高层建筑消防给水系统的优化策略

吴哲新（中国化工安徽省化工设计院，安徽　合肥　230009）

高层建筑消防给水系统的优化策略

吴哲新
（中国化工安徽省化工设计院，安徽合肥230009）

摘要：本文从室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统两个方面对高层建筑消防给水系统的优化设计进行了论述。期望通过本文的研究能够对高层建筑消防给水系统的合理布设有所帮助。

关键词：高层建筑；消防给水系统；优化设计

1　高层建筑室内消火栓给水系统优化设计

1.1设计流程。在对高层建筑消火栓给水系统进行设计的过程中，可参考以下流程：（1）根据高层建筑的特点和防火要求，选定消火栓、水带和水枪的型号，随后确定水枪充实水柱、流量及喷嘴压力。（2）确定给水系统的消防用水量，并准确计算出消火栓的保护半径及消防竖管的布设间距。（3）选择最不利点消火栓，并确定最不利的计算管路，同时对最不利点消火栓栓口处所需的水压进行计算。（4）确定出消防给水管网的管径大小，并计算出消防水泵所需的总压力，以此为据选择消防水泵。（5）确定出消防水箱的设置高度及容积以及消防水泵接合器的布设数量，同时确定出消防水池的容积。

1.2优化设计要点

（1）水枪充实水柱的长度。在高层建筑消火栓给水系统的设计中，水枪充实水柱的长度可按下式进行计算：

在式（1）中，Sk代表水枪充实水柱的长度（单位：m）；H1和H2分别代表被保护建筑层高（单位：m）和消火栓的安装高度（通常为1.1m）；α代表水枪的上倾角，可取45°，当工程有特殊要求时，该角度可适当增大，但最大不得超过60°。在计算水枪充实水柱长度时，可对照表1综合确定。（2）消火栓优化布置。将消火栓设置在楼梯、走道附近等明显且易取用的地方。计算确定消火栓之间的距离，使其满足同层的每个部位同时达到两个消火栓的水枪充实水柱；根据相关规范要求，高层建筑的消火栓间距要控制在30m范围内，裙房的消火栓间距要控制在50m范围内。（3）消防水箱的优化设置。为了保证消防水箱自动供水的可靠性，保证初期火灾扑救及时，应将重力自流的消防水箱设置在建筑物最高部位；若消防水箱既用于消防用水，又用于其他用水，那么应采取必要的技术措施确保消防用水不做他用；根据相关规范要求，消防水箱要储存10min的消防用水量。当室内消防用水量不足25L/s时，在所需消防出水量大于12m³的情况下，则仍可采用12m³。当室内消防用水量超过25L/s时，在所需消防储水量大于18m³的情况下，则仍可采用18m³。（4）消防水池的优化布置。高层建筑可将地下箱式基础作为储水池，在地下室设置水池和水泵房，这样不仅能够充分利用地下室空间，节约地面以上用地，而且还能够满足消防水泵自灌的要求，便于及时启动消防水泵；在没有室外消防水源的情况下，应设置消防水池，贮存火灾延续时间内的室内消防用水量。可将消防水池设计为消防用水与生活用水合用的结构，避免消防用水因常年不用而变质。但是对于部分高层建筑而言，由于水池内消防储水量与生活用水量相差悬殊，从而难以保证水质达标。所以，必须在充分考虑到高层建筑用水分配需求的基础上，合理选择消防用水是合用方案，或是分设方案。

2　高层建筑自动喷水灭火系统的优化设计

2.1自动喷水灭火系统的优化设计流程。在对高层建筑自动喷水灭火系统进行设计的过程中，可参考如下流程：（1）在确定出场所火灾危险等级的基础上，合理选择系统类型。同时，确定出主要的技术参数。（2）对喷头进行合理选择及优化布置，对管网的水力进行计算，校核平均喷水强度。（3）选择消防水泵和减压装置，确定消防水箱的设置高度与容积。

2.2优化设计要点

（1）设计流量。系统的设计流量可按照最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量进行确定，具体的计算公式如下：

在式（2）中，Qs代表系统的设计流量（单位：L/s）；qi代表最不利点处作用面积内各个喷头节点的流量（单位：L/ min）；n代表喷头数量。由于各个喷头在管网内所处的位置均不相同，故此，喷头的压力也不相同，所以系统设计秒流量可按理论值的1.15-1.30倍进行计算。

表1　不同类型高层建筑的消火栓充实水柱高度

（2）水压。系统所需的水压可按照下式进行计算：

式（3）中，H代表系统所需的水压（单位：MPa）；∑h代表管道沿程及局部水头损失的累计值（其中湿式报警阀可取0.04MPa，雨淋阀可取0.07MPa）；P0最不利点处喷头的工作压力（单位：MPa）。

2.3组件的优化配置

（1）喷头。根据自动喷水灭火系统所需的喷水强度选择喷头类型；根据相关规范要求以及相应的喷水密度，计算每个喷头的流量、最大保护面积以及布置的最大间距；配置备用喷头，备用喷头数量必须超过总数的1%，并且不同型号的喷头数量至少在10只以上。（2）报警阀组。湿式系统、预作用系统的报警阀组喷头数量不应超过800只，干式系统的报警阀组喷头数量不应超过500只；当配水支管上方与下方同时安装喷头时，要将喷头数量较多的一侧计入报警阀组控制的喷头总数中。（3）水流指示器。将水流指示器设置在每个防火区分和楼层中。若一个湿式报警阀组只能控制一个防火分区或一个层面的喷头，则可以不设置水流指示器。

结语

综上所述，在高层建筑消防给水系统设计中，室内消火栓和自动喷水灭火系统较为常用，本文就这两个系统的优化设计进行论述，期望能够对高层建筑消防灭火能力的提升有一定帮助。

参考文献

[1]张守峰.浅谈建筑自动报警喷淋灭火系统的设计与应用[J].中国科技信息，2012 （10）.

中图分类号：TU97

文献标识码：A

作者简介：吴哲新（1980-），男，安徽安庆人，本科，工程师，研究方向为给水排水及环保设计。