高層民用建筑消防給排水設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題
今年學(xué)校給我們安排了《建筑設(shè)備工程》這門(mén)課程 ，從本質(zhì)上講，這門(mén)課程與我們所學(xué)專(zhuān)業(yè)是密不可分的，因?yàn)槲覀兯龅脑O(shè)計(jì)不僅要求經(jīng)濟(jì)，耐久，更重要的是它要與其相配套的建筑設(shè)施協(xié)調(diào)發(fā)揮作用，這樣才能將建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，所以學(xué)好這門(mén)課程對(duì)我們以后的工作有相當(dāng)大的好處。
在《建筑設(shè)備工程》這門(mén)課程中室內(nèi)給水和室內(nèi)排水是很重要的內(nèi)容，也是老師要求我們重點(diǎn)掌握的部分，隨著《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的更新及新《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的出臺(tái)，對(duì)高層建筑消防給排水設(shè)計(jì)的要求也日趨嚴(yán)格。尤其是在大城市民用高層建筑隨處可見(jiàn)，因此做好建筑消防及排水已經(jīng)刻不容緩。對(duì)此，我翻閱了一些資料和文獻(xiàn)，搜集到一些信息，總結(jié)了以下幾點(diǎn)內(nèi)容：
一、高層建筑消防設(shè)計(jì)
1、在高層建筑內(nèi)應(yīng)控制使用雙閥雙出口消火栓代替兩組單閥消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“同層相鄰兩個(gè)消火栓的水槍的充實(shí)水柱達(dá)到被保護(hù)范圍內(nèi)的任何部位。”在某些條形高層建筑中，其端部是否可以采用雙閥雙出口消火栓，從而省去1組單閥消火栓的設(shè)置呢？雖然在中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）中提出“在每層樓的端部可采用雙閥雙出口消火栓”，但是《高規(guī)》中明確規(guī)定“十八層及十八層以下，每層不超過(guò)8戶(hù)、建筑面積不超過(guò)650m2的塔式住宅，當(dāng)設(shè)兩根消防豎管有困難時(shí)，可設(shè)一根豎管，但必須采用雙閥雙出口消火栓。”，且以強(qiáng)制性條文的形式予以規(guī)定。因此，在設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該力求避免出現(xiàn)這種情況。
2、正確計(jì)算消火栓充實(shí)水柱長(zhǎng)度，合理布置消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“消火栓的水槍充實(shí)水柱應(yīng)通過(guò)水力計(jì)算確定，且建筑高度不超過(guò)100m的高層建筑不應(yīng)小于10m；建筑高度超過(guò)100m的高層建筑不應(yīng)小于13m.”對(duì)于建筑高度不超過(guò)100m的高層建筑，設(shè)計(jì)中我們可以根據(jù)水槍最小流量5L/s，水槍噴嘴口徑19mm，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)得出水槍充實(shí)水柱長(zhǎng)度為11.3m；對(duì)于建筑高度超過(guò)100m的高層建筑，我們可以調(diào)整水槍流量以達(dá)到滿足規(guī)范所需要水槍充實(shí)水柱長(zhǎng)度。而在實(shí)際中，高層建筑標(biāo)準(zhǔn)樓層凈高考慮經(jīng)濟(jì)因素一般控制在4.0m以下，如果根據(jù)公式Sk＝（H1-H2）/SINα計(jì)算水槍充實(shí)水柱，當(dāng)層高取4m，水槍上傾角取45°時(shí)，計(jì)算Sk為4.24m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求，即層高限制了充實(shí)水柱的長(zhǎng)度。但是，我們可以調(diào)整水槍上傾角來(lái)達(dá)到提高充實(shí)水柱長(zhǎng)度的目的，因?yàn)橐?guī)范及有關(guān)手冊(cè)提出水槍上傾角不應(yīng)大于60°，并未規(guī)定其下限角度值。筆者通過(guò)計(jì)算，當(dāng)層高仍舊取4m，充實(shí)水柱取11.3m時(shí)，水槍上傾角為14.87°。況且《高規(guī)》有關(guān)條文說(shuō)明解釋道，口徑19mm水槍的充實(shí)水柱小于10m時(shí)，由于火場(chǎng)煙霧大，輻射熱高，撲救火災(zāi)有一定困難，所以水槍的充實(shí)水柱長(zhǎng)度首先應(yīng)該計(jì)算，同時(shí)又要滿足《高規(guī)》規(guī)定各種高層建筑水槍的充實(shí)水柱下限值。按照水槍充實(shí)水柱長(zhǎng)度，我們可以確定消火栓保護(hù)半徑，但是在設(shè)計(jì)中我們不能簡(jiǎn)單的用保護(hù)半徑畫(huà)圓來(lái)布置消火栓。因?yàn)楦邔咏ㄖ矫嬷懈魤Α?nèi)走道、門(mén)的布置會(huì)影響消火栓的使用，設(shè)計(jì)中應(yīng)該用水龍帶長(zhǎng)度、充實(shí)水柱的水平投影去校核消火栓保護(hù)半徑最遠(yuǎn)點(diǎn)。
3、高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓。
《高規(guī)》規(guī)定“高層建筑消防電梯間前室必須設(shè)消火栓”，那么設(shè)于前室的消火栓可否保護(hù)相鄰部位呢？《高規(guī)》的條文說(shuō)明對(duì)此并沒(méi)有具體說(shuō)明，但是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對(duì)“消防電梯前室應(yīng)設(shè)室內(nèi)消火栓”的條文說(shuō)明中明確指出：消防電梯前室內(nèi)消火栓是為便于消防隊(duì)員使用消火栓并開(kāi)辟通路，不能計(jì)入總消火栓數(shù)內(nèi)。因此在設(shè)計(jì)中我們通常將其視為消防電梯間前室專(zhuān)用，而不保護(hù)其余部位。而目前如上海等部分地方消防設(shè)計(jì)規(guī)定，高層建筑的防煙樓梯間前室也需設(shè)消火栓。
4、正確設(shè)置消防水池及保證高層建筑兩路供水。
通常在高層建筑中，在市政供水不能滿足消防用水量要求或市政為單路進(jìn)水時(shí)，規(guī)范都要求設(shè)置消防水池。計(jì)算消防水池容積時(shí)，應(yīng)將火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)各消防用水量之和減去市政進(jìn)水管的補(bǔ)水量。補(bǔ)水時(shí)間可按最長(zhǎng)的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間計(jì)。如果要考慮室外消防用水量或是設(shè)置生活、消防共用水池，則還需要補(bǔ)充相應(yīng)的用水量。當(dāng)設(shè)置生活、消防共用水池時(shí)，不能利用建筑物的本體結(jié)構(gòu)做水池池壁以及池底，以防止生活水質(zhì)污染。對(duì)此，《強(qiáng)制性條文》中已經(jīng)明令禁止。同理，如果高層建筑屋頂設(shè)有生活、消防共用水箱，也應(yīng)滿足該要求。從消防水池接入水泵間的引入管應(yīng)該保證不少于2根，如果在接入泵房前就將引入管匯合為一，對(duì)消防水池而言，僅為單路供水，存在供水的安全隱患。同時(shí)，從消防水泵接入各消防管網(wǎng)的供水管也應(yīng)保證兩路。
5、消防水泵出口處的放水閥和穩(wěn)壓回流措施。
《高規(guī)》規(guī)定“消防水泵的供水管上應(yīng)設(shè)置DN65的放水閥門(mén)”，目的是便于水泵檢查試驗(yàn)時(shí)排水。排水量小時(shí)，可直接排至泵房集水池；排水量大時(shí)，可排回消防水池。同時(shí)，消防水泵出口還需要考慮一定的穩(wěn)壓回流措施。因?yàn)樵趯?shí)際使用中，會(huì)出現(xiàn)消防水量小于水泵選定流量值的情況，此時(shí)水泵揚(yáng)程遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，在無(wú)任何回流措施保護(hù)下，消防管網(wǎng)壓力過(guò)大，容易造成事故。簡(jiǎn)單的做法是在供水管上裝設(shè)安全穩(wěn)壓閥，在管網(wǎng)超壓時(shí)，可以通過(guò)回流管泄壓，將回流水排至消防水池；在管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定時(shí)，亦可穩(wěn)壓。
6、消防管網(wǎng)布置成環(huán)的問(wèn)題。
高層建筑中一般要求消火栓系統(tǒng)布置成環(huán)狀管網(wǎng)，在某些大面積的建筑內(nèi)，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此時(shí)我們可將底層與頂層的消防干管均連成水平環(huán)路，立面又形成以立管相連的豎直環(huán)路，這種立體管網(wǎng)對(duì)消防供水最為安全。可是對(duì)于某些條形建筑，設(shè)計(jì)中我們只要將管網(wǎng)豎向成環(huán)即可，不必刻意追求這種立體管網(wǎng)，如果強(qiáng)行將消防干管繞成環(huán)路，將人為的使系統(tǒng)復(fù)雜化，且無(wú)太大意義。
二、高層建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、走道噴頭的布置。
在高層建筑中，為了美觀往往設(shè)有吊頂，隱藏結(jié)構(gòu)梁及各專(zhuān)業(yè)管道。而走道通常是各種管道最為集中的地方，特別是設(shè)置集中空調(diào)的高層建筑，結(jié)構(gòu)梁、空調(diào)風(fēng)管以及分層布置的給排水、電力管線等使設(shè)有吊頂?shù)淖叩纼艨战档停羝涞蹴斝问綖閻烅敚瑒t其悶頂?shù)膬艨崭叨葮O有可能大于800mm.而《自噴規(guī)范》規(guī)定：“凈空高度大于800mm的悶頂和技術(shù)夾層內(nèi)有可燃物時(shí)，應(yīng)設(shè)置噴頭。” 這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中容易忽視的地方。由于走道內(nèi)管道眾多，設(shè)計(jì)中往往會(huì)出現(xiàn)直接在自噴配水管上、下接噴頭的錯(cuò)誤做法。首先這種接法不符合配水支管允許設(shè)置噴頭數(shù)量（≤8個(gè)）的規(guī)定，其次走道內(nèi)的自噴配水管往往管徑較大，它缺少接小管徑噴頭的管件，在安裝上也有弊病。所以，走道內(nèi)的噴頭應(yīng)該從配水支管上接出為宜，在管線的布置上應(yīng)與暖通、電力專(zhuān)業(yè)密切配合。
2、高層建筑部分層自噴配水管入口應(yīng)按要求減壓。
新《自噴規(guī)范》規(guī)定：“管道直徑應(yīng)經(jīng)水力計(jì)算確定。配水管道的布置，應(yīng)使配水管入口的壓力均衡。輕危險(xiǎn)級(jí)、中危險(xiǎn)級(jí)場(chǎng)所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa.”而老《自噴規(guī)范》對(duì)此并無(wú)具體要求。高層民用建筑火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)一般為中危險(xiǎn)級(jí)，自噴水泵是根據(jù)最高層最不利噴頭工作壓力經(jīng)過(guò)計(jì)算而選擇。筆者在近幾次設(shè)計(jì)中計(jì)算的最不利層配水管入口處所需壓力均不大于0.3MPa（最不利噴頭工作壓力按0.05MPa計(jì)），由于自噴水泵的揚(yáng)程還需考慮建筑高度、水力損失等因素，故必使高層建筑的底部幾層配水管入口處壓力大于0.4MPa.因而在設(shè)計(jì)時(shí)，在自噴水泵揚(yáng)程的確定上不能一味放大了事，應(yīng)該在自噴平面布置完畢后通過(guò)水力計(jì)算校核水泵揚(yáng)程，并在此基礎(chǔ)上校核底部幾層配水管入口處壓力。
3、正確設(shè)置自噴末端試水裝置，解決末端試水裝置排水問(wèn)題。
《自噴規(guī)范》要求“每個(gè)報(bào)警閥組控制的最不利點(diǎn)噴頭處，應(yīng)設(shè)置末端試水裝置，……末端試水裝置的出水，應(yīng)采取孔口出流的方式排入排水管道。”在設(shè)計(jì)中，我們通常不會(huì)忘記末端試水裝置中試水閥、壓力表的設(shè)置，但是往往忽視試水接頭的設(shè)置，特別是試水接頭出水口的口徑?jīng)]有交代。其實(shí)目前市場(chǎng)許多消防設(shè)備生產(chǎn)廠家，如上海金盾消防安全設(shè)備有限公司，可以生產(chǎn)成套的末端試水裝置（ZSPP末端試水裝置，含試水閥、壓力表、試水接頭），我們只需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按照試水接頭出水口的流量系數(shù)選擇定型產(chǎn)品即可。此外，試水接頭不能與管道或軟管直接連接，影響孔口出流的效果；自噴排水管也應(yīng)設(shè)計(jì)成間接排放，以免下水道氣體通過(guò)排水漏斗散入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。
4、報(bào)警閥的進(jìn)出口均應(yīng)設(shè)置信號(hào)閥。
新《自噴規(guī)范》要求“連接報(bào)警閥進(jìn)出口的控制閥，宜采用信號(hào)閥。”一般在水流指示器及報(bào)警閥進(jìn)口設(shè)置信號(hào)閥已經(jīng)是常規(guī)設(shè)計(jì)，很少遺漏。但規(guī)范要求在報(bào)警閥出口也要設(shè)信號(hào)閥或帶鎖具的閥門(mén)，目的是防止誤操作。
5、消防增壓泵的設(shè)置問(wèn)題。
為保證《高規(guī)》或《自噴規(guī)范》要求的最高層消火栓或噴頭的靜壓力值，在高位水箱的水位差不夠的情況下，設(shè)計(jì)中我們一般在高位水箱處設(shè)置消防增壓泵。首先，增壓泵的流量要滿足1股水柱或1個(gè)噴頭的水量；其次，增壓泵的揚(yáng)程不宜過(guò)大。由于高位水箱消防水位與頂層消火栓或噴頭已有一定的位差，規(guī)范要求的靜壓力值減去這個(gè)水位差就是增壓泵的最小揚(yáng)程，所以增壓泵的揚(yáng)程一般只需要幾米足以滿足要求。如果增壓泵揚(yáng)程選的過(guò)大，將導(dǎo)致下層管網(wǎng)承壓過(guò)高，消火栓出口壓力或是各層自噴配水干管入口處壓力增大，均需采取減壓措施，使消防系統(tǒng)復(fù)雜化。但是僅靠增壓泵來(lái)滿足消防靜壓要求也不合適，因?yàn)樵鰤罕玫倪\(yùn)行由壓力傳感信號(hào)控制向消防系統(tǒng)不斷打水以維持壓力，水泵需要常年頻繁啟停，機(jī)件容易損壞。故在條件允許的情況下，與建筑協(xié)商適當(dāng)抬高水箱位置，利用高位水箱穩(wěn)壓最為穩(wěn)妥；建筑條件實(shí)在不允許時(shí)，設(shè)計(jì)選擇帶氣壓水罐的增壓設(shè)施亦可。
6、自噴供水應(yīng)先通過(guò)報(bào)警閥。
在自噴系統(tǒng)中，自噴水泵是通過(guò)報(bào)警閥上壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作給出信號(hào)來(lái)啟動(dòng)，水流指示器顯示火災(zāi)位置，因此自噴供水均應(yīng)通過(guò)報(bào)警閥接向管網(wǎng)。特別是從高位水箱或增壓設(shè)施接出的自噴供水管，不能像消火栓系統(tǒng)那樣直接接在消防管網(wǎng)上，而必須從報(bào)警閥入口接入消防管網(wǎng)中。同理，自噴系統(tǒng)的水泵接合器的引入管也必須通過(guò)報(bào)警閥接向管網(wǎng)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張寶軍,王曉燕. 吸氣閥在通氣管系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J]長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002,(02).
[2] 吳盛偉,李蓮秀. 現(xiàn)代住宅給排水設(shè)計(jì)初探[J]基建優(yōu)化, 2003,(04).
[3] 常智靜,劉德慶. 淺談建筑給排水中應(yīng)注意的問(wèn)題[J]科技信息(科學(xué)教研), 2007,(22).
[4] 周儉清. 淺談現(xiàn)代住宅建筑給水排水設(shè)計(jì)[J]湖南農(nóng)機(jī), 2007,(01).
[5] 楊天強(qiáng). 我國(guó)建筑給排水實(shí)用新技術(shù)[J]科技咨詢(xún)導(dǎo)報(bào), 2007,(28).
[6] 李朋. 淺談現(xiàn)代住宅建筑中的給排水[J]中國(guó)科技信息, 2006,(05).
