从20世纪80年代初开始建设居住新村以来,大量的高层住宅建筑不断涌现。如上海早期的曲阳新村、田林新村,到近期的陆家嘴高档高层住宅,现有高层住建筑几千栋。根据消防的定义,高层住宅是指10层及10层以上的居住建筑。特别是在国内一些城市还出现了建筑高度超过100m的高层住宅。

　　 高层住宅建筑在消防上虽然防火分隔较多,火灾水平蔓延较慢,但其火灾负荷较大,直接涉及到人员的生命安全。在老式高层住宅中还存在居民占用疏散走道的情况。2010年上海的“11·15”火灾给消防一个提醒———高层住宅消防安全很有必要加强关注。

　　 高层住宅的消防设施一般以消火栓给水系统为主。常规的高层住宅消火栓给水系统采用临时高压消防给水系统。考虑到住宅的经济问题,其在自动灭火设施和火灾报警设备上相对欠缺。

　　 从最近的高层住宅居民疏散演习看,住宅的消防设施主要依靠疏散楼梯和消火栓给水系统。由于住宅相对隔声性能较好,当高层住宅的某一部位发生火灾需要大楼居民疏散时,其他楼层的居民往往不能有效得到火警通知。特别是在较高楼层和背景噪声较大的环境下,居民往往无法听到需要疏散的信号。在既有高层建筑中,老年人群较多,住宅的分隔较多,无法及时判断建筑下方消防队员通知的火灾疏散信息。此外,很多既有高层住宅已使用30多年,设计标准和管理维护水平相对较低,平时较少对临时高压消防给水系统的消火栓泵进行启动检测。

　　 在既有高层住宅中,对消防给水系统进行适当的改造,以提高消火栓给水系统的可靠性,增加消防疏散的报警装置,确保居民生命财产的消防安全。

　　 高层住宅中增加疏散报警装置既经济又有效,通过全民消防安全演练和消防安全知识普及可以有效地增加小区居民疏散逃生的意识和自救能力。同时,研究既有高层住宅在消防给水系统上的可靠性,克服高层住宅在报警方面的不足,对高层住宅的消防疏散有积极意义。

　　 拟对既有高层住宅消防给水系统进行完善,提高其安全可靠性,利用基本的消火栓给水系统设施,增加疏散报警用的电动警铃。

　　 (1)消火栓给水系统由原来的临时高压消防给水系统改为稳高压消防给水系统。高位消防水箱保留,在地下室水泵房内增加一套稳压设备。消火栓泵改由稳压装置的压力开关启动。

　　 (2)取消原消火栓箱内的“启动消防泵按钮”,增加消防报警警铃。利用原消火栓箱内的启动消防泵的电线来连接消防报警警铃,不必在住宅楼内另敷设管线。当消防泵启动或需要人员进行消防疏散时,直接启动每层消火栓箱边的消防报警警铃进行报警。

　　 在原消防箱空间有条件的情况下,可增加消防软管卷盘,供火灾初期的自救使用。

　　 现以上海市区相对较多类型的高层住宅———18层和24层住宅为例进行分析。18层为二类高层建筑,24层为一类高层建筑。而12层及12层以下的小高层住宅往往采用的是室外生活与消火栓给水管网合用设置的给水方式,其供水系统的可靠性相对可以得到保障,这里不再进行分析。

　　 高层住宅按地下室层高为3 m,标准层层高为2.8m计,室内外高差取0.45m。各楼层的标高情况见表1。

　　 根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95,2005年版)的规定,高层住宅的消火栓用水量见表2。对于18层的普通高层住宅,其室内消火栓用水量Q=10L/s;对于24层的普通高层住宅,其室内消火栓用水量Q=20L/s。

　　 既有高层住宅较为典型的18层高层住宅,其改造前后的消火栓给水系统见图1。

　　 从技术的角度看,既有高层住宅的改造主要涉及消防箱和消防泵房两处。在消防箱内取消了直接启动消防泵的按钮;在不增加原住宅布线的情况下,利用启动消防泵的管线设置消防报警警铃,这样就可以在物业的管理用房内直接通知各楼层进行消防疏散。消防泵房内,在原有消火栓泵附近增加一套稳压设备,将原临时高压消火栓给水系统改为稳高压消火栓给水系统。

　　 消防给水系统的调整,对整个消火栓系统管网的压力增加约0.2MPa。无论是18层住宅还是24层住宅,其系统的供水压力不会发生质的变化,也不会影响系统分区管网的压力等级。因此,其消火栓系统的技术改造是适用、可行的。

　　 改造后的消火栓系统平时可以维持在准工作状态,既可对物业管理人员提出较高的要求,又可及时发现消火栓系统存在的问题以便及时处理,系统的可靠性得到较大地提高。同时,也解决了既有高层住宅建筑在发生火灾后居民得不到有效的火灾报警信号而影响及时疏散的问题。

　　 改造的经济分析按常规的“普通住宅”标准进行比较。高层住宅的屋顶设有高位消防水箱。消火栓给水系统由临时高压改为稳高压需要增设消火栓稳压泵和气压水罐。

　　 以上海市某18层的普通住宅为例:

　　 消火栓泵流量Q₁=10 L/s,扬程H₁计算见式(1):

　　 式中H₁———消火栓泵的扬程,MPa;

　　 Z_x———最不利点处室内消火栓栓口中心线与消防泵吸水的消防水池的最低水位或市政进水管中心线的高程差,m;

　　 H_xh———室内消火栓栓口所需水压,MPa,在最小充实水柱长度为10m时,其压力为0.189 MPa;

　　 ∑h_x———室内消火栓给水系统管道沿程水头损失和局部水头损失的总和,MPa;

　　 h_c———消火栓泵从市政管网吸水的最小可利用水头,MPa。

　　 计算得H₁=(3 m+0.45 m+47.6 m+1.1 m)/100+0.189MPa+0.08 MPa-0.1 MPa=0.690 5 MPa。

　　 消火栓稳压泵流量Q₂=5L/s,扬程H₂计算见式(2):

　　 式中H₂———稳压的扬程,MPa;

　　 H_yc———消火栓泵与消火栓稳压泵启动的压力差,取0.15 MPa。

　　 计算得H₂=0.690 5 MPa +0.15 MPa =0.840 5 MPa。

　　 另按上海市工程建设标准《民用建筑水灭火系统设计规程》的规定,系统需选用50L的气压水罐。

　　 根据消火栓稳压泵和气压水罐的要求,选用的成套产品性能、尺寸见图2。

　　 结合改造项目的特点,稳压设备采用组合安装的形式。设计选用立式泵以节省面积,其组合外形尺寸为1 900mm×852mm,高度约1 300mm。成套设备设水泵2 台(Q=5L/s,H =86 m,N=7.5kW)、隔膜罐1 台(50L,1.6 MPa)、电气控制柜1套等。其控制方式采用压力开关联动,不采用变频设备。该套设备的价格约为5.5万元。

　　 同理,24层的普通住宅在改造后需增加的成套稳压设备的平面尺寸为1 900 mm×852 mm,高度约1 300mm。 水泵的功率为11 kW。 价格约为6.2万元。

　　 对于增加消防警铃的问题,原消防泵启动按钮的导线为1.5~2.5mm,完全可以满足增设警铃的需求。警铃的市场价约为100元/个。

　　 每处也可增加1个模块,其价格约为42元。

　　 综上,18 层高层住宅增加的价格约为1.14 万元(按4根立管考虑),24层高层住宅增加的价格约1.5万元(按4根立管考虑)。

　　 工程费及其他费用按产品的100%考虑。则18层住宅改造费用约为:(5.5+1.14)×2=13.28(万元),24 层住宅改造费用约为:(6.2+1.5)×2=15.4(万元)。

　　 从改造的经济性来看,在最小改变原住宅面积和使用,并利用原消火栓给水系统的基础情况下,增加住宅楼的消防警铃系统仅需增加约15万元。在提高消防给水系统可靠性的情况下,其经济性应该是可以接受的。

　　 一类高层住宅(24层)和二类高层住宅(18层)所需要增加的费用变化不大,水系统增加的费用要大于供电和报警系统,水系统增加的费用主要取决于稳压设备方面。当然,工程发生的费用也是一个重要组成部分。

　　 既有高层住宅消防给水系统的改造对于对加强人员的疏散、提高灭火系统供水的可靠性有积极的意义。

　　 既有高层住宅消火栓给水系统可改为稳高压消防给水系统,在消火栓箱边增加消防报警警铃,其警铃系统可以起到公共建筑中火灾广播的作用。改造充分利用原有管道的布线,将对居民的影响减少到最低。改造主要在消防泵房内进行,可以减少住宅的改造工作量,且改造的周期可控。该技术方案是适用、可行的。其经济上增加的投资有限,以上海市既有高层住宅的改造为例,其投资可以控制在15万元左右。