第１３卷第２期 泰州职业技术学院学报 Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．２ ２０１３年４月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔａｉｚｈｏｕ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ａｐｒ．２０１３ 高层建筑的消防给水系统设计 钱玲 （盐城市消防技术服务事务所，江苏盐城２２４００１） 摘要：由于高层建筑自身的特殊性，使高层建筑的给排水工程具有区别于普通建筑给排水工 程的特点。对高层建筑给排水工程的特点进行了归纳，并对高层建筑生活给水系统的 设计要点、竖向分区、给水方式和高层建筑消防给水系统特点、设计要求进行了分 析，提出了在设计过程中需要注意的问题。 关键词：高层建筑；给排水；消防供水；设计要点 中图分类号：ＴＵ９７６．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０１４２（２０１３）０２—００７２—０４ 随着经济和建筑技术的发展，高层和超高 所以供水系统必须进行合理的竖向分区，使静水 层建筑在世界各大城市不断涌现，相应的高层 压力降低，保证供水系统的安全运行。 建筑给排水工程也在设计、施工与管理方面积 高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度 累了一定的经验。秦建昌…分析高层建筑给水排 快，火灾危险性大，扑救困难。因此，高层建筑 水施工特点，提出了针对高层建筑给水排水的 消防系统的安全可靠性要比低层建筑的高。由于 施工和管理方法；王学良ｌ２ 总结了高层消防给水 目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾 系统设计的情况和特点以及高层消防给水系统 的难度较大，所以高层建筑的消防系统应立足自 设计应重视的问题；刘焱 通过建立数学模型对 救，设置能够实现自动报警、白行启动的自动喷 高层建筑消防给水系统提出了优化方案；另外 水灭火、气体或水喷雾灭火系统。 还有许多工程技术人员对高层建筑的给排水设 高层建筑的排水量大、管道长、管道中压力 计提出了自己的观点 ， 。本文在前人的观点和 波动较大。为了提高排水系统的排水能力、稳定 研究成果的基础上，对高层建筑给排水工程设 管道中的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的 计的特点进行了归纳。 排水系统应设置通气管系统或采用新型的单立管 排水系统。另外，高层建筑的排水管道应采用机 １ 高层建筑给排水工程的特点 械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。 高层建筑的建筑标准高，给排水设备使用人 由于高层建筑层数多、高度大、建筑面积 数多，瞬时的给水量和排水量大，一旦发生停水 大、功能复杂，因此对建筑给排水工程的设计、 或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，高层 施工、材料及管理方面都提出了较高的要求，相 建筑必须采取有效的技术措施，保证供水安全可 对于低层建筑给排水工程有以下特点。 靠，排水通畅。由于设备多、管线长，易产生振 高层建筑供水系统静水压力较大，如果只 动和噪声，因此必须考虑设备和管道的防振动和 采用一个区供水，龙头开启时呈射流喷溅，影响 噪声的技术措施。 使用，浪费水资源；而且开关水嘴、阀门时容易 形成水击，产生噪声和振动，引起管道及配件破 ２高层建筑的给水系统 坏；同时建筑下部各层出流量大，导致顶部楼层 水压不足、出流量过小甚至出现负压抽吸现象。 高层建筑给水系统由引入管、水表节点、升 作者简介：钱Ｈ￣（１９５８一），女，江苏盐城人，高级工程师，研究方向为消防工程与给排水 第２期 钱玲：高层建筑给排水特点及给水系统设计要点 ７３ 压和储水设备、管网及给水附件等部分组成。其 中引入管、水表节点的设计和安装要求与低层建 水系立，互不影响供水安全可靠；水泵集中 管理，维护方便，动力费用经济。缺点是水泵台数 多，扬程大，水压管线较长，设备费用增加；分区 筑相同，升压及储水设备通常是高层建筑必不可 少的设施，给水管网及附件有自身的特点。 ２．１给水系统的特点 高位水箱占用楼层面积，影响经济效益。 高位水箱串联给水方式。水泵分散设置在各 分区的楼层中，下一分区的高位水箱兼作上一给 水分区的水源，如图１（ｂ）。此种方式的优点是 我国城市给水管网大都采用低压制，无法满 足高层建筑上部楼层供水的水压要求，必须借助升 压设备将水提升到适当的压力；另一方面，由于消 防、安全供水、流量调节及水压保证的需要，不同 无高压水泵和高压管线，运行费用经济。缺点是 水泵分散设置，连同水箱占用楼层面积较大；水 功能的贮水池通常是高层建筑的重要设备。 高层建筑的卫生器具和用水设备数量多，用 水量大，如果管网呈枝状布置，一旦断水影响范围 较大，从供水可靠性出发，高层建筑给水管网一般 呈环状布置。竖直干管通常敷设在专用的管道竖井 内，水平干管布置在专用管道层或技术层内。 高层建筑给水系统管路长，用水点多，对供 水可靠性及节水节能、消声减震、水质保护的要 求较高，因此给水附件的形式、类别、数量较一 般低层建筑多，标准高。施工安装及维护工作量 较大，技术水平要求较高。 ２．２给水系统的竖向分区 对给水系统进行合理的竖向分区，是高层 建筑给水系统区别于低层建筑给水系统的主要特 征，是在设计中必须认真解决的重要问题。给水 系统的竖向分区是指建筑物内的给水管网和供水 设备根据建筑物的用途、层数、材料设备性能， 维修管理、节约供水能耗及室外管网压力等因 素，在竖直方向将高层建筑物依次分为若干个供 水区域，每个供水区域分别组成各自的给水 系统。 ２．３高层建筑的给水方式 高层建筑给水方式主要是指采取措施调节水 量及增压、减压形式，来满足各给水分区的用水 要求，给水方式的选择关系到整个供水系统的可 靠性及使用效果，是供水系统的核心。给水方式 可分为高位水箱、气压罐和无水箱三种方式。 （１）高位水箱给水方式。其特点是在建筑物 的适当位置设置高位水箱，储存、调节建筑物 的用水量和稳定水压，主要设备有离心水泵和 水箱。布置方式有并联、串联、减压水箱和减 压阀四种。 高位水箱并联给水方式。各分区设高位 水箱和水泵，水泵集中设置在建筑物底层或地下 室，分别向各区供水，如图１（ａ）。优点是各区给 泵设置在楼层，防振隔音要求较高；水泵分散管 理维护不便；若下一分区故障，其上部分区供水 全部受影响。 减压水箱给水方式。整栋建筑的用水量全 部由设置在底层的水泵提升至屋顶水箱，然后再 分送至各分区高位水箱，分区高位水箱只起减压 作用。优点是水泵数量最少，设置费用最低，维 护简单；泵房面积小，各分区减压水箱调节容积 小。缺点是运行费用高；屋顶水箱容积大对建筑 物安全不利；供水可靠性差。 减压阀给水方式。其原理与减压水箱相同， 只是以减压阀代替减压水箱。与减压水箱相比， 减压阀不占楼层房间面积，缺点是一旦失灵会造 成阀后供水存在隐患。 。 Ｉ■＿ 、 ） ｆ 一一ｒ一一 一０ ｌ 一 一 一 一 ■ （ （ａ）并联 （ｂ）串联 图１高位水箱给水方式 （２）气压给水方式。气压给水的主要供水设备 是离心水泵和气压水罐，其中气压水罐为一钢制 密闭容器，可储存和调节水量，供水时利用容器 内空气的可压缩性将罐内水压送到一定的高度， 由此替代高位水箱。其优点是灵活性大，可在任 何高度使用；建设周期短，便于扩建改建；给水 压力可调节；水质不易受外界污染；便于集中管 理和自动控制。缺点有供水压力变动大，水压不 稳定；运行费用较高；气压水罐容积有限，供水 ７４ 泰州职业技术学院学报 第２期 安全性较差。 Ｅ ｒ ｌ ｊ 水 与气Ｈ澜Ｉ 水泵与气压罐 图２气压设备给水方式 图３无水箱给水方式 （３）无水箱给水方式。无水箱给水方式的最大 特点是省去高位水箱，在保证系统压力恒定的情况 下，根据用水量的变化，利用变频设备来自动改变 水泵的转速，且使水泵经常处于较高效率状态工 作。缺点是变频设备相对价格较高，维修复杂，一 旦停电则停止供水。 ３高层建筑消防给水系统 ３．１高层建筑火灾及消防的特点 （１）火灾特点。首先，火灾隐患多。高层建 筑往往集多种功能的用房为一体，使用单元多， 人员集中，人口流动量大，人为火灾因素风险增 加。由于电气化、自动化程度高，设备多，耗电 量大，线路复杂，因使用不当、漏电、短路、雷 击等引发火灾的机率高。建筑装饰要求高，室内 易燃物品多，潜在火险隐患也多。 其次，火势蔓延快，扑救难度大。高层建筑 内竖向井道和通道多，如电梯井、通风竖井、管 道井等等都是火灾蔓延的通道，再加上这些竖井 的拔风作用，即“烟囱效应”，一旦发生火灾， 火势蔓延迅速。高层建筑发生火灾时热辐射强、 烟雾浓、蔓延速度快，途径多。又由于楼层高、 距离远等因素给火灾扑救造成了困难。 第三，人员疏散困难。高层建筑层数多，垂 直距离大，疏散到地面或者其他安全场所的时间 长。另一方面，火灾往往会产生大量的烟雾，烟 雾中的含氧量低于人的生理需要，并且含有大量 的有害气体，会造成窒息甚至是中毒死亡。城市 消防力量能提供的登高消防车数量有限，性能也 不能完全满足需要，因此安全疏散困难。 （２）消防特点。对于高层建筑而言，完善的 室内消防设施是保证建筑正常使用的前提。高层 建筑很难靠外部力量进行扑救，因此高层建筑一 旦发生火灾，立足自救显得尤为重要。我国普通 消防车的服务高度为２４ｍ，对于有消防云梯的消 防车服务高度为３０ｍ～４８ｍ。当高度低于２４ｍ的 建筑发生火灾时，可由消防车来扑救。当高度为 ２４ｍ～５０ｍ的建筑发生火灾时，消防人员可使用 室内消防设备灭火，消防车可以通过水泵接合器 向建筑物内部供水。建筑高度在５０ｍ以上的高层 建筑发生火灾时，室外救援比较困难，室内消防 设备应具备扑灭室内火灾的能力，同时设置 自动喷水灭火装置，加强火灾自动探测、报警能 力，加强扑灭初期火灾的消防设备非常重要。 ３．２高层建筑消防给水系统 在管网内要经常保持灭火所需的水量、水 压，可直接使用灭火设备救火。当最不利点不能 满足灭火要求时，需要启动消防水泵，使管网压 力和流量达到灭火要求。根据消防给水系统供水 范围，可将给水系统划分为区域集中消防给水和 消防给水。区域集中给水用于集中建设的高 层建筑，贮水池、水泵集中在一起设置，再由室 外消防系统管网分配到各个建筑内的系统。这种 系统设备集中设置、数量少，便于管理，有利于 节约投资。缺点是供水安全性差。消防给水 系统是在每个建筑都设有加压贮水设施和消防管 网，这种系统的安全性高，但设备多，布置分 散，不便于维护管理，相应的投资也较高。把室 内或室外给水系统提供的水量，经过加压输送到 用于扑灭建筑物内的火灾而设置的固定灭火设备 为消火栓给水系统。另一种高层建筑必不可少的 灭火系统是自动喷水灭火系统。当高层建筑需同时 设置消火栓给水系统和自动喷水灭火系统时，应优 先选用两种系立设置方式。若有困难，两个系 统可合用消防水泵，但应在自动喷水灭火系统报警 阀进水口前将两类系统的管网分开设置 ］。 （１）高层建筑消火栓的设置与要求。高层建筑 的消火栓包括室外消火栓和室内消火栓。室外消火 栓在布置时应沿高层建筑均匀布置，并预留消防操 作场地便于操作，其他与低层建筑要求相同。 室内消火栓设备主要包括水、水带、消火 栓、消防卷盘、消火栓启泵按钮及消火栓箱。高 层建筑要求水喷嘴口径不小于１９ｍｍ，水带直径 及消火栓口径均不应小于６５ｍｍ。此外，为便于普 通人员扑灭初期火灾，高层民用建筑均应增设消 防卷盘。 高层建筑室内消防系统应设置。当消防 第２期 钱玲：高层建筑给排水特点及给水系统设计要点 ７５ 给水管网的工作压力小于１．２ＭＰａ时，埋地管道宜采 用球墨铸铁管或钢丝网骨架塑料复合管等；当系统 压力大于１．２ＭＰａ时，宜采用厚壁焊接钢管、无缝钢 管等。管道的连接方式应根据管材来定。主要有沟 槽式、丝接、焊接、承插式连接等。 场所。其扑救火灾的效果好，但水渍比较严重。 水幕自动喷水灭火系统工作程序与雨淋喷水 灭火系统相同，区别在于水幕系统的喷头是沿线 布置，喷头喷出的水形成水帘，主要是起阻隔火 势蔓延的作用。适用于需设防火墙隔离的部位。 （２）自动喷水灭火系统设置。自动喷水灭火系 统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭 火并同时发出火警信号的消防灭火设施。按喷头 的形式分为闭式自动喷水灭火系统与开式自动喷 水灭火系统。主要有湿式、干式、雨淋、水幕等 几种系统。 湿式自动喷水灭火系统管网内充满有压水， ４ 结语 随着建筑行业新技术、新材料的高速发展， 必将会对建筑给排水技术提出更高的要求，为了 适应和推动高层建筑的发展，从事给排水工程的 技术人员必须不断改进和提高技术，使高层建筑 给排水技术达到一个新的高度。 参考文献： ［１】秦建昌，孙红，杨国宝．谈谈高层建筑给水排水施工方法 ［Ｊ］．华东交通大学学报，２００４，２１（５）：１ １０—１ １２． 发生火灾后，当温度升高到喷头开启温度时，喷 头的感温元件爆裂或闭锁融化脱落，水即从喷头 喷出灭火。其具有灭火速度快、控火效率高的特 点，但当管道出现渗漏时会损坏建筑的装饰。适 用于常年温度在４℃ ７０℃之间，且能用水灭火 的建筑。 ［２］王学良，李洋．超限高层建筑消防给水系统设计特点探 讨［Ｊ］．给水排水，２００７，３３（１０）：９７—１００． ［３】刘焱，贺墨梅．超高层建筑消防给水系统的优化［Ｊ］．给水 排水，２００８，３４（ｚ１）：９５—９８． 干式自动喷水灭火系统平时管网内不充水而 是充满压缩空气，当发生火灾火点温度上升到一 定值时，喷头开启，气体喷出，管网压力降低， 使压力水打开控制阀进入配水管网灭火。其特点 是报警阀后的管道内充压缩空气或氮气，不影响 建筑装饰，对环境无特殊要求，但喷头较湿式系 统出水慢。 雨淋自动喷水灭火系统采用开式洒水喷头， 由配套使用的火灾自动报警系统或传动管联动雨 淋阀控制喷头喷水。常用于火灾蔓延速度快的场 所和净空高度超过规范、不适应采用闭式系统的 ［４］邱冠文．高层建筑给排水系统安装及施工技术［Ｊ】．山西 建筑，２００４，３０（４）：５１—５２． ［５］马勇，周乐．超高层办公楼给水及消防方案选择分析［Ｊ］ ．给水排水，２００８，３４（３）：８６—８８． ［６］ＧＢ５００１５—２００３，建筑给排水设计规范【ｓ】．北京：中国计划 出版社，２００９． （责任编辑杨荔晴） ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＦｉｒｅＷａｔｅｒＳｕｐｐｌｙｓｙｓ傀ｍ ｏｆＨｉ 一 Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＱＩＡＮｎｎｇ （ＹａｎｃｈｅｎｇＦｉｒｅ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｅｚ￣４ｃｅｓ Ｆｉｒｍ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４ＯＯＬＣｈｉｎａ） Ａｂｓｔｍ￣Ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ ｉ‘ｔ ｆｒｏｍ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｗｏｒｋｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓ，ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐａｔｔｅｒｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｆｉｒｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｈａｔ ｎｅｅｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋ卵ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｄｒａｉｎａｇｅ ｗｏｒｋｓ；ｉｆｒｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｎ ｇｆｅａｔｕｒｅｓ
