浅谈生活\消防给水系统设计

摘要：文章针对高层建筑中的生活给水系统、消防给水系统设计进行了分析，并结合相关设计实例，探讨生活给水、消防给水的一些问题。

关键词：高层建筑；生活给水系统；消防给水系统

近年来，随着城市化进程加剧，土地资源因不可再生而出现供应紧张，城市住宅建筑向着高层和超高层方向快速增长。高层建筑具有面积大，高度高，功能复杂，用水量大，用电设备多，火灾隐患大，疏散途径少、难度大等特点，一旦发生事故影响恶劣。如何合理地设计生活给水及消防给水系统，提高其安全性和可靠性，保障人们的生活和生命财产安全，是建筑给水设计最主要的问题。根据多年的工程设计经验与实际体会，结合国家规范要求，对高层建筑生活给水、消防给水系统设计的一些问题展开探讨，以寻求最佳的给水设计系统。

一、高层建筑给水系统的设计

高层建筑生活给水系统设计中最为关键的是供水方式的选择，根据《建筑给水排水设计规范》规定的分区给水静水压要求，和建筑层数及室外给水管网水压等综合因素进行合理的竖向分区。分区时应符合各：分区最低卫生器具配水点处的静水压处静水压力不宜大于0.45MPa；静水压大于0.35MPa的入户管，宜设置减压阀或调压设施（居住建筑入户管给水压力大于0.35MPa时，必须设减压措施）。为防止因减压阀失效而造成阀后卫生器具损坏，设计时应注意校核减压阀失效时，阀后配水点处的最大压力不应大于配水件的产品标准规定的水压试验压力（一般为工作压力的1.5倍）。高层建筑竖向分区给水方式有高位水箱给水方式、无水箱给水方式、和气压罐给水方式。而高位水箱给水方式具体可分为串联给水方式、并联给水方式、减压给水方式。但无论采用何种分区供水方式，在市政供水压力满足的楼层应采用市政直接供水，供水压力不满足的楼层才采用上述的供水方式。下面对其中几种主要的给水方式进行分析：

1．分区串联给水方式。如图1a）所示，每个分区均设置水箱和水泵，各区水泵均设在技术层内，上区用水由上区泵从下区水箱抽水供给。

图1串联给水方式与并联给水方式

2．分区并联给水方式。如图1b）所示，每个分区分别设置一套独立的水泵和高位水箱，下区的水由设置在上区的高位水箱供给。其水泵一般集中设置在建筑的地下室（或底层）水泵房内。

3．分区减压给水方式。如图2a）所示为减压水箱减压给水方式，是由设置在地下室（或底层）的水泵将整幢建筑的用水提升至屋顶水箱，然后由此水箱分送至各分区减压水箱减压后再供下区使用。

4．减压阀减压给水方式。如图2b）所示为减压阀减压给水方式，是由设置在地下室（或底层）的水泵将整幢建筑的用水提升至屋顶水箱，然后再经各分区减压阀减压后供各区用水。

5．分区无水箱给水方式。如图3所示为分区无水箱给水方式，各分区设置单独的变速水泵供水，不设置中转水箱，水泵集中设置在建筑物地下室（或底层），分别向各区管网供水。

上述1~3中供水方式的优点主要有：

（1）水泵使用效率高；各分区内供水段压力较小；

（2）各分区内供水段压力较小；

（3）各供水分区段有一定的水箱调节容积，能保证在输水故障时，各区能有限延时供水。

它的主要缺点是：

（1）上区供水受下区供水故障影响，安全度较差；

（2）中转水箱、中转水泵需要占用中间楼层面积，且防振、噪声问题也很难解决，影响上下层用户；

（3）设置中转水箱、天面水箱使生活用水出现二次污染的问题。

而第4中供水方式与1~3供水方式相比最大优点只是减少了中转水箱，节约了中间楼层的使用面积。

工程实例：某高层商住楼（建筑面积3.2万平方米）地下1层车库，地上22层，其中一、二层为商业，三层以上为住宅，地面上建筑总高度68米。经过认真分析比较，采用变频给水设备直接供水，中间楼层不设中转水箱的给水方式。共分低、中、高三个区，低区：地下层及地上一、二层，由市政管网直接供水；中区：三层至十二层，由中区生活变频给水设备供给，超压部分由减压阀减压后供给；高区：十三层及以上，由高区生活变频给水设备，超压部分由减压阀减压后供给。给水立管采用钢塑复合管，管径不大于100mm时宜采用螺纹连接，管径大于100mm时宜采用法兰或沟槽式连接，冷水支管采用PP-R给水管,电热熔连接。这种供水方式优点有以下几点：减少了供水环节和生活水箱的二次污染，提高了供水安全度，设备集中设置易于管理维护，占用建筑物空间比较小。而减去中转水箱和泵房，使中间楼层可以更好利用，提高了经济效益；同时避免了中转水泵产生振动和噪声从而给放置水泵的附近楼层带来的不利影响。所以在建筑高度不超过100的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式；建筑高度超过100的建筑，宜采用垂直串联供水方式，在设计时要根据实际情况，灵活运用。

二、高层建筑消火栓系统的设计

由于高层建筑的火灾蔓延快，疏散困难，扑救难度大，火灾隐患多。高层建筑的防火必须遵循“预防为主，防消结合”的方针，立足自防自救，合理设计消防给水系统。而要合理设计消防给水系统，必须先确定建筑物的类别和消防用水量。消防用水量是高层建筑防火设计中的一个重要环节，水泵参数的确定、管径的计算、地下消防贮水池容积都是以它为基础计算的。

消火栓给水系统是消防给水系统中的一种，是建筑物中最基本的灭火设置，供水方式分为高压消火栓给水系统和临时高压消火栓给水系统，其中最常用的为后者。在消火栓栓口的静水压力超过1.0MPa时，应采取分区给水系统。当消火栓栓口出水压力大于0.5MPa时，则设置减压孔板等减压装置。为了防止水泵在零流量或火灾初期用水量较少时发生管网超压事故，消防给水在设计时应采取防超压措施。如采用特性曲线较平滑的消防专用水泵，设置安全阀或其它泄压装置等。

消火栓的设置数量、位置应符合规范。不应在封闭楼梯间、防烟楼梯间内设置消火栓保护其他部位。因防火门具有自行关闭的功能，消防水龙带穿越防火门救火时，防火门关闭不严，烟气进入楼梯间，使人们不能安全疏散。

工程实例：某高层商住楼，地下一层，地上二十层，建筑总高度为60米，室内消火栓消防水量为40L/s，室外消防水量为30L/s，火灾延续2h。室内消火栓系统采用临时高压给水系统，系统由地下消防贮水池、天面消防水箱和消防加压水泵联合供应。屋顶水箱储存18m3消防水量，以满足初期火灾时的消防用水量。由于天面消防水箱的设置高度不能保证最不利点消火栓静水压的要求，在天面消防水箱间内设置稳压泵2台（一用一备）和一个300L气压水罐，以确保最不利点处消火栓静水压要求。在地下层至十二层的消火栓采用减压稳压型，经减压后消火栓的出水压力为0.30MPa。各室内消火栓旁均设置碎玻按钮，可远程启动消防水泵，消防控制中心及消防房内均可手动控制消防泵的运行。消防加压泵由压力开关自动控制启停。各台泵的启停、故障，均有信号在消防控制中心显示。系统设有自动化定期检查功能，以确保消防系统运行的可靠性。

五、结语

高层建筑给水系统设计的合理与否直接关系到人们的生活质量和人身安全，设计过程中在遵守相关规范要求的同时，根据工程具体情况及与之相关的各种因素综合考虑，使设计安全、合理、节能，给工程的整体质打下良好的基础。

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