針對共用消防給水體系的限制與優(yōu)化方法論文
作為共用消防給水系統(tǒng)，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》７．３．５條規(guī)定，同一時間內(nèi)只考慮一次火災(zāi)的高層建筑群，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。共用消防給水系統(tǒng)可以將建筑群或城市綜合體作為完整的消防對象考慮，設(shè)計(jì)按最不利的供水工況確定流量和水壓。其優(yōu)點(diǎn)主要有：較好的經(jīng)濟(jì)性。共用消防給水系統(tǒng)可以減少消防水池、消防泵房、高位消防水箱等的設(shè)置數(shù)量，增加了建筑的有效使用面積，節(jié)省了消防投資，節(jié)約了消防用地；系統(tǒng)設(shè)置數(shù)量上的簡化。在滿足最不利供水的情況下，采用一套系統(tǒng)來解決各棟建筑的消防給水問題，控制簡化；節(jié)約消防用電量。避免了在一次火災(zāi)的情況下，城市綜合體需要同時開啟多套消防給水系統(tǒng)，避免消防用電量的增加。共用消防給水系統(tǒng)雖然在經(jīng)濟(jì)性上有明顯的優(yōu)勢，但也存在一定的不足之處。主要表現(xiàn)在：系統(tǒng)服務(wù)范圍的增加，對系統(tǒng)組件的可靠性要求增加；系統(tǒng)的管理和控制水平需要提升。
一、系統(tǒng)設(shè)置影響因素的分析
共用消防給水系統(tǒng)的設(shè)置是基于同一時間內(nèi)只考慮一次火災(zāi)的情況，而有多次火災(zāi)出現(xiàn)的情況就不能簡單套用目前的規(guī)范規(guī)定，且采用共用消防給水系統(tǒng)的優(yōu)勢也不明顯。從設(shè)計(jì)的安全角度出發(fā)，有必要對共用消防給水系統(tǒng)的設(shè)置有一個限制，而不能無限制地?cái)U(kuò)大應(yīng)用。關(guān)于火災(zāi)次數(shù)的確定，現(xiàn)有的規(guī)范僅局限在城市、居住區(qū)。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》［１］規(guī)定，城市、居住區(qū)的人數(shù)Ｎ≤２．５萬人時，按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)１次確定；Ｎ≤４０．０萬人時，按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)２次確定；Ｎ＞４０．０萬人時，按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)３次確定。工廠、倉庫、堆場、儲罐（區(qū)）和民用建筑的室外消防用水量，應(yīng)按同一時間內(nèi)的火災(zāi)次數(shù)和一次滅火用水量確定。然而，對單體建筑、公共建筑群，現(xiàn)有國家規(guī)范沒有相關(guān)規(guī)定。如何確定城市綜合體的火災(zāi)次數(shù)，在地方規(guī)范［３］中有了明確規(guī)定。在上海市《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》［３］中規(guī)定，公共建筑物、聯(lián)體建筑群共用一套消防給水系統(tǒng)時，其保護(hù)的建筑總面積不應(yīng)大于５０００００ｍ２。主要考慮城市建設(shè)的發(fā)展，對超大規(guī)模的公共建筑提出了更高的要求。這里的建筑物是指采用一套消防給水系統(tǒng)的建筑群和單棟建筑物。建筑面積５０萬ｍ２的這個概念是基于辦公建筑按１０ｍ２／人的估算指標(biāo)，居住人數(shù)為５．０萬人來估算的。當(dāng)然該規(guī)范僅僅對公共建筑提出了要求，并參照了現(xiàn)有的已建超高層建筑的設(shè)計(jì)實(shí)例。
在上海地方規(guī)范［３］中有提出，消防給水系統(tǒng)在任何時間和地點(diǎn)的工作壓力不應(yīng)大于２．４ＭＰａ（廣播電視塔除外）。無論是共用消防給水系統(tǒng)還是單一的消防給水系統(tǒng)，如果因服務(wù)范圍過大，造成系統(tǒng)壓力很大，將不利于系統(tǒng)的安全可靠。因此，最高壓力的控制對系統(tǒng)的設(shè)置是很重要的要素。造成共用消防給水系統(tǒng)壓力增加的主要因素是消防供水高度和輸水距離。系統(tǒng)數(shù)量的設(shè)置還要考慮到不同建筑對消防給水系統(tǒng)所需水壓要求的區(qū)別。
從建筑的用地來看，共用消防給水系統(tǒng)或區(qū)域消防給水系統(tǒng)的`服務(wù)范圍也不應(yīng)穿越市政道路或街坊。無論是消火栓給水系統(tǒng)還是自動噴水滅火系統(tǒng)，建筑總體布置的管道進(jìn)入市政道路將突破建筑紅線，且管線的開挖容易相互影響，降低了消防供水管網(wǎng)的可靠性。就建筑本身來看，建筑常常出現(xiàn)上下一體和水平方向一體化的形式。一些建筑群對整個地塊的地下空間一起開發(fā)，在上部分別設(shè)各棟高層建筑，這時的消防給水系統(tǒng)按統(tǒng)一考慮更合理。還有將兩個地塊合并建設(shè)，兩棟建筑貼鄰設(shè)計(jì)，相互一體、無防火墻分隔，這種情況也適合采用共用消防給水系統(tǒng)。其理由是一體的建筑在發(fā)生火災(zāi)后不可能在水平和垂直方向完全獨(dú)立，消防給水系統(tǒng)除了用于滅火外，還提供上下的滅火冷卻用水。就如消火栓的設(shè)置不能簡單說底層不設(shè)消火栓，樓層上設(shè)消火栓。畢竟建筑滅火是一個整體，當(dāng)任意部位發(fā)生火災(zāi)后，其火災(zāi)蔓延的方向也不能完全確定，共用一套消防給水系統(tǒng)更能最大限度地發(fā)揮滅火系統(tǒng)的作用。不論建筑功能是否相同，若建筑未完全進(jìn)行物理的分隔，其采用共用消防給水系統(tǒng)更合理。
共用消防給水系統(tǒng)還涉及到建筑所采用的物業(yè)管理方式。在城市綜合體中，酒店與辦公樓、住宅樓的運(yùn)行管理方式在標(biāo)準(zhǔn)、時間等方面均不盡相同；從使用功能的角度看，同類用途的建筑可以合用設(shè)置系統(tǒng)，不同功能的建筑宜分開設(shè)置消防給水系統(tǒng)，這也是為了便于今后的運(yùn)行管理。共用消防給水系統(tǒng)可能對不同建筑需要提供不同的消防水量和水壓，這對物業(yè)管理也提出更高要求。
系統(tǒng)設(shè)置數(shù)量與系統(tǒng)的控制也有關(guān)。共用消防給水系統(tǒng)的服務(wù)范圍增加后，造成消火栓、報警閥啟動消防泵和向消防控制中心報警的距離增加，工程中有的甚至超過１０００ｍ，其控制線路所串聯(lián)連接的設(shè)備增多，系統(tǒng)的可靠性有所降低。相對單一的消防給水系統(tǒng)，共用消防給水系統(tǒng)或區(qū)域消防給水系統(tǒng)除了消防泵房、消防水池（箱）的供水范圍增加外，水泵接合器的服務(wù)也有所變化，供水管網(wǎng)的距離、閥門等也明顯增加。
二、系統(tǒng)設(shè)置的限制與優(yōu)化
系統(tǒng)設(shè)置的限制條件。在系統(tǒng)服務(wù)范圍上，上海地方規(guī)范［３］的城市消防設(shè)施條件較好，其人數(shù)取值是按５．０萬人確定的。而作為涉及到火災(zāi)次數(shù)的人數(shù)關(guān)系的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》［１］中，城市２次火災(zāi)的最低人數(shù)界限是２．５萬人。如果折算到辦公的建筑面積，約為２５萬ｍ２�？紤]到單體建筑或建筑群的室內(nèi)消防設(shè)施較完善，保護(hù)面積可以適當(dāng)擴(kuò)大（�。保蚕禂�(shù)），對于單一建筑的控制面積適當(dāng)再擴(kuò)大（�。保断禂�(shù)）。因此，建議共用（區(qū)域）消防給水系統(tǒng)的最大服務(wù)面積不大于３０萬ｍ２、單棟建筑的最大建筑面積不超過４０萬ｍ２，可按１次火災(zāi)設(shè)計(jì)。同時，共用消防給水系統(tǒng)或區(qū)域消防給水系統(tǒng)的服務(wù)范圍不應(yīng)跨越市政道路或街坊。上海地方規(guī)范［３］提出了十二層及十二層以下的住宅設(shè)置集中消防給水系統(tǒng)的規(guī)定，在室內(nèi)消防給水系統(tǒng)和室外消防給水系統(tǒng)合并設(shè)置的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)中規(guī)定了消防泵的服務(wù)半徑不應(yīng)大于４００ｍ的要求。這些也是值得借鑒的，建議共用（區(qū)域）消防給水系統(tǒng)從消防泵到最不利點(diǎn)的距離不宜大于５００ｍ。共用消防給水系統(tǒng)的最高給水壓力不應(yīng)大于２．４ＭＰａ。設(shè)置系統(tǒng)中還要兼顧最不利建筑與消防泵房附近建筑的消防供水壓力的平衡問題，必要時需要設(shè)置減壓設(shè)備。此外，對于無物理完全分隔的貼鄰建筑和上下一體的建筑，其消防給水系統(tǒng)應(yīng)該采用一套，不應(yīng)將其肢解為幾套，除非按多次火災(zāi)同時發(fā)生考慮。如酒店的地下車庫與商業(yè)完全連通，若將酒店與商業(yè)分別設(shè)置系統(tǒng)，在其邊界發(fā)生火災(zāi)的情況下，需考慮兩個系統(tǒng)的同時開啟，這對于消防系統(tǒng)的管理也帶來不便。如果確實(shí)需要在同一建筑或建筑綜合體中采用多套消防給水系統(tǒng)，在不同系統(tǒng)其給水系統(tǒng)供水的分界應(yīng)有滿足防火規(guī)定的物理分隔。
系統(tǒng)設(shè)置的優(yōu)化措施。由于共用（區(qū)域）消防給水系統(tǒng)是同一時間內(nèi)只考慮１次火災(zāi)的，因此，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。消防水池、高位消防水箱的容積應(yīng)按消防用水量最大一幢高層建筑計(jì)算。高位消防水箱應(yīng)設(shè)置在建筑或建筑群內(nèi)最高一幢建筑的屋頂最高處。但實(shí)際工程設(shè)計(jì)的情況是千變?nèi)f化的，如出現(xiàn)高層建筑群的高度不一致、超高層建筑的轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)置、建筑群相對分散等情況，為確保系統(tǒng)的可靠性不降低，需要對系統(tǒng)的設(shè)置提出具體的優(yōu)化技術(shù)措施。采用共用（區(qū)域）消防給水系統(tǒng)的高層建筑，當(dāng)設(shè)有消防轉(zhuǎn)輸水箱或消防轉(zhuǎn)輸水泵時，每棟建筑的應(yīng)分別設(shè)置。這對高層建筑消防可靠性起到一定的保障作用，特別是對于不同建筑高度的超高層建筑群顯得特別重要。共用系統(tǒng)的設(shè)備主要是消防水池、消防水泵和高位消防水箱，共用高位消防水箱應(yīng)設(shè)置在最高一幢高層建筑的最高部位。共用消防給水系統(tǒng)向各棟建筑的消防供水（輸水）干管應(yīng)采用環(huán)狀管網(wǎng)。對于高層建筑與多層建筑宜區(qū)別對待。從消防供水系統(tǒng)的不同水源上看，有消防水池（市政管網(wǎng)）、高位消防水箱、水泵接合器。在水泵接合器的設(shè)置方面，建議每棟高層建筑應(yīng)分別設(shè)置水泵接合器，對多層建筑可規(guī)定相鄰水泵接合器的設(shè)置距離不大于８０ｍ。由于在水泵接合器１５～４０ｍ附近設(shè)有室外消火栓，這樣同時增加了共用消防給水系統(tǒng)在總體室外消火栓數(shù)量上的設(shè)置，也是提高消防供水可靠性的技術(shù)措施之一。共用自動噴水滅火系統(tǒng)的報警閥組宜分別在各棟建筑的附近集中設(shè)置。這主要是考慮到可以減少配水管的輸水距離，采用環(huán)狀供水干管提高供水的可靠性，還有利于運(yùn)行的管理和控制。各棟建筑的消防給水配水管網(wǎng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，以減少各棟建筑之間的相互影響，做到系統(tǒng)的可控性。在系統(tǒng)的入口應(yīng)有相應(yīng)的減壓措施，特別是各棟建筑消防用水量不同情況下，避免部分系統(tǒng)超壓，確保整個系統(tǒng)的可靠性。對于建筑功能不同的建筑，宜在建筑上進(jìn)行物理分隔，也是保證建筑使用的完整性。這樣有利于對不同區(qū)域分別設(shè)置各自的消防給水系統(tǒng)。此外，在同一時間內(nèi)只考慮１次火災(zāi)的情況下，建筑群或建筑綜合體采用多套消防給水系統(tǒng)時，也可共用一套消防水池。即在消防水泵房內(nèi)設(shè)置不同系統(tǒng)的消防泵，分別從共用消防水池吸水。這較一套消防給水系統(tǒng)的可靠性有所提高，也解決了多處消防水池占用建筑面積的問題。
三、小結(jié)
共用消防給水系統(tǒng)或區(qū)域消防給水系統(tǒng)的設(shè)置按同一時間內(nèi)１次火災(zāi)設(shè)計(jì)的，其系統(tǒng)是可行的。它可以滿足建筑群、建筑綜合體的消防供水需求，系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)量與火災(zāi)次數(shù)、系統(tǒng)壓力、建筑特點(diǎn)、運(yùn)行管理方式、系統(tǒng)控制等因素有關(guān)。其系統(tǒng)的服務(wù)范圍應(yīng)有一定的限制，可以采用最大服務(wù)建筑面積和服務(wù)半徑控制，可以給出具體的面積和距離控制指標(biāo)；系統(tǒng)的最高壓力也不宜太大，也可采用任何一點(diǎn)的最高壓力規(guī)定。建議消防系統(tǒng)的供水管道不應(yīng)跨越地塊或街坊。建筑群和建筑綜合體消防給水系統(tǒng)的設(shè)置可從轉(zhuǎn)輸消防水箱、轉(zhuǎn)輸消防水泵、水泵接合器、報警閥組的設(shè)置位置、輸水管網(wǎng)、減壓措施等進(jìn)行優(yōu)化，通過增加具體的技術(shù)措施提高系統(tǒng)的可靠性。
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