基于高層建筑消防給水系統應用探討

唐奕彥 杜金蔓

摘要：高層消防給水系統是重要的消防安全設施，本文從高層消防給水系統給水方式、泄壓及超壓及系統穩定性等方面進行分析，利用對自動噴水滅火和消火栓系統的論述來探討系統中存在的問題并指出相應的對策。

關鍵詞：高層建筑；消防給水；消防栓；泄壓；水箱

研究消防給水系統能夠對進一步認識高層消防滅火系統中給水、供水系統的安全性、可靠性和穩定性，以實現高層建筑消防安全給水系統的標準化[1]。本文從高層建筑消防供水方式入手來分析其給水系統，以期為高層建筑消防給水系統的安全性和標準化建設提供參考。

1 高層建筑消防供水方式

高層建筑消防供水方式主要有供水池供水、消防專用水泵組、氣壓罐及自動調速變頻恒壓供水等方式。其中，供水池供水主要在高層建筑屋頂不構建大容量的消防專用水池，在火災發生時利用加壓水泵將消防用水一次性地輸入消防用水池中，一旦發生火災，就能夠利用消防池中大量的水以重力供水方式供水[2]。消防水泵組供水是高層建筑消防給水中常用的供水方式，此方式主要由消防泵房、專用水泵及消防專用水池等組成，且設置在室外或高層建筑底層，高層建筑屋頂設置有小容量供水箱，常同生活供水公用，但消防用水應達到10分鐘的供水要求。火災初期，啟動高層建筑屋頂的小水箱實施滅火，同時啟動消防專用水泵組，向消防管網中輸入消防專用水，使其充分到達火災樓層滅火。

氣壓罐供水不需要設置高位消防供水箱，直接利用氣壓罐促使消防供水管網長期處于高壓狀態。但其電力系統需要增設柴油發電機或設置成兩路電源，以確保消防用水的可靠性和安全性。

調速變頻恒壓供水方式的節能效果較好，其原理主要是利用自動調速變頻恒壓技術來實現供水，對供水管網壓力嚴格檢查，科學操控水泵轉速，以維持管網的恒壓。該供水系統設置兩個消防主泵，一用一備，另配自動調頻泵，水壓變化大時自動啟動主泵，變化小時啟動調頻泵，以防止水泵長期放置而發生銹蝕，進而增加了消防安全的穩定性和可靠性。

2 高層建筑消防供水系統的泄壓及超壓問題

自動噴水滅火系統中減壓、泄壓較為常見，利用泄壓、減壓手段能夠使給水更加均衡及保持作用面積的水壓較為穩定。常用的泄壓、減壓措施主要有兩點，以是自動滅火系統的布置應科學合理，配水支管上不應布置噴頭，且要按照設計標準對管網給下壓力進行適當減??；二是消防泵的選用，應選用消防功能全面的水泵，以靈活操控壓力[3]。此外，也可應用相應的穩壓、泄壓方法來保護管網在超壓下不被損壞。

供水超壓則指給水系統內部壓力超過了其工作時的壓力限定值，從而對系統附件、管道產生破壞作用，致使其不能均衡給水，給消防滅火效率帶來直接影響，導致消防系統不能正常發揮作用。超壓問題是高層建筑消防供水系統中常見的問題，必須對其重視和采取相應的安全措施。導致高層建筑消防供水系統產生超壓的原因主要有以下幾點：

豎向分區不夠合理：高層建筑消防系統中，管網采取豎向分區給水難以滿足分區工作壓力標準。

末端出水量不足：火災發生初期，響應系統噴頭位于自動噴水滅火系統的終端，一般動作噴頭僅有1到3個，其運行系統的出水量不足，消防水泵的選取是依據設計流量標準進行的，其流量及揚程曲線呈陡直狀，給水系統流量不足會影響加壓泵，兩者會產生數倍的差距。若在流量不足的情況下加壓泵啟動工作，就會使加壓泵的揚程迅速提高，造成自動噴水滅火系統形成超壓。

超壓水泵接合器：給水分區為豎向時，上下分區共用一個水泵接合器時，會因上下去止回閥和串區嚴密性不足而造成下區超壓。

消防泵的水錘現象：在故障或停電時，消防泵突然停轉會產生水錘現象，這種水錘現象會導致超壓。

3 高層消防給水系統的穩定性及技術分析

3.1 高層消防給水系統的穩定性

給水系統的穩定選哪個主要指在限定條件下，高層建筑消防給水系統可以對各項工作進行順利實現，這種可靠性和穩定性直接影響著高層建筑消防的安全性。研究和分析其穩定性和可靠性，必須對高層消防給水系統的失效方式、系統能夠進行認真分析，并編制精確框架圖。研究分析消防給水系統中系統同單元間、模型等可靠性函數關系，通過多次反復試驗來確定系統的穩定性和可靠性，進而明確單元組合產生的符合體系的穩定性和可靠性。同時能夠對非儲備、儲備、復雜儲備等系統進行詳細劃分，也可將其劃分為非工作儲備及工作儲備系統[4]。消防給水系統必須嚴格嚴重標準、要求進行供水，必須在保障率充分的情況下供水，因而其系統儲備應采取負債儲備系統。工作儲備中應將其分為混聯系統。

此外，計算消防給水系統的穩定性、可靠性時，各個單元功能間的關系直接決定著消防給水系統的穩定性及可靠性，各單元的可靠度組合就是消防給水系統的可靠度。

3.2 技術分析

高層建筑消防給水系統的技術主要涉及到室內消火栓系統與自動噴水滅火系統設計技術。消火栓的設計要按照高層建筑平面圖來設計消火栓管網平面圖，并以此來確定消火栓的最不利點，計算最不利點管路耗損水頭和管路壓力，進而計算系統需要的整體壓力，以此來選擇消防水泵和確定消防栓的安裝量。同時，計算消防栓間距并確保2股水槍充實水柱都等到達標準，單排布置消火栓時應確保2股水柱能同時到達室內任何位置。消防水箱儲水量應滿足初期火災撲救10分鐘的用水量。當用水量不足25L/s時水箱儲水量需超過12m3，當其超過25L/s時則應大于18立方米。

設計自動噴水滅火系統時應按照噴頭流量系數、工作壓力來計算噴頭流量，其理論流量可按照其作用面積及設計強度來計算，設計流量應按照各噴頭最不利點的作用面積內數量、及其形成的節點流量來計算。給水系統的水壓需求則應按照管道阻力損失、最不利點工作壓力、噴頭及消防水池最低水位等來計算。

總之，高層建筑消防給水系統中給水形式和泄壓、超壓問題為其常見的問題，應根據高層建筑實際來設計消防給水系統和解決其系統中存在的問題。

參考文獻：

[1]陳燁.超高層建筑消防給水系統分區設計探討[J].山西建筑，2016，（07）：140141.

[2]李曉峰，師前進.多棟超高層建筑消防給水系統設計探討[J].中國給水排水，2015，（06）：3941.

[3]黎承.超高層建筑消防供水系統設計探析[J].給水排水，2014，（06）：5861.

[4]張建平.穩高壓消防給水系統在超高層建筑中的應用[J].武警學院學報，2014，（04）：3538.