高层建筑给排水消防设计关键技术分析

2022-12-30刘智岩王婷涵

中国建筑装饰装修 2022年17期

刘智岩王婷涵

水作为生命源泉，与人们日常生活以及各个行业的发展密不可分，尤其是建筑消防用水对水资源的稳定供应要求较高。城市化促进了大量高层建筑涌现，其消防安全事故发生概率较普通建筑进一步增加，严重威胁住户的生命财产安全。在此背景下，需要在高层建筑设计施工中提高对给排水消防设计的认知和重视，并选择合理有效的技术来提升给排水消防系统的可靠性和稳定性。

但在实际投入使用过程中，若未能科学设计给排水消防系统，不仅会影响高层建筑各项功能的正常使用，还会威胁居民的人身安全。因此，建筑企业需要高度重视给排水消防设计，选择合理、可靠的技术，提升给排水消防的设计质量，提供一个舒适安全的居住环境。

1 高层建筑给排水消防设计的重要性

高层建筑给排水消防设计是一项专业性较强的工作，直接关乎高层建筑物整体的使用安全。由于高层建筑的垂直高度大，一旦失火则后续救援难度较大，设计中通常选择自救方式，便于快速疏散高层住户，也可以快速扑灭火灾。高层建筑的静水压力较大，如果建筑内部不采用分区供水，则会导致供水压力过高进而造成管道破裂，影响整个给水系统的稳定运行。

鉴于此，为了保证给排水消防系统稳定、安全，应合理化设计供水竖向分区。考虑到建筑内部电气设备分布范围较广，一旦失火便会快速蔓延，故需要合理设置消防用水，满足灭火需求的同时规避干扰。另外，高层建筑单位面积人口远比多层建筑要多，给排水量也较大，但同一时间给排水量过大也会增加系统运行负担，若管道堵塞则会影响火灾救援工作的顺利进行，因此做好高层建筑给排水消防设计至关重要[1]。

2 高层建筑给排水消防设计的要求

2.1 给排水消防设备设计

给排水设备设计作为给排水消防设计中的一项重要内容，在设计过程中要做好给排水管道的承压设计，尽可能以光滑管道为主，避免污垢沉积，并选择导热系数较小、抗腐蚀性较强的材质，延长设备使用寿命[2]。同时，给排水管道布置过程中要全面考虑高层建筑的整体建设布局，确保各个给排水设备布设不会影响建筑结构的稳定性，并满足建筑给排水需求。

2.2 给水系统消防设计

高层建筑给水系统设计极为重要，设计时不仅要充分满足居民生活用水要求，还必须符合高层建筑消防设计要求[3]。由于高层建筑楼层较高，若出现火灾事故，则将大大增加消防救援难度，因此在设计过程中应主要围绕居民自救方面优化设计[4]。另外，还需要结合高层建筑具体情况，合理布设各种灭火工具，以此来提高建筑安全性。

2.3 排水系统消防设计

设计消防排水系统时要注意以下3点：（1）处理建筑内部火灾时，待火势彻底扑灭后要利用快速排水系统尽快排出灭火水源，以避免损坏高层建筑的主体结构；（2）设计排水系统期间还要融入雨水管道设计，并要求加强排水泵安全保护设计，防止电机短路影响排水系统运行；（3）对于高层建筑消防重点区域，要求设计专用排水管道并分区设计消防区域，防止排水过程中相互影响，降低排水效率[5]。

3 高层建筑给排水消防设计存在的问题

3.1 消防设计审查重视度不足

高层建筑设计过程中应提高对给排水消防设计方面的重视程度，确保给排水与消防系统融为一体，从而有效提高高层建筑的消防性能。在实际设计阶段，科学细化排水系统与消防安全系统，不仅可以实现分离化设计，还可以整合给排水消防系统[6]。例如，给排水消防系统设计完成后需及时进行消防审查工作并将各个审查结果内容添加至设计方案。但是在实际工作过程中，很多企业并未重视该工作，导致高层建筑设施遗留很多安全隐患，这些均可能严重影响建筑的投入使用。

3.2 消防给水管网设计不合理

消防给水管网设计不合理会导致给排水消防系统渗漏、输水错误等问题，进而影响消防给水系统运行，因此必须保证其布置合理性并定期开展实验检测，若检测不合格则禁止投入使用。另外，还要防止发生偷工减料的情况[7]。但是，由于高层建筑企业过于重视利益而未能科学设计消防给水管网，最终可能给高层建筑给排水带来不利影响。

需要注意的是，高层建筑消防给水管道设计需要经过多方计算确定相应参数，但有些参数是设计人员依据自身经验确定，与实际情况存在一定偏差，这将为后续消防给水管网的运行埋下安全隐患。另外，部分高层建筑中消火栓系统的减压阀设计也存在问题，主要是减压阀型号选择方面的偏差。为了避免消防给水系统过于复杂，在设计阶段通常采取分区设置减压型消火栓的方式，如果型号选择不符合要求，那么也会在不同程度上威胁后续给排水消防系统的正常运行。

3.3 自动喷水灭火系统设计不足

消防系统设计期间，自动喷水灭火设计极为重要，因此在高层建筑消防设计工作中，要重视自动喷水灭火系统与感应装置设计，以达到消防自动灭火的目的。目前，常用的自动喷水灭火系统可分有吊顶灭火系统与无吊顶灭火系统，因此需要开展分类式设计安排。若火灾发生时火源点距离喷水口位置较远，难以发挥灭火功效，且如果自动喷水口未感应到火势，也无法起到灭火效果，因此在自动喷水系统设计时需要加强研究，以便设计出更加合理的灭火系统[8]。

3.4 给水系统常见问题

我国水资源短缺，市政给水系统中水资源不足的问题一直存在，导致高层建筑给水系统供水不稳定。如果间歇性供水情况时常出现，那么就可能是水系统中水资源不足造成的，严重影响了城市居民的生活质量及工业与企业的生产工作。市政给水系统水资源不足的原因有很多，有可能是地理原因造成的供水不足，也有可能是给水系统存在问题造成压力不足，导致无法收集足量的水资源。因此，为了保证高层建筑给排水消防系统正常运行，且实现水资源的合理利用，必须要加强给排水消防系统设计[9]。另外，给排水工程主要可以分成给水设计和排水设计，若排水设计特别是排水管道设计不满足相关规定，一旦发生故障不但会影响居民生活质量，还会间接导致水污染的情况发生。

4 高层建筑给排水消防设计关键技术

4.1 消防水泵房设计

消防水泵房作为消防用水储备的一个重要途径，通常涉及消防水池设计。由于高层建筑的特殊性，发生火情后往往需要较大用水量，为了避免出现消防系统给水不足造成无法及时灭火的情况，科学设计消防水池的意义重大，能够为消防灭火提供充足的水源[10]。因此，需要科学计算出高层建筑消防用水量，并结合计算结果设计消防水泵房，确保可以满足火情发生初期的消防用水需求。

在消防水泵房设计过程中，需要注意以下4 点。第一，注意消防水泵的选择。确保水泵系统正常运行的基础上首选小功率水泵，保证供水需求的同时达到节约能源的目的。第二，注意导流墙设置。在消防水池吸水槽中要合理设计导流墙，避免吸水槽出现死角。第三，注意消防泵面积。如果消防泵面积相对较小，那么在布局时应做好电气方面的协调，预留控制箱摆放位置且满足电气专业要求，并避免和报警阀、消防泵发生冲突。第四，注意水泵运行效率设计。工作人员必须结合水泵运行效率合理调节水泵速度，同时还需要进行防超压设计，保证水泵可以稳定运行[11]。

4.2 配水管设置合理设计

高层建筑施工过程中，为了追求建筑的美观性，通常采用隐蔽管道或者建筑梁等方式，因此可能会出现管道集中的现象，导致配水管设计难度增加。根据现阶段高层建筑的特点，在设计配水管时需要确保各个喷头位置不同，同时若想提高配水管设计的合理性，则要在管线布置设计工作中全面考虑电力与暖通等管线情况[12]。另外，为了保证能够充分发挥高层建筑配水管的作用，必须加强有关方面的设计，结合国家规范标准正确计算管道水力并合理协调进水口与出水口的压力，以提高消防效果。

4.3 高层建筑给排水消防材质设计

在进行高层建筑给排水消防设计时，需要重点设计工程施工材质，保证可以有效发挥排水管网的作用，对此需要注意以下几点。

设计时必须保证混凝土管道的质量。目前，高层建筑工程大多选用预应力混凝土管道，实际施工建设中为了符合排水的客观需要，混凝土管道直径通常要超过200 mm，设计期间还要充分考虑混凝土管道的性能、价格，并在主干道设计中合理运用混凝土管道，以充分发挥混凝土的优势。

第二，设计高层建筑结构材料时多选取聚乙烯管材。通常情况下，聚乙烯管材主要可以分成高密度、低密度与中密度3 类，属于高分子材料，具有柔性好、延展性优良及抗冲击性强的特点，将其用在建筑建设中可以更好地满足城市给排水需要。另外，聚乙烯管材具有较高的结构稳定性与抗腐蚀性，这些都能为高层建筑施工建设提供帮助。

第三，设计时可以合理选择铝塑复合管。铝塑复合管属于一种新型材料，抗腐蚀性较强且具有可加工性，可用于个别特殊给排水设计部位。此外，实际设计期间还要重视各管道的功能，如孔网钢带塑料复合管不但具有聚乙烯的结构特点还兼具钢结构的优点，因此在强度与功能上具有明显的优势。

4.4 自动喷水灭火系统设计

自动灭火系统应严格按照国家建筑标准进行设计。喷淋头结构设计需要考虑高层建筑高度与给水管损失情况，合理调整入水压力，设计完成后需检查喷淋效果，保证设计合理。同时，高层建筑需要根据吊顶情况选择喷淋头，对于无吊顶建筑选择直立状喷淋头。此外，设计者也要考虑高层建筑中电力设备和暖气管道的安全设置，喷头设置要远离这些设备。而且警铃不能设置在楼道里，以免影响铃声的传播效果，报警阀应连接管道且管道长度为20 m 以上。

4.5 给排水污水管网设计

设计给排水系统污水管网时应考虑实际排放需求，合理设置管网。在分析单体出户管标高和下水道预埋深度对设计的影响后，设计人员还需要考虑下游支管的接入问题。根据国家有关规定，设计人员在设计污水管网时可令下水道与道路、建筑物平行。同时，在设计管网系统基础要素时还应关注设计流速、最小管径等问题。

4.6 生活用水管网设计

高层建筑生活用水管网设计中水量与水压的设计要求较高，楼层较高且生活用水需求较大的居民可能会存在断水问题。因此，可以采用分层加压供水方式确保水能够正常输送到较高的位置，但还是难以满足低楼层住户的用水需求，故该给排水设计仅适用于地势高或者建筑楼层高的住户。因此，可以根据各个楼层的需求进行给排水设计，充分利用不同的扬程水泵，在保障生活用水供水稳定性的基础上有效减少管网中的损耗问题，这样既可以提升生活用水管网的供水效率，还可以强化供水系统的节能效果。