高层建筑消防给排水设计中相关的问题分析

1.高层建筑消防电梯前室内应布置消火栓问题

　　按照我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(2005年版) (以下简称《高规 》)及《建筑设计防火规范》GB 50016—2006 (以下简称《建规》)要求，消防电梯间前室内应设置消火栓，但是该消火栓能否计算在布置数量范围内呢？《高规》并未明确说明，《建规》条文说明里明确说明：消防电梯前室是消防人员进入室内扑救火灾的进攻桥头堡，为方便消防人员向火场发起进攻或开辟通路，消防电梯间前室的消火栓与室内其他的消火栓一样，无特殊要求，但不计入消火栓总数内。而《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》2009版(以下简称《措施》)中却说：消防电梯前室消火栓可计算在布置数量范围内。因此在多层民用建筑中消防电梯前室消火栓不得计算在布置数量范围内，而在高层民用建筑中由于规范并未明确做法，各地做法也不尽相同。根据笔者多年的工作实践，消防电梯间的消火栓如何使用以及前室采用何种防烟措施，总结如下：

　　(1)消防电梯前室消火栓只用于前室，即专用。功能有：用于消防电梯前室灭火；打开消防通道、便于消防人员救人和抢救财产；向消防人员身上淋水降温以减少辐射热对消防人员的影响。这时水带长度不宜过长，以防水带打结难以打开，前室可采用自然排烟方式。此时前室消火栓不计入同层消火栓总数。

　　(2)消防电梯前室消火栓除用于前室，还用于除前室外的其他部位的火灾扑救，即兼用。这时功能除上述的三种情况外，还增加消防电梯前室外的灭火。此时，水带长度应为20m或25m，前室必须设有正压送风，以免烟气进入影响人员疏散。此时前室消火栓可计入同层消火栓总数。

　　因此，笔者认为前室消火栓除用于前室，还可用于除前室外其他部位的火灾扑救，但是前提是前室是否采用加压送风。

　　2.高层建筑屋顶消防水箱设置增压设施问题

　　2.1增压设备的压力

　　临时高压消防给水系统在火灾初期，当消防水泵尚未启动时，其消防用水全部由消防水箱供给。此时消火栓给水系统一般是1～2只水枪出水，自动喷水灭火系统则是1～5只喷头出水。消防水箱供水由于受设置高度的限制，往往很难满足室内最不利点灭火设施的水压及水量要求，因此需增设增压(稳压)设施。在消防水泵启动之前，增压(稳压)设施必须满足消火栓和自动喷水灭火系统最不利点处的流量及水压要求。为了达到火灾初期室内最不利点灭火设施的水压及水量要求，就必须根据不同的建筑物及其消防水箱的设置高度分别进行计算，以便选用合适的增压 (稳压)设施。下面就消火栓给水系统及自动喷水灭火系统分别在满足一个消火栓和一只喷头的水量下所需的水压计算如下：

　　《高规》中规定，对于建筑物高度不超过100m的高层建筑，消火栓水枪的充实水柱不应小于10m，且每只水枪的最小流量为5L/S。现查《建筑给水排水设计手册》中Sk-Hq-Qxh计算图，可得出当采用φ19水枪，保证水枪最小流量为5L/S时所需的充实水柱为11.8m，能满足《高规》要求。对于建筑物高度超过100m的高层建筑，《高规》则规定水枪的充实水柱不应小13m。同样按上述方法计算，可得出当水枪的充实水柱为13m时，水枪流量为5. 42L/S，大于5L/S，同样能满足《高规》要求。

　　2.2气压罐的调节容积

　　根据《高规范》第 7.4.8.1条指出：“增压水泵的出水量，对消火栓给水系统不应大于5L/S；对于自动喷水灭火系统不应大于1L/S。”第 7.4.8.2条又指出：“气压水罐的调节水容量宜为 450L。”设置增压设施的目的及对气压罐容量的要求，其相应的条文说明中作出如下解释：设置增压设施的目的主要是在火灾初期时，消防水泵启动前，满足消火栓和自动喷水灭火系统的水压要求。对增压水泵，其出水量应满足一个消火栓用水量或一个自动喷水灭火系统喷头的用水量。对气压水罐其调节水容量为二支枪和5只喷头30S的用水量，即2×5×30+5×1×30=450L。笔者认为，《高规》第7.4.8.1条正文与其相应的条文说明有矛盾之处。

　　《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)(2005年版)表5.0.1的规定，民用建筑和工业厂房中喷头的工作压力不应低于0.10MPa。对于标准喷头，其流量为Q=1.33L/S。增(稳)压泵的作用是定期为气压罐补水，以保证气压罐中存有扑救初期火灾所需的用水，同时又必须保证一只水枪工作或一个喷头开放时能立即起动消防水泵，所以其流量不应大于一只水枪的最小流量或一只喷头的流量，即分别不大于5L/S和1.33L/S。气压罐的作用一是使增(稳)压泵不必频繁启动；二是提供在消防水泵启动过程中所需的消防用水。所以其调节水量按二只水枪和5个喷头30S的用水量来计算是合理的，而不应明确规定为450L。据此可以计算出：

　　对于消火栓消防给水系统当建筑物高度不大于100m时，其气压罐调节容积为5L/S×2×30S=300L；当建筑物高度大于100m时，其气压罐调节容积为5.42L/S×2×30S=325L；对于自动喷水灭火系统其气压罐调节容积为1.33L/S×5×30S≈200L。

　　因此，笔者认为对于高层建筑中消火栓消防给水系统，当消防水箱高度不能满足消防规范要求时，需设置增压水泵和气压罐，增压水泵的流量和扬程应通过计算求得。当建筑物高度不大于100m时，增压水泵的流量不应大于5L/S，气压罐的调节容积不应小于300L；当建筑物高度大于100m时，增压水泵的流量不应大于5L/S，气压罐的调节容积不应小于325L。对于自动喷水灭火系统，其稳压泵的流量不应大于1.33L/S，气压罐的容积不应小于200L。对于消火栓给水系统和自动喷水灭火系统合用的气压罐，当建筑物高度不大于100m时其调节容积为500L；当建筑物高度大于100m时为525L。

　　3.高层建筑自喷配水管入口减压问题

　　《自喷规范》规定：“管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa.”根据笔者经验高层民用建筑若每层均设喷淋系统，水泵的扬程较高，低楼层的配水管的压 力一般都超过0.4MPa，此时可采用减压阀或减压孔板减压，又或者在报警阀前采用减压阀减压，减压后压力还是过大再在配水管处增设减压孔板。但是应注意孔口直径不应小于设置管段直径的30%，若无法满足该条，可以将配水管的管径放适当放小，这样可以满足规范要求。