浅析高层建筑消防设计中的几个问题
关键词：信号阀，消防贮水，自灌式，水位传感器；
高层建筑是密切伴随着社会的进步、经济技术的发展而发展，而消防设计对高层建筑是非常重要的，本文就以下几个消防设计问题提出探讨性意见，以供商榷。
1 两种消防系统分与合的问题
消火栓给水系统与自动喷水灭火系统是分开还是合并：我国《高规》指出：“室内消火栓给水系统与自动喷水灭火设备信号阀后的管网应分开设置。”此条表示两个系统可完全分开，也可半分半合（即前部合，后部分）。那么，这两个系统前部是分还是合即两种系统分与合？
1.1分开的根据
1.1.1两者作用时间不同
按规定,室内消火栓使用持续时间为3h,而自动喷水灭火装置为1h，若两者在自动喷水系统信号阀前合并，则发生火灾1h后发必须有人去关闭信号阀处的阀门，这在火灾紧张忙乱之中不易做到,特别是当建筑物层数较多或建筑物面积较大，功能分区较多的建筑设有多个信号阀时更难做到。若该阀门未能关闭，则火灾1h后自动喷水灭火系统虽已失效，但仍在继续喷水，这势必分散和占用消火栓给水系统的用水，对消火栓给水系统的继续发挥作用是十分不利的。
1.1.2两者的压力要求不同
根据设计消火栓栓口压力一般在0.2Mpa左右，而自动喷水灭火系统中的喷头处工作压力一般为0.1Mpa，其最不利点处且允许降到0.05Mpa。两者前部分合并时，消防水泵供水压力按消火栓给水系统需要考虑，则超过自动喷水灭火系统所需压力，特别是当建筑物下部裙楼为商业用，需设自动喷水装置，而上部塔楼为住宅，仅需要设置室内消火栓时，这个矛盾就更加突出了。
1.1.3两者对水质要求不同
消火栓给水系统对水质要求不严格，可以使用不同水源；而自动喷水灭火系统由于喷头出水孔较小易堵塞，要求有较好的水质，其水泵吸水管一般需装有管式过滤器。特别是对于地下室位置较紧张且建筑物附近有天然水源的情况下，为安全起见，最好交将两者分开，让消火栓利用天然水源，自动喷水灭火系统用贮水池水。这样一来可以减少消防水池的容积，二来使自动喷水灭火系统的水质得到保证。
1.1.4更好地解决水泵开动初期的超压问题
由于国内消防水泵是由清水泵变换身份而来，两者的特性曲线实际上是大同小异。清水泵有陡降型、峰值型和平缓型三种Q～H特性曲线。发生火灾时，消火栓并不是一开始就投入若干水枪，达到消防设计流量，自动喷水灭火系统只开1～2个喷头，所以在发生火灾初期，消防系统用水量少于消防泵的设计流量时，将产生超压现象，即管网内压力升高，有时超过管道允许压力而造成管道破裂（特别是在高层建筑）。若两者前部分合，由于消火栓给水系统的设计流量一般在30～40l/s之间，自动喷水灭火系统的流量一般在20 l/s和30l/s之间，而消防水泵的设计流量按消火栓给水系统的流量，这样，自动喷水灭火系统与消火栓给水系统的超压是不一样的，若两者前部分开，就能更好地解决消防水泵开动初期的超压问题。
1.2合的根据
当消火栓给水系统与自动喷水灭火系统的工作压力相差不多时，可以通过减压孔板消去自动喷水灭火系统中过大的压力；另外，在前部合，从经济上是比较合理的。因为分开后，消火栓，自动喷水灭火系统各需两台泵，管道也增多了，在地下室面积紧张的情况下显得尤为突出。如果合的话，则只需两台水泵，管道也减少差不多一半，是非常经济的。
综上所述，从理论上讲，两者分开最好，但对一个具体工程是分是合还要根据具体情况而定，如深圳国贸大厦，整个建筑物由主楼及裙楼组成，主楼地面以上50层，高160m，总建筑面积10万m2，该楼是以商业、办公为主的综合性大厦，该大厦的两种消防系统前部分是分开的。再如，厦门的水仙大厦，该大厦为商务大厦，大厦主楼为23层，建筑面积3万m2。主楼为写字楼和公寓楼组成，写字楼高90m，公寓楼高75m，裙楼二层，该大厦的两种系统前部合。
2顶部几层增压方式的比较
高层建筑顶部水箱的设置高度受建筑物美观的限制，一般不能满足顶部几层的消火栓或自动喷水喷头的水压要求，因而常需另设增压装置。通常采用的增压方式有以下几种：
（1）顶部加设气压给水设备，（2）加装稳压泵组。（3）顶部加设一套由顶部几层消防按钮直接启动的水泵（此法仅适用于消火栓系统）。
加设稳压泵组在国外很流行，其关键在于配置低功率稳压泵及可靠的压力继电开停装置。但若管道中压力波动快，则有稳压水泵频繁启闭的弊端。（国贸大厦进口了英制稳压泵组就存在这样的问题）。
当顶部水箱低于最高层时、用启泵按钮启动顶部火栓泵加压（此时由顶部水箱抽水，10min后自动关闭），则存在着控制复杂，开泵前顶部消火栓中无水的缺点。顶部加设气压设备，常用的是稳压隔膜式气压给水设备。首先，用在这里的气压给水设备负起调节压力，自动启闭水泵自动供水的作用。但气压罐仍有一定的调节容积（容积按1个消火栓的流量或5个喷头的流量，1min的时间计算），该容积能保证消防泵开启前的水量需要。这是因为泵的启动只需要几十秒的时间，所以，不管是从压力调节还是从流量来看，设置1～2l/s稳压泵最好。其次，气压罐装有电接点压力表，可根据消防系统任何点压力的变化，自动控制多台消防水泵启动和停止，可取消消火栓处的启泵按钮，这就大大简化了消防水泵的自动控制系统。再次，消防水泵的开启由电接点压力来控制，系统一旦超过设计中所需的消防压力，可经安全泄压阀泄掉过高压力，使消防水泵开动初期产生的过高压力得到很好的解决。最后气压给水设备平时水泵启动次数不多，管网经常处于稳压充水状态，比较安全。（如厦门水仙大厦在层顶设计一个调节容积为0.478m3的1600×2170隔膜式气压罐，总容积为1.59m3）。
综上所述，不论消火栓系统还自动喷水灭火系统顶部几层加压均宜选用顶部加压给水设备这种措施。
3合用水池保证消防水容积措施浅议
在《给水排水设计手册》（2）中，介绍了在消防与生活或生产合用一个贮水池时，消防贮水不被动用的两种措施如下：
（1）抬高生活泵吸水管标高到消防水位标高，并在吸水管消防水位高度上钻10mm小孔。这种方法是能保证生活泵为自灌式，并且消防贮水不被动用，但生活水泵安装高度将会提高，对地下室水泵房的安装增添麻烦（如水泵基础提高，管道安装受影响等）。
（2）在贮水池中高溢流墙，此方法中如何保证不出现水流死角是关键，而手册中未提及，在实际设计中也不常见。
上面两种虽然是可行的，但我认为下面的两种方法更好一些：
第一种，将生活泵吸水管设计成∩型，顶端与消防水位相平，在消防水位高度钻10mm小孔，这种方法既能保证生活泵为自灌式，消防贮水不被动用，又能不抬高水泵安装高度。
第二种，采用与电气专业相结合，利用自动控制方法（水位传感器），保证消防用水，此法为最先进，最安全的方法
1． 钱维生。高层建筑给水排水工程。上海：同济大学出版社，1989
2． 张延灿。给水排水设计手册（2）。北京：中国建筑工业出版社，1988
3． 马杰.合用水池保证消防水容积措施浅析。给水排水，1993，（7）：34-35
4． 《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-20012005年版)
5． 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-952005年版)
6． 《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)