高层建筑消防给水系统设计与优化

龚敏

望城经开区投资建设集团有限公司  湖南长沙410200

摘要：城市化进程中高层建筑激增，其特性对消防给水系统要求更高，该系统是火灾防控核心，直接影响火情控制与人员安全。本文结合现行规范，阐述其设计原则与要求，分析消火栓系统计算方法，指出设计问题并提优化策略，结合实践完善细节，为设计提供技术参考，提升防控效能。

关键词：高层建筑；消防给水系统；消火栓系统；设计计算；优化策略

一、引言

我国高层建筑向高智化、多功能化发展，火灾隐患增加且扑救难度大，消防给水系统作为消防核心，其设计至关重要。现行消防规范对系统设计要求趋严，本文结合规范与工程实践，探讨该系统设计优化，补充消火栓系统计算，为项目设计提供专业参考。

二、高层建筑消防给水系统设计核心原则与最新规范要求

2.1 设计核心原则

高层建筑消防给水系统设计遵循“安全可靠、经济合理、技术先进、便于维护”原则，核心把控三要点：保障系统火灾时启动快、供水稳的可靠性；结合建筑实际科学设计的合理性；严格遵循规范、符合验收标准的合规性。

2.2 规范核心要求

设计核心依据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014），结合《建筑设计防火规范》等规范形成标准体系，核心要求有五：一是消防水源优先城市给水管网，不足设消防水池并核算容积、做好防挪用，补水时长按区域要求设定；二是供水方式按建筑高度分临时高压或常高压系统，超高层按需设高位消防水箱并满足静压要求；三是栓口静压或动压超标时，采用水泵并联、串联等方式分区供水；四是管网采用环状设计，选用耐腐蚀耐压材料，合理设置阀门保障供水与维护；五是按规范设置室内消火栓，控制布置间距，高层、超高层分别满足栓口动压要求，配套标准消防器材。

三、高层建筑消火栓系统简要计算

消火栓系统计算准确性直接影响供水可靠性和灭火效果，重点围绕消防用水量、栓口压力、管网水头损失、消防水泵选型四大核心，选取典型工程简化计算过程，确保规范准确。

3.1 计算前提与工程参数

选取某一类高层住宅，建筑高度88m（28层），标准层面积800㎡，火灾危险性中危险级Ⅰ级，采用临时高压系统及高位消防水箱，单区供水即可满足静压要求。核心参数：室内消火栓设计流量20L/s，火灾延续时间2h；室外15L/s，延续时间2h；消火栓65mm栓口，配备25m衬胶水带（A=0.00172）、19mm水枪（B=1.577）；水泵接合器按室内用水量计算，单个流量10~15L/s。

3.2 核心计算过程

3.2.1 消防用水量计算

仅计算消火栓系统，按GB 50974-2014第3.6.1条计算：室内用水量V内=20×2×3.6=144m³；室外V外=15×2×3.6=108m³；总用水量V总=144+108=252m³，故消防水池有效容积≥252m³。若城市管网补水10m³/h，48h补水480m³，可满足需求，最终确定水池容积252m³。

3.2.2 消火栓栓口压力计算

栓口压力H栓=H枪+H带+H损，其中：H枪按充实水柱24m（确保动压）计算，α=1.27、φ=0.0097，H枪=1.27×24/0.0097≈314kPa；水枪射流量qxh=√(1.577×314)≈7.0L/s（≥5L/s达标），H带=0.00172×25×7.0²≈20.8kPa；H损按规范取20kPa。综上，H栓=314+20.8+20=354.8kPa（0.3548MPa），满足≥0.35MPa要求。

3.2.3 管网水头损失计算

管网损失H网=H沿+H局，其中：采用镀锌钢管DN100，管长50m，流速1.2m/s（≤2.5m/s），计算得i≈0.27kPa/m，H沿=0.27×50=13.5kPa；局部损失按沿程30%取值，H局=13.5×30%≈4.05kPa。综上，H网=13.5+4.05=17.55kPa。

3.2.4 消防水泵选型计算

水泵流量Q泵=20×1.2=24L/s，选取25L/s水泵；扬程H泵=H栓+H网+H高，H高=88-(-0.5)=88.5m（885kPa），代入得H泵=354.8+17.55+885≈125.7m。选取XBD13/25-100型水泵2台（1用1备），扬程130m（预留安全余量），电机功率45kW，配备稳压泵（流量1~2L/s，扬程高于主泵5%~10%）。

本次计算遵循规范，实际工程需结合具体情况细化计算。

四、高层建筑消防给水系统设计常见问题分析

4.1 供水方式选择不合理，部分设计未结合建筑高度、火灾危险性选型，超高层未按要求设常高压或可靠稳压设施致静压不足，未按压力分区引发水压不均，高位消防水箱参数不达标影响初期供水。4.2 管网设计存在缺陷，枝状管网易造成供水中断，阀门、材质选用不当引发维护难、锈蚀泄漏问题，水力计算疏漏导致管径不合理、水头损失过大。4.3 设备选型不符合规范，消防泵、消火栓等参数不达标，水泵接合器设置不合理，设备选型与计算结果脱节，降低系统可靠性。4.4 计算过程不规范，设计人员参数取值、公式应用有误，充实水柱、水带水枪系数等计算偏差，造成水泵选型不当影响供水。4.5 与其他系统协同不足，与火灾自动报警、防排烟系统联动不畅，管道穿越防火墙未做防火封堵，与建筑结构冲突留下火灾隐患。

五、高层建筑消防给水系统优化策略

5.1 优化供水与分区：≤100m建筑采用临时高压系统并配高位水箱、稳压设施；＞100m超高层采用常高压系统或增设增压泵的临时高压系统，压力超标时优先水泵并联或减压水箱分区，确保高位水箱参数达标。5.2 优化管网与管道：采用环状管网及双向水源，设专用阀门；选用耐腐蚀耐压管材，按水力计算确定管径、控制流速，管道穿越防火墙做防火封堵，减少水头损失。5.3 优化设备选型：按规范和计算结果选用高效消防泵、专用稳压泵等，配备用泵和标准消火栓，合理设置标识化水泵接合器，引入智能化监测预警设备。5.4 规范计算流程：严格遵循GB 50974-2014，准确选取参数、细化水力计算并复核，确保结果与设备选型匹配。

六、工程实践应用与效果验证

地宝大厦商业综合体项目，建筑高度99m（28层），建筑面积65000㎡，火灾危险性中危险级Ⅱ级，设计为临时高压系统，设置50m³高位水箱和稳压泵，划分两个供水分区；枝状管网改为环状，选用镀锌无缝钢管，优化管径和管件；选用XBD14/30-125型水泵（2台），配备3个水泵接合器；规范计算参数，充实水柱调整为24m；加强系统协同，实现联动控制。

优化后系统通过消防验收，最不利点栓口动压达0.38MPa，水泵运行稳定，管网无泄漏，设备运维便捷，经消防演练验证，系统高效可靠，提升了建筑消防安全水平，验证了优化策略的实用性。

七、结论与展望

本文结合现行规范与工程实践得出，高层建筑消防给水系统设计需严守规范、结合建筑特点科学选型分区，规范消火栓系统计算参数与公式，通过多维度设计优化解决常见问题、提升系统效能，工程实践可完善设计细节，筑牢消防安全防线。未来，伴随建筑智能化与消防技术发展，系统设计将向智能、节能、精细化升级，可引入物联网等技术实现智能监测调控，结合新型材料设备优化方案，紧跟规范更新提升设计水平，为高层建筑消防安全提供更坚实保障。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2014.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50016-2014 建筑设计防火规范（2018年版）[S]. 北京: 中国计划出版社, 2018.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50084-2017 自动喷水灭火系统设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2017.

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