对高层建筑给水排水与消防给水系统设计的探讨
关键词：高层建筑；给排水设计；消防设计；灭火器配置
1．工程概况与设计范围
本工程为临沂颐高置业有限公司开发建设的颐高•上海街项目,位于山东临沂沂蒙路和三和二街交界处，集商业、娱乐、餐饮、办公为一体的一类综合建筑群，总建筑面积约9.9万平方米。由一座地面五层商业（2#、3#）连接两栋高层商务办公楼（1#、4#）以及地面三层商业（5#，6#）组成。下设一层地下室，地下一层为设备用房、自行车库及汽车车库，且业主要求采用分体空调。设计范围为室内给水系统、中水系统、污废水系统、消防供水系统、雨水系统、基地外网等。
2．给水、中水设计
2.1给水水源
本项目周围仅有沂蒙路上一根DN300市政给水管，从此自来水管道上接入一根DN200给水管，在基地内单独成环，供生活和室外消防用水。
2.2中水水源
本项目沂蒙路上有一根DN300市政中水管，由此市政中水管上引入一根DN200中水水管，在基地内单独成环，供厕所冲洗、地下车库地面冲洗及室内外消防用水。
2.3用水量
2.4给水系统
本工程业主提供的市政给水压力0.20Mpa。共分四个区：三层及以下由市政直供，四层及以上部分由变频无负压供水设备供水，共设三组不同的无负压变频供水设备，保证压力不大于0.45Mpa，不小于0.10Mpa。并保证各配水点静水压力不大0.35Mpa，每点的用水压力大于100Kpa。
2.5本工程业主提供的市政中水压力0.20Mpa。分区同给水系统，需要加压的部分通过变频无负压设备供水。
当地自来水公司、中水供水公司要求供水设备不影响市政管网的压力，同时为保证用水的安全可靠，本设计最后采用了智能化无负压供水设备，它是集无负压罐、水泵、智能变频控制柜、成套附件、稳压罐等设备和安装为一体的智能化供水设备，设备既能保证市政给水管网不产生负压，又能充分利用市政压力，叠加增压，节约电能，在供水过程中水不接触空气，杜绝了二次污染。同时设备还有噪音低、运行可靠等优点。
3.排水设计
室内排水管道采用污、废合流，室外为雨、污分流。地下室设置潜水排污泵，提升污水排至室外污水管道系统。公共厨房所排废水需经室外隔油池处理后排至室外污水管道系统，污水经室外化粪池处理后排入市政污水管道系统。为了尽量降低造价，减小污水管道埋深，污水管道基本顺着道路坡向铺设，并就近排入市政污水管道系统。
本设计采用带旋转进水型管件的PVC-U内螺旋管排水系统，本系统立管少，需要管井面积小，投资小，施工简单；同时PVC-U内螺旋管内壁的三角形螺旋肋起导流作用，使水流下落时沿内壁螺旋状下落在提高排水能力的同时降低了噪声；螺母挤压密封圈接头可以有效地防止渗漏的产生。与传统的设置专用通气立管的排水系统相比具有明显的优势。
本地块最大日污水量为542.5m3/d，最大小时污水量为51.8m3/h，排出管管径采用De300。
4.雨水设计
雨水设计采用传统重力流排水系统,考虑到楼层较高，室内外雨水立管统一采用加厚承压P-UVC管，保证了雨水系统的可靠性。屋面雨水系统设计重现期P=3a，考虑到当地雨水量较大，雨水管的流量留有余地，同时屋面总体排水能力大于50a的重现期雨水量。室外雨水系统设计重现期P=1a，排出管管径采用De600。
5.消防设计
5.1消防水源、水量及消防水池
本工程采用双水源供水，一路为DN200市政给水，一路为DN200市政中水，在区内各自成环，设室外消火栓，给水、中水上的消火栓间距各不小于120m，水泵接合器周围40m内各有给水、中水消火栓，以保证室外消防用水。设置室内消防水池，存储室内消防用水，消防水池补水水源采用市政中水。防火等级按一类高层设计。
5.2室内消火栓
室内每层的公共部位设置消防栓(配套水龙带、水枪及卷盘等全套)，保证每点有两股水柱到达。系统由地下室540m3消防水池、消火栓加压泵（消火栓泵型号：选用XBD13.6/40-150型水泵两台，一用一备，Q=40L/S，H=136m，N=90KW）、1#楼屋顶18m3消防水箱及增压稳压装置组成。设三套DN150水泵接合器，供消防车向室内消防管网供水。通过减压阀分区，保证分区后消火栓管网静压不大于1.0Mpa。动压超过0.5Mpa的消火栓采用减压稳压消火栓。
5.3室内自动喷淋系统
地下汽车库、商场、办公室除不宜用水扑灭的部位外，均设置自动喷水灭火系统。系统由地下室540m3消防水池、喷淋加压泵（喷淋泵型号：XBD14.5/30-100,Q=30L/S，H=145m，N=75KW，两台、一用一备）、1#楼屋顶18m3消防水箱及增压稳压装置组成。每个防火分区单独设水流指示器，每个湿式报警阀控制的喷头数不大于800个。在室外适当位置设三套DN150水泵接合器，供消防车向喷淋管网供水。
地下车库采用自动喷水—泡沫联用喷淋灭火系统，车库发生火灾时，在启动消防泵供水的同时，打开泡沫液储罐进口处的电磁阀。当消防压力水流经设备时泡沫液储罐上的比例混合器按其比例分流，一部分水进入泡沫液储罐，挤压胶囊，置换出的泡沫液与其余压力水在管道中形成泡沫混合液进入管网灭火。根据自动喷水灭火设计规范计算泡沫混合液流量为Q=25L/s，选用PHYZ（L）48-20（M）型立式压力泡沫比例混合装置。
5.4气体灭火
根据消防规范和公安部公消【2007】226号文件的规定，地下层的变电所、柴油发电机房、储油间设气体灭火系统。设计采用IG541混合气体灭火系统,它是一种洁净的气体灭火系统,其灭火剂由三种自然气体按一定比例混合而成,其中氮气（N2）含量为52%，氩气（Ar）含量为40%，二氧化碳（CO2）含量为8%。IG-541混合气体灭火系统具有无腐蚀、无污染、臭氧损耗潜能值（ODP）为零，温室效应潜能值（GWP）为零，对人体无毒害等优点，是卤代烷灭火系统的理想替代品之一，在工程中得到广泛应用。
5.5灭火器配置
变配电室、电梯机房、消防控制室等处按中危险级带电类火灾配置干粉灭火器，地下车库按中危险级B类火灾配置干粉灭火器，其余按中危险级A类火灾配置干粉灭火器。
5.6消防排水
消防泵房、消防电梯集水坑（不小于2m3）设置排水设施，排水泵Q=40m3/h，H=15m，N=4KW，每处均为二台（一用一备）。且地下室集水坑总的排水能力大于70L/s，以保证消防时地下室进入地下室的水能及时排出。且为防止火灾沿排水沟蔓延，所有排水沟均不穿越防火分区。
6.设计体会与探讨
6.1节能节水
给水尽量利用市政压力、并采用无负压供水设备，以节约能源。充分利用市政中水资源，并将中水做为一路室外消防给水，室内消防水池补水水源采用中水。
6.2报警阀的设置
一般而言，自动喷水灭火系统的报警阀均集中设置在消防泵房内，其优点是便于集中管理和定期检测。但建筑物面积且占地面积较大时，所需报警阀数量较多，若集中设置在泵房，从泵房引出的喷水管道有十六根，不仅管材耗费量大，而且受层高限制，管道排列困难，既不利于施工，也不利于维护。故本工程报警阀分散布置在四个湿式报警阀间，这样可以大大减少从泵房引出的喷水管道数量，不仅节约管材、吊顶空间、管井面积，而且管道施工安装方便，阀组承压较小，失火时附近的人员还能清楚的听到水力警铃的报警。故认为报警阀组较多，且建筑物面积较大时，宜分散布置，即经济又合理。
参考文献
[1]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[2005版].
[2]GB50016-2006，建筑设计防火规范[S].