高層建筑消防滅火系統(tǒng)可靠性分析

謝建榮（廈門涪安建設(shè)工程有限公司）

?

高層建筑消防滅火系統(tǒng)可靠性分析

謝建榮（廈門涪安建設(shè)工程有限公司）

與普通建筑物相比，高層建筑物一旦發(fā)生火災(zāi)，其危害性更大，將會給人們的生命財產(chǎn)安全造成巨大損失。為了確保高層建筑安全，需要在高層建筑內(nèi)部設(shè)置消防滅火系統(tǒng)。本文主要研究了幾種常見的滅火系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了自動噴水滅火系統(tǒng)供水量可靠性、最優(yōu)可靠度及最優(yōu)決策，最后結(jié)合實際案例提出優(yōu)化消防滅火系統(tǒng)可靠性的方案，以供相關(guān)人員參考。

高層建筑；消防滅火系統(tǒng)；可靠性；應(yīng)用案例

引言

高層建筑具有自身的特點，一旦發(fā)生火災(zāi)，人們的生命財產(chǎn)安全將面臨嚴(yán)重威脅。消防滅火系統(tǒng)是高層建筑消防的重要組成部分，該系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到建筑消防安全，關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全。衡量高層建筑消防滅火系統(tǒng)的可靠性，主要是看消防滅火系統(tǒng)能否在規(guī)定的條件及時間內(nèi)完成預(yù)期消防效果。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，就如何提高高層建筑消防滅火系統(tǒng)可靠性展開深入探討。

1　高層建筑消防滅火措施

一般情況下，高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，可以通過三種方式來解決：室內(nèi)消火栓、消防車、自動噴水滅火系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)最為常見，該消防滅火方法通常由受過專業(yè)訓(xùn)練的人員來執(zhí)行，非專業(yè)人員往往無法在火災(zāi)時及時準(zhǔn)確地使用該設(shè)備。再加上火災(zāi)的發(fā)生難以預(yù)料，經(jīng)常來不及使用室內(nèi)消火栓，除此之外，由于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)得不到定期的維護(hù)，其質(zhì)量安全得不到保障，因此實際應(yīng)用率相對較低。其次，高層建筑發(fā)生火災(zāi)后，人們通常會撥打火警電話，而大多數(shù)消防人員都對高層建筑物內(nèi)的消防系統(tǒng)不了解，沒有掌握樓層內(nèi)具體的結(jié)構(gòu)布置，因此無法及時利用建筑物的消防系統(tǒng)撲滅火源，為了在最佳時期內(nèi)將火災(zāi)損失降到最低，他們大都使用消防車內(nèi)的自帶水來撲滅火災(zāi)。

隨著智能建筑的應(yīng)用與發(fā)展，自動噴水滅火系統(tǒng)及自動報警系統(tǒng)應(yīng)運而生。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是一種預(yù)警系統(tǒng)，能夠在火勢蔓延之前發(fā)出警報，以提高人們的警覺意識，提醒人們及時滅火以減少火災(zāi)造成的損失。但是受多種因素的影響，該系統(tǒng)極易出現(xiàn)誤報、漏報、錯報等現(xiàn)象，這就會導(dǎo)致消防人員無法準(zhǔn)確掌握火災(zāi)實情，也容易使消防人員錯失最佳滅火時機(jī)。相比之下，自動噴水滅火系統(tǒng)滅火效率較高、成本低、維修簡便，因此被廣泛應(yīng)用到高層建筑及智能建筑中來。研究自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性，有助于降低火災(zāi)造成的不良后果滅火的可靠性能，減少滅火后噴水對高層建筑的損害。

2　自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性研究

設(shè)計人員及決策人員可以通過整數(shù)規(guī)劃與非線性規(guī)劃來找出優(yōu)化自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性的具體方法，為了達(dá)到這一要求，設(shè)計人員必須要結(jié)合高層建筑的實際情況及工程總造價，來優(yōu)化消防系統(tǒng)設(shè)計方案，購置并安裝相應(yīng)的消防器材與配件，以此來提高消防滅火系統(tǒng)的可靠性。

2.1供水量

供水量設(shè)計是影響消防滅火系統(tǒng)最為關(guān)鍵的要素，也是影響消防滅火系統(tǒng)可靠性的主要環(huán)節(jié)。一般情況下，高層建筑消防滅火系統(tǒng)由多個消防子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)的供水量構(gòu)成總供水量。但是在設(shè)計過程中，設(shè)計人員還需要考慮多個變量，例如子系統(tǒng)的個數(shù)、各子系統(tǒng)的用水量等，這些都屬于不確定因素。這就要求設(shè)計人員結(jié)合各樓層的內(nèi)部結(jié)合及實際情況，在做好概率分析的基礎(chǔ)上結(jié)合分布規(guī)律來合理安排子系統(tǒng)的布置及用水量的控制。

2.2優(yōu)化可靠度

自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性的衡量依據(jù)主要為：在火災(zāi)發(fā)生時，消防滅火系統(tǒng)能否能在規(guī)定時間內(nèi)撲滅火災(zāi)，后續(xù)水量及水壓是否達(dá)標(biāo)；在沒有火災(zāi)的情況下，水壓及水量是否達(dá)到設(shè)計值。為了減少變量因素的影響、切實提高自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計人員需要盡可能配置備用系統(tǒng)，以確保消防滅火系統(tǒng)的正常使用。具體思路如下：如果高層建筑中有m個子系統(tǒng)，其中有n個子系統(tǒng)能夠正常使用，那么備用子系統(tǒng)的數(shù)目為m-n個，而子系統(tǒng)故障率的計算公式如下：

式中：P（Ai）代表第i子系統(tǒng)的可靠性；Ai表示第i子系統(tǒng)無故障工作；A代表系統(tǒng)發(fā)生故障。設(shè)計人員可以根據(jù)該公式來得出計算結(jié)果，根據(jù)計算結(jié)果來控制備用系統(tǒng)的數(shù)目。自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性直接影響到整個高層建筑消防系統(tǒng)的可靠性，這就要求各子系統(tǒng)的可靠度必須要達(dá)到設(shè)計要求。要想提高各子系統(tǒng)的可靠度，必須要安排人員定期對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與修理，這樣才能夠保障子系統(tǒng)的正常使用，但是這勢必會耗費大量資金；如果平時不維護(hù)，那么火災(zāi)發(fā)生所造成的損失更加嚴(yán)重，這就要求設(shè)計人員進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計評估，平衡好這兩者之間的關(guān)系，切實提高整個消防滅火系統(tǒng)的可靠性。

2.3自動噴水滅火系統(tǒng)最優(yōu)決策

自動噴水滅火系統(tǒng)決策問題主要有五大類，其具體內(nèi)容見表1，設(shè)計人員可以通過該決策問題的分析，來進(jìn)一步完善自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠度計算評價體系。

表1　五類決策問題

研究自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠度及最優(yōu)化決策問題，已經(jīng)作為常用方法被廣泛應(yīng)用于高層建筑消防系統(tǒng)評價工作，這種方法主要利用定量方式來分析消防系統(tǒng)，決策人員可以以此為依據(jù)來評估自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計人員可以根據(jù)該方法來規(guī)劃分析噴水設(shè)備的具體參數(shù)及布局，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求來優(yōu)化消防滅火系統(tǒng)的設(shè)計方案，以提高高層建筑消防滅火系統(tǒng)的可靠性。

3　自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代智能建筑中，該系統(tǒng)操作簡便、具有提前預(yù)警的功能，一旦出現(xiàn)火情，便能夠自動噴水滅火。根據(jù)建筑類型不同，消防滅火系統(tǒng)分為閉式與開式兩大類，閉式自動噴水系統(tǒng)在高層建筑中的應(yīng)用最為廣泛，下面主要分析其中的兩種：

3.1濕式自動噴水系統(tǒng)

濕式自動噴水系統(tǒng)屬于閉式消防滅火系統(tǒng)中的一種，由以下部分構(gòu)成：噴頭系統(tǒng)、管道系統(tǒng)及報警系統(tǒng)等，在發(fā)生火災(zāi)后，空氣溫度驟升，水流指示器及濕式報警閥開始啟動，并標(biāo)示出火災(zāi)具體位置，報警閥發(fā)出報警信號后，將信號發(fā)給報警控制器，消防水泵開始噴水滅火，具體流程見圖1。

圖1　濕式系統(tǒng)工作原理圖

3.2雨淋自動噴水系統(tǒng)

雨淋自動噴水系統(tǒng)屬于開式消防滅火系統(tǒng)，由以下部分構(gòu)成：噴頭系統(tǒng)、雨淋控制器、警報系統(tǒng)等。探測器在檢測到火災(zāi)后，會將信號發(fā)給報警器，報警器會打開雨淋閥，雨淋噴頭噴水滅火，具體工作流程見圖2。

圖2　雨淋系統(tǒng)工作原理圖

4　應(yīng)用案例分析

某高層建筑地上27層，地下 3層，該建筑配置了恒壓自動噴水滅火消防系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要利用重力作用進(jìn)行消防供水，具體見如圖3。

圖3　恒壓消防系統(tǒng)

受水泵高度等因素的限制，部分樓層經(jīng)常出現(xiàn)壓力不足的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致自動噴水系統(tǒng)無法正常使用。為了有效解決該問題，設(shè)計人員在接近屋頂?shù)牟糠謽菍犹幍乃梦恢冒惭b了增壓泵，這樣便能夠增強壓力，確保正常供水。其次，為了保障供水量充足，設(shè)計人員在-3層處安裝了消防栓系統(tǒng)及自動噴水系統(tǒng)。一旦發(fā)生火災(zāi)，頂部的加壓泵及-3層的消防系統(tǒng)便能夠正常供應(yīng)消防用水，及時撲滅火災(zāi)。設(shè)計人員在分析該高層建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，最終選定自動噴水恒壓系統(tǒng)。在火災(zāi)發(fā)生初期，高位水箱將水輸送到各個噴頭，水壓比較均勻，這樣有助于保護(hù)噴頭。為了確保水泵的正常使用，物業(yè)公司定期安排人員檢查共用水泵，以便及時解決水泵存在的質(zhì)量安全隱患，確保消防系統(tǒng)的正常使用，提高消防系統(tǒng)的可靠性。除了上述之外，部分智能建筑還可以安裝無負(fù)壓智能增壓水箱，這樣不會使管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，還能夠充分利用自來水原有的余壓，節(jié)約電能。水箱內(nèi)的水儲存密封性能較好，供水過程中不會接觸到空氣，能夠有效杜絕污染。

5　結(jié)束語

綜上所述，設(shè)計人員需要結(jié)合高層建筑的實際情況來選擇最佳消防滅火系統(tǒng)，再綜合分析相關(guān)影響因素，例如造價成本、供水可靠性、系統(tǒng)配置等等，與此同時，還要與當(dāng)?shù)叵啦块T加強聯(lián)系，由其提供更為專業(yè)的消防方案。對于高層建筑消防系統(tǒng)常見的超壓問題，設(shè)計人員要采取相應(yīng)的減壓及泄壓措施來加以解決。此外，相關(guān)人員需要加強消防滅火系統(tǒng)可靠性的研究，結(jié)合理論知識及實踐經(jīng)驗，確定評估系統(tǒng)可靠性的相關(guān)指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化消防滅火系統(tǒng)的可操作性，利用技術(shù)手段來優(yōu)化消防滅火系統(tǒng)設(shè)計，將高層建筑消防滅火系統(tǒng)的可靠性貫穿到該系統(tǒng)的設(shè)計及運行的整個過程中來，設(shè)計人員需要找出高層建筑消防滅火系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，采取相應(yīng)措施解決此類環(huán)節(jié)存在的問題，以此來提高整個消防滅火系統(tǒng)的可靠性。需要注意的是，高層建筑消防滅火系統(tǒng)的可靠性固然重要，但是設(shè)計人員還需要考慮到經(jīng)濟(jì)要素，要能夠盡可能簡化消防滅火系統(tǒng)設(shè)計，減少不必要的設(shè)備采購與配置，在保障滅火系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上節(jié)約成本，提高高層建筑的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

［1］蔡 勇，黃曉家.淺談自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭的選擇和應(yīng)用［J］.2003 （10）：103～104.

［2］蔣永艱.《高層建筑消防設(shè)計手冊》（火災(zāi)案例），消防技術(shù)與產(chǎn)品信息［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2005.

［3］曾 杰.建筑空間與防火分區(qū)、自動噴水滅火系統(tǒng)的關(guān)系［D］.全國建筑給水排水委員會水消防分會第二屆學(xué)術(shù)年會論文集，2002.

［4］張才林.住宅自動噴水滅火系統(tǒng)能夠降低火災(zāi)傷亡和損失［J］.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2001（3）：33～37.

2016-3-8

TU976.5

A

2095-2066（2016）10-0127-02