超高層建筑消防給水系統設置探討

黃聲隆

中建海峽建筑規劃設計研究院（350015）

0 前言

超高層建筑通常有著非常巨大的體型，其容納力很強，功能也比較復雜。由于超高層建筑在城市發展過程中所處的重要地位，所以在城市化進程中往往將超高層建筑作為城市發展和繁榮的重要指標。超高層建筑的消防安全問題十分嚴峻，這也就意味著其消防給水系統的設置十分重要，因此，探討超高層建筑消防給水系統的具體設置方案具有十分重要的意義。

1 超高層建筑消防工作的具體原則

超高層建筑有著獨特的美感，體現著城市的發展繁榮景象。為了能夠更好地實現現代化，各城市都積極開展超高層建筑的建設，而這也給消防部門帶來了極大的考驗。超高層建筑的消防工作難度較高，一旦火情出現在幾百米的高空，消防給水能力將會大大減弱，消防人員為了能夠將消防用水安全有效地送達火點，往往面臨著較大的人員安全威脅問題。以目前的消防能力來看，云梯車一般只能達到50 m的高度，而水槍噴射的高度通常也只有200 m。所以在消防給水系統的設置上，首先需要按照國家《高層民用建筑設計防火規范》的相關要求，對250 m以上的建筑體進行防火專題設計，設置防火分區、自動消防系統和疏散通道；其次，在建設過程中，越是高層的建筑和較高的樓層，就越需要采用更高等級的防火材料，并設置更多的消防栓、自動噴水滅火系統、消防卷盤等，而室外則需要設置好給水管道、消防水池和室外消防栓。最后在建設布局過程中，政府部門應該將消防總體布局、消防通道、消防水源建設、高層建筑消防自動滅火設置等納入規劃之中，嚴格做好消防審批工作，重視消防安全工作[1]。

2 超高層建筑消防給水系統的主要形式

2.1 國內現狀

目前我國的高層建筑室內消防給水系統大多都采用并聯分區給水、串聯分區給水和重力式消防給水等形式。以建筑高度為492 m的上海環球金融中心為例，其消防給水系統以臨時高壓制為主，采用的是串聯分區給水方式和消防水泵等供水設備。在研究中可以發現，我國各地有名的商場中，高度在340 m以上的建筑一般采用的是重力式消防給水方式，而該方式大多以高位水池為主要供水設施；其余使用串聯、并聯分區給水方式的商場均采用消防水泵作為主要供水設備[2]。

2.2 并聯分區消防給水系統

并聯分區消防給水系統在建筑內部各個區域內設有獨立的消防水泵和消防水箱等供水設備，其最大的優點就在于整體系統十分清晰、邏輯明了，并且在供水方面安全可靠，操作人員僅需對其進行簡單的操作就可以達到很好的供水效果。而并聯分區消防給水系統的問題就在于水泵臺數太多、泵房面積較大，所以一般在建設初期就需要投入大量的資金；后期雖然操作方便，但是一旦出現事故則可能會導致維修困難。另外，并聯分區消防系統一般要求上區底部管路以及閥門的工作壓力等級達到2.5 MPa，其余部分則需要達到1.6 MPa，所以該方式常常用于200 m以下的建筑[3]。

2.3 串聯分區消防給水系統

按照水泵的聯接方式，串聯分區消防給水系統分為傳輸串聯和直接串聯兩種形式。傳輸串聯形式通過中間傳輸水箱和傳輸泵來提高消防用水等級，而直接串聯形式也是采用這個原理，只是水泵將不再在水箱內吸水，而是直接從下一級水泵的水管上吸水。理論上講，串聯分區是不受建筑層高影響的，在任何高度的建筑體下都能夠滿足一定的供水需求。上述提到的上海環球金融中心就是采用的這類形式。在實際工作中，這類形式的供水系統具有壓力較低、消防水泵的功率較小、安全性較強等優勢，但是因為泵房的占地面積較大，其造價也不低，并且在控制系統、供水系統等方面都較為復雜，穩定度也不如并聯分區消防給水系統，并且因為層層疊加，超壓現象也比較嚴重。

2.4 重力式消防給水系統

重力式消防給水系統一般都是在建筑物的最高處選取適當的位置建設消防水池，其容積要根據高層建筑物在火災延續時間內的室內消防總用水量來確定。在發生火災時，消防水池的水將在重力的作用下分散到建筑各區。這種重力供水方式并不依賴機械設備，也不需要用電，是三種方式中最為安全的一種方式，其缺點是占用的建筑面積較多，因而初期投資也會較多，一般只應用在300 m以上的高層建筑中[4]。

3 超高層建筑消防給水系統的設置

3.1 室內消火栓給水系統

室內消火栓給水系統有高位水池、中間水箱、水泵組和室內消火栓組成。

1）高位水池的設置。需要保證其能夠獨立分為兩格，確保在換水檢修的過程中可以不中斷消防水池的使用，確保系統的可靠性。與此同時，還需要將消防水池和生活水池合并為一個水池，這樣比較方便采取措施，保證消防用水不被他用。中間水箱承擔著接力供水、加壓等作用，所以作為一個中間設備，不但要常儲備一部分水，還需要設置成兩個水箱分別存儲消防用水，并采取連通管的方式連接水箱的底部，設置好閥門。

2）水泵組的設置。施工單位要選取具有緩和特性的水泵，避免超壓的情況，并且設計好水泵的數量。一般來說，水泵的數量越多，其可靠性就越強，只是施工單位還需要注意成本的問題，在流量小的地方沒必要設置太多水泵。另外，在超高層建筑中，消防給水系統的每臺消防水泵都需要有獨立的吸水管，并且吸水管的直徑要大于吸水口的直徑。

3）室內消火栓的設置。無論是何種形式的供水系統，室內消火栓都十分重要，其也是最有效的滅火設備。因為消火栓的重要性，所以其必須要安裝在方便使用和維修的地方。一方面，要確保其運行在自動控制狀態。這就需要確保操作人員能夠具有一定的消防意識，避免其經常性地將消防水泵置于手動狀態。另一方面，需要對按鈕、栓口、槍口的位置進行合理設置，防止其因為老化而出現故障。同時，需要設置好室內消火栓自動監測系統，對水流情況進行檢測，從而判斷火情。當然，消火栓還需要配備定位感應器，從而達到更好的調配和使用效果[5]。

3.2 合理選擇分區

由于高層建筑體量較大，所以要對其進行分區的設置，但是多分區會增加不必要的設備投入，水泵和管道也會較為復雜；分區太小則可能會造成管道超壓和漏水，且災情發生時無法及時響應。因此，消防供水系統建設人員需要加強這方面的工作，結合建筑基本結構進行分區設置。

3.3 自動噴水系統

自動噴水系統是現階段最有效、應用最廣泛的消防滅火系統。一般來說，自動噴水滅火系統由消防水源、給水管網、報警閥組、噴頭等組成。噴頭是最主要的元件，其不僅有控制噴水強度的作用，還兼具探測和均勻布水的功能。一般在高層建筑中多采用閉式噴頭，并設置在火災發生率高的點位。報警閥組則包括延遲器、水力警鈴、壓力開關等。延遲器需要設置在報警信號管網的前段，而水力警鈴則設置在人員停留位置，也就是值班室、公共通道等位置。壓力開關則需要設置在延時器出水口以及水力警鈴之間。在設置末端試水裝置時，必須要盡可能減小試水口與壓力表之間的距離，這樣才能夠保證流量計算更加精準，同時還需要在管道系統中采用中央中心型給水方式[6]。

4 結語

文章探討了超高層建筑消防給水系統的三種形式，并且詳細闡述了室內消火栓給水系統、室內消防分區和自動噴水系統的設置要點。高層建筑的消防工作是重中之重，建設人員要做好消防供水系統的設置工作，提高建筑的安全性能。