对高层建筑消防系统的设计与安装进行探讨
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摘要: 随着社会经济的不断发展，高层建筑目前在我国日益增多，相应的消防问题也日益严重，我国对高层建筑消防系统设计与安装的要求也日趋严格，结合工作实践经验，本文就高层建筑消防系统的设计与安装进行探讨，可供同行参考。
关键词:高层建筑；消防系统；室内消防栓；自动喷水灭火
一、高层建筑内消防栓系统的设计与安装
室内消防栓系统主要流程为：消防专用贮水池消防泵总分配管和环状干管消防环状管网。高层建筑中一般要求消火栓系统布置成环状管网，在某些大面积的建筑内，由于各方向均布置了消火栓和消防立管，此时我们可将底层与顶层的消防干管均连成水平环路，立面又形成以立管相连的竖直环路，这种立体管网对消防供水最为安全。可是对于某些条形建筑，设计中我们只要将管网竖向成环即可，不必刻意追求这种立体管网，如果强行将消防干管绕成环路，将人为的使系统复杂化，且无太大意义。
同时需要注意在高层建筑内应控制使用双阀双出口消火栓代替两组单阀消火栓，并且需要正确计算消火栓充实水柱长度，按照水枪充实水柱长度，我们可以确定消火栓保护半径，但是在设计中我们不能简单的用保护半径画圆来布置消火栓。因为高层建筑平面中隔墙、内走道、门的布置会影响消火栓的使用，设计中应该用水龙带长度、充实水柱的水平投影去校核消火栓保护半径最远点。合理布置消火栓。另外在设计中还有一个需要注意的问题是通常将消防电梯前室内消火视为消防电梯间前室专用，而不保护其余部位，因为其实为了便于消防队员使用消火栓并开辟通路，不能计入总消火栓数内。
二、高层建筑消防系统设计与安装要点
1、安装双阀双出口消火栓代替两组单阀消火栓
《高规》规定“同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱达到被保护范围内的任何部位。”在某些条形高层建筑中，其端部是否可以采用双阀双出口消火栓，从而省去1 组单阀消火栓的设置呢？《高规》中规定“十八层及十八层以下，每层不超过8 户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅，当设两根消防竖管有困难时，可设一根竖管但必须采用双阀双出口消火栓。”，且以强制性条文的形式予以规定。因此，在设计中我们应该力求避免出现这种情况。
2、正确计算消火栓充实水柱长度，合理布置消火栓
《高规》规定“消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m 的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m”对于建筑高度不超过100m 的高层建筑，设计中我们可以根据水枪最小流量5L/s，水枪喷嘴口径19mm，查有关设计手册得出水枪充实水柱长度为113m；对于建筑高度超过100m的高层建筑，我们可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。而在实际中，高层建筑标准楼层净高考虑经济因素一般控制在4.0m 以下，如果根据公式Sk=（H1―H2）／SINd 计算水枪充实水柱，当层高取4m，水枪上倾角取45°时，计算sk 为4.24m，远远达不到规范要求。但是，我们可以调整水枪上倾角来达到提高充实水柱长度的目的，因为规范及有关手册提出水枪上倾角不应大于60°并未规定其下限角度值。笔者通过计算，当层高仍旧取4m，充实水柱取11.3m时，水枪上倾角为14.87°。
3、高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓
《高规》规定“高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓”，但没有具体说明，可是《建筑设计防火规范》中明确指出：消防电梯前室内消火栓是为便于消防队员使用消火栓并开辟通路，不能计入总消火栓数内。因此在设计中我们将其视为消防电梯间前室专用，而不保护其余部位。
4、正确设置消防水池及保证高层建筑两路供水
通常在高层建筑中，在市政供水不能满足消防用水量要求或市政为单路进水时，规范都要求设置消防水池。计算消防水池容积时，应将火灾延续时间内室内各消防用水量之和减去市政进水管的补水量。补水时间可按最长的火灾延续时间计。当设置生活、消防共用水池时，不能利用建筑物的本体结构做水池池壁以及池底，以防止生活水质污染。对此，《强制性条文》中已经明令禁止。从消防水池接入水泵间的引入管应该保证不少于2 根，如果在接人泵房前就将引入管汇合为一，对消防水池而言，仅为单路供水，存在供水的安全隐患。同时，从消防水泵接人各消防管网的供水管也应保证两路。
三、高层建筑自动喷水灭火系统的设计与安装
1、喷头和管网的布置
喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的部位, 使喷头的热敏元件在最短时间内受热动作。使喷头的洒水能够均匀分布, 不出现未被覆盖的空白, 也不出现过多的重复覆盖面积。按规定处理障碍物的遮挡, 若满足不了与障碍物的距离要求, 应增设喷头, 补偿因喷头的洒水受阻而不能达到的灭火水量。在工程设计中, 按规范要求设计人员一般多采用正方形或矩形的布置方式。自动喷水灭火系统配水管网的布置形式分为支管配水及环管配水, 但为了便于水力计算现均采用支管配水。
2、高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压
新《自喷规范》规定:“管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置, 应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0. 4MPa”。 而老《自喷规范》对此并无具体要求。高层民用建筑火灾危险等级一般为中危险级, 自喷水泵是根据最高层最不利喷头工作压力经过计算而选择。
3、正确设置自喷末端试水装置，解决末端试水装置排水问题
对于自动喷水灭火系统, 末端试水装置的功能通常是在报警阀压力开关动作直接启动消防泵以前完成。即测得的是消防给水系统的稳压装置对系统的影响和作用性能。末端试水装置的功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警, 检验系统的可靠性。在消防验收的过程中, 验收人员主要是通过对末端试水装置的运行来检验系统的即时启动能力。末端试水装置可以定期或不定期的启动, 或人工随时抽检系统是否处于工作状态, 以便及时排除故障, 提高系统的可靠性。
4、报警阀的进出口均应设置信号阀
新《自喷规范》要求“连接报警阀进出口的控制阀，宜采用信号阀。”一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计，很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门，目的是防止误操作。
5、消防增压泵的设置问题
为保证《高规》或《自喷规范》要求的最高层消火栓或喷头的静压力值，在高位水箱的水位差不够的情况下，设计中我们一般在高位水箱处设置消防增压泵。首先，增压泵的流量要满足1 股水柱或1 个喷头的水量；其次，增压泵的扬程不宜过大。由于高位水箱消防水位与顶层消火栓或喷头已有一定的位差，规范要求的静压力值减去这个水位差就是增压泵的最小扬程，所以增压泵的扬程一般只需要几米足以满足要求。
6、自喷供水应先通过报警阀
在自喷系统中，自喷水泵是通过报警阀上压力开关动作给出信号来启动，水流指示器显示火灾位置，因此自喷供水均应通过报警阀接向管网。特别是从高位水箱或增压设施接出的自喷供水管，不能像消火栓系统那样直接接在消防管网上，而必须从报警阀人口接人消防管网中。同理，自喷系统的水泵接合器的引入管也必须通过报警阀接向管网。
四、高层建筑大空间消防设计与安装
空气采样早期烟雾探测报警系统。由传统被动式火灾探测设备组成的火灾自动报警
系统，在安装空间高度、火灾早期预警功能等方面存在局限性，不能充分满足高度超过12m的空间内的火灾报警要求，对于特别重要的电信机房、计算机房和控制中心等场所的火灾报警响应不够及时，并且受环境气流影响较大，现已广泛采用空气采样早期烟雾探测系统。
空气采样早期烟雾探测系统(VESDA系统)也称为吸气式烟雾探测器，它是一种基于光学空气监控技术和微处理器控制技术的烟雾探测装置，运用了先进的数字微处理器技术，具有许多其他烟雾探测系统不具备的特性，这些特性改善了设备性能，简化了操作过程并加强了系统的可靠性。
空气采样早期烟雾探测系统的设计思想是实现火灾初期（过热、阴燃或低热辐射和气溶胶生成阶段）的探测和报警，其报警时间比传统的火灾探测系统提前很多，在火灾初期即发现并报警从而消除火灾隐患，使火灾的损失降到最低。空气采样早期烟雾探测(VESDA)系统与传统报警设备报警时间的比较见下图1所示。
五、结束语
综上所述，高层建筑的消防系统的设计与安装涉及的内容很多，要根据每个系统的进行最安全、最保障设计，这样增加高层建筑的消防系统的可靠性。只有技术可靠、实际操作方便，才能确保安全。另外，还要综合考虑高层建筑的消防系统的经济合理性。
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