型號(hào)，同時(shí)設(shè)計(jì)間接排水管。

（4）應(yīng)合理設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)信號(hào)閥或能夠鎖定閥板位置的鎖具，目的是為了防止誤操作造成供水中斷。濕式系統(tǒng)可設(shè)置以上兩種，但干式系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)及預(yù)作用系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)不允許水進(jìn)入系統(tǒng)，這種情況下在報(bào)警閥出口只能設(shè)置信號(hào)閥。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工程建設(shè)之初應(yīng)做好給排水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，確保后期無(wú)設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的建筑消防設(shè)施無(wú)法正常使用，無(wú)危及人身及財(cái)產(chǎn)安全的消防事故發(fā)生。本文對(duì)福建某運(yùn)營(yíng)研發(fā)大樓項(xiàng)目消防給水管網(wǎng)系統(tǒng)的選擇及設(shè)施的設(shè)置、室內(nèi)外消火栓給水管網(wǎng)水力的計(jì)算和室內(nèi)噴淋給水管網(wǎng)水力的計(jì)算做了詳細(xì)的介紹，并對(duì)消防給水、排水能力以及自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析，可供相關(guān)設(shè)計(jì)參考。