高层民用建筑水消防设计浅议
关键词：高层民用建筑，消防排水，消火栓系统设计，自动喷水灭火系统设计
随着我国经济建设的快速发展和人民的生活水平的快速提高，使得现代都市的高层建筑也进入了繁荣发展的时期。越来越多的高层，甚至超高层建筑纷纷拔地而起，成为都市现代化的一个重要标志。随着新的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（以下简称《高规》）和《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005年版）（以下简称《自喷规范》）的出台，以及各省、市建筑工程施工图审查制度的完善，对高层建筑消防给排水设计的要求日趋严格，特别是强制性标准条文所规定的各项条款，都是在设计中必须遵循的硬性要求，《消防法》对违反强制性条文的行为做出了采取经济处罚的明确规定，这些都对设计人员提出了更加严格的要求。下面就笔者工作中参与的高层消防给排水设计以及在施工图审查和消防审查中遇到的一些问题进行一下小结，与同行们一起探讨。
一、高层建筑的消防排水问题
1．消防电梯的排水
《高规》第6.3.3.11条规定：消防电梯的井底应设排水设施，排水井容量不应小于2.00m3，排水泵的排水量不应小于10L/s。消防电梯基坑的排水是不容忽视的问题，因为灭火时排水量很大，这些水进入消防电梯，如不能及时排除，就会严重影响消防电梯在灭火过程中的的正常使用。在设计中，应在消防电梯基坑的附近位置设置独立的消防排水集水井，集水井与基坑之间预埋排水管，保证排水的需要。为防止管道堵塞影响排水，笔者认为可设置两根DN150的排水管。消防排水集水井应低于电梯基坑，并以此标高以下扣除停泵水位来计算集水井的有效容积。集水井内的排水泵应设置为一用一备，其电源应为消防电源，火灾发生时不得切断，排水泵的控制应为自动与手动控制，自动控制时泵的启闭由集水井的高低液位控制。
2．其它部位的消防排水
针对不同部位的消防排水，需采取不同的排水措施。由于消防排水具有水质为一般废水，平时水量很小，消防时的瞬间流量很大的特点，所以消防排水措施在条件许可的条件下，应尽量与平时的排水相结合。
a．地下室的消防排水（包括消防泵房排水）可与生活排水设施合并设置，由地下室或泵房内的明沟收集进入集水坑，再由潜水泵提升后排至室外雨水管道；
b．消防系统的放水阀和泄压阀可设置在消防泵房内，其排水可由消防泵房集水坑内的潜水泵提升排放或利用余压直接排放至室外；
c．屋顶试验用消火栓的排水可经屋面雨水系统排放；
d．每个报警阀组控制的最不利点喷头处应设置末端试水装置，其它防火分区、楼层应设置直径为25mm的试水阀，试水装置和试水阀的排水均需采用间接方式排入排水管道，且排水立管的管径不应小于DN50；
e．安装报警阀组的部位也应设有排水设施。如集中设置在消防泵房内，可由泵房集水坑内潜水泵提升后排至室外；如分散设置在楼层，则可由地漏收集后经排水立管排放，排水立管的管径不应小于DN75
二、高层建筑消火栓系统设计的问题
1、在高层建筑宅内应控制使用双阀双出口消火栓代替两组单栓消火栓。
《高规》中规定“十八层及十八层以下的单元式住宅和十八层及十八层以下、每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管，但必须采用双阀双出口型消火栓”，且以强制性条文的形式予以规定。因此，在设计中我们应该力求避免出现这种情况。笔者认为对于确实有困难的住宅，可以考虑采用双立管双栓的形式，同时还可解决顶部成环的问题。
2、高层建筑消防电梯间前室消火栓的保护范围。
《高规》规定“高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓”，但没有具体说明，而《建筑设计防火规范》中则明确指出：消防电梯前室内的消火栓是为便于消防队员使用消火栓并开辟通路，不能计入总消火栓数内。因此在设计中我们通常将其视为消防电梯间前室专用，而不保护其余部位。对此问题争论很多，意见不一。笔者认为应该针对具体情况具体对待：有条件多设消火栓时，消防电梯前室的消火栓不计入同层消火栓数量，其设置目的只是供消防队员开辟通路和扑救火灾；但对于一些特殊住宅，条件不允许多设消火栓时，可考虑将消防电梯前室的消火栓计入同层消火栓数量。
3、正确计算消火栓保护范围，合理布置消火栓。
《高规》规定“消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m”。对于建筑高度不超过100m的高层建筑，设计中我们可以根据水枪最小流量5L／s，水枪喷嘴口径19mm，查有关设计手册得出水枪充实水柱长度为11.3m；对于建筑高度超过100m的高层建筑，我们可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。在设计中，一般均采用长度为25m的消防水龙带，考虑到折减系数和建筑平面中隔墙、内走道、门的布置对水龙带的影响，实际设计中消火栓距离保护区域最远端房间门口的距离一般控制在21.5m左右，进入房间后可以利用充实水柱长度灭火。对于进深大于充实水柱长度的房间，则需要调整消火栓的位置。
4、消火栓布置时间距不能太小。
关于消火栓的间距，《高规》规定“高层建筑不应大于30m，裙房不应大于50m”。笔者认为为了能有效保证两股充实水柱同时达到室内的任何部位，不仅需要规定消火栓的最大间距，同时还要规定消火栓的最小间距，以不小于5m为宜，否则在灭火时，当其中一个消火栓受到火灾威胁，因为距离很近，另一个消火栓同样会受到威胁，从而导致无消火栓可用。
5、室外消火栓数量的确定。
《高规》规定“室外消火栓的数量应按本规范规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量应为10~15L/s”。但在对应的“条文说明”中则解释为“室外消火栓的数量，应保证供应建筑物需要的灭火用水量。其中包括室外、室内两部分”。这就给设计人员带来了一些困惑。笔者认为设计室外消火栓时应区分不同情况分别对待。
当室内消防用水由室外管网提供时，室外消火栓的数量应考虑水泵接合器的数量，保证一个室外消火栓对应一个水泵接合器，最终室外消火栓的数量取下列两者的大值较为合理：a、根据室外消防用水量计算所得的室外消火栓数量；
b、水泵接合器所需要的室外消火栓数量。
当设计将室内消防用水量存储在室内消防水池内时，室外消火栓的数量就按室外消防用水量来计算确定即可。
三、高层建筑自动喷水灭火系统设计的问题
1、报警阀组的设置。
报警阀组的数量应根据以下两个原则来确定：
a、《自喷规范》6.2.3条规定一个报警阀组控制的喷头数，湿式系统、预作用系统不宜超过800只，干式系统不宜超过500只。
b、《自喷规范》6.2.4条规定每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头，其高程差不宜大于50m。
由于规范中并没有规定报警阀组是集中还是分散布置，因此可以由设计人员根据实际需要进行设置，只需满足报警阀组的作用要求、位置安全、易于操作、附近有人员值班、能就近或远距离报警、能自动启泵等要求即可。
（1）集中布置：是指将所有的报警阀组均设置在地下室专用设备间或水泵房，水力警铃设置在相应处或引出到附近有人值班处。集中设置，管理方便，但存在占用面积、增加造价等缺点；在高层建筑中集中设置，对阀组的工作压力要求较高，对消防集中设置的建筑小区或建筑群，不易分清失火区域。
（2）分散布置：是指将报警阀组分别移至各楼层上或各单体分散设置。一般设置在管道井内或其服务范围内的公共部分等安全和易操作的地方，水力警铃也设置在附近有人值班处。分散设置，节省投资，也有利于解决竖向分区对阀组的压力要求，同时也有利于明确失火分区，但存在不利于统一管理的缺点。
在工程设计中，设计人员应根据规范要求和实际情况，选择合理的布置方式。
2、喷头的布置。
《自喷规范》规定，喷头布置的原则是“喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置”，且应防止各种障碍物的阻挡。喷头布置要求喷头洒水时不留漏喷的空白点，也不应出现过多的重复覆盖面积。实际设计中，根据建筑平面，参照《自喷规范》中喷头布置最大间距和保护面积的要求，可灵活采用正方形、矩形或平行四边形布置。由于影响喷头布置的因素很多，设计时必须根据工程实际情况，按选定的喷水强度、喷头的流量系数、作用面积、工作压力等进行计算，并考虑喷头的受热条件和开放时间，结合建筑分隔和结构柱网灵活布置，同时还需考虑给以后的二次装修留有余地。根据实际经验和对《自喷规范》中喷头布置条文的理解，笔者认为喷头间距不宜按规范规定的最大距离设置，而应留有一定的余量，这样才能充分保证喷头的喷水强度和喷水的均匀性。
3、过滤器的设置。
在以往的设计中，设计人员均会在自动喷水灭火系统消防水泵吸水管上设置过滤器，以防止消防贮水池内的碎杂物进入系统。而笔者认为，由于屋顶消防水箱虽然在通气管和溢流、放空管的出口设置了金属防虫网罩，但实际使用中还是会有碎杂物进入水箱，从而通过稳压管进入湿式报警阀，从而影响湿式报警阀的正常工作，所以也应在屋顶消防水箱稳压管上设置过滤器。
4、正确设置自喷末端试水装置，解决末端试水装置排水问题。
《自喷规范》要求“每个报警阀组控制的最不利点喷头处，应设置末端试水装置，……末端试水装置的出水，应采取孔口出流的方式排入排水管道。”在设计中，我们通常不会忘记末端试水装置中试水阀、压力表的设置，但是往往忽视试水接头的设置，特别是试水接头出水口的口径没有交代。此外，试水接头不能与管道或软管直接连接，影响孔口出流的效果；自喷排水管也应设计成间接排放，以免下水道气体通过排水漏斗散入室内，影响室内空气质量。
5、报警阀的进出口均应设置信号阀。
《自喷规范》要求“连接报警阀进出口的控制阀，宜采用信号阀。”一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计，很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门，目的是防止误操作。
四、结束语
消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统已有一百多年的发展历史，一些发达国
家，从研究到运用，从局部应用到普遍推广，有过许多成功和失败的教训。在不
断总结经验的基础上，我国的消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统的设计、安装
规范和标准已得到了逐步完善和发展。本文是笔者对在消防系统设计过程中遇到
的几个问题粗浅分析，与大家共同学习，不当之处，敬请同行指正。
参考文献
GB50045－95《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）
GB50084-2001《自动喷水灭火系统设计规范》（2005年版）
GB50261-2005《自动喷水灭火系统施工及验收规范》