高層建筑消防給水系統(tǒng)及可靠性研究

姜　紅

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920149-01

高層建筑是城市現(xiàn)代化的標志,由于其樓層高、空間跨度大、功能復(fù)雜,使之一旦發(fā)生火災(zāi),撲救困難,損失巨大,后果慘重。高層建筑物的這些火災(zāi)特點,決定了建筑物內(nèi)必須設(shè)置消防給水設(shè)施以自救為主,所以消防給水系統(tǒng)是高層建筑消防滅火系統(tǒng)中極為重要的組成部分。

一、消防給水系統(tǒng)的分類

1.按系統(tǒng)的構(gòu)成和功能可分為室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)、室外消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。

2.按消防給水壓力可分為高壓、臨時高壓和低壓消防給水系統(tǒng)。

3.按消防給水系統(tǒng)按服務(wù)范圍分類可分為獨立高壓(或臨時高壓)消防給水系統(tǒng)、區(qū)域或集中高壓(臨時高壓)消防給水系統(tǒng)。

4.按給水方式可分為不分區(qū)和分區(qū)消防給水系統(tǒng)。不分區(qū)消防給水系統(tǒng)一般在建筑高度不超過50m時采用;分區(qū)消防給水系統(tǒng)一般在建筑高度超過50m時采用。

二、高層建筑消防給水的幾種形式

(一)高位消防水池供水形式。這種供水方式是在高層建筑的屋頂設(shè)置大容量消防水池(水池的容積應(yīng)滿足滅火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)所需要的全部消防用水),平時利用生活加壓水泵將水一次抽升至屋頂消防水池貯存。當火災(zāi)發(fā)生時,直接依靠水池中的消防貯水通過室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)進行滅火。尤其是對于50m以上,需要分區(qū)減壓供水的高層建筑,該特點尤為突出,只需在分區(qū)的適當高度和部位設(shè)置小容量的調(diào)壓水箱即可滿足消防使用要求,此種供水方式消防的安全可靠性高,控制簡單,使用方便。但是該方式消防水池的容積龐大,對建筑外觀和結(jié)構(gòu)計算以及抗震投資等影響較大,不易被接受,因而限制了該供水方式的應(yīng)用。

(二)消防專用水泵屋頂高位水箱供水形式。這種供水方式是高層建筑消防給水設(shè)計中采用最多、最易接受的一種方式。在高層建筑屋頂設(shè)小容量的高位水箱,一般和生活用水合用,并且滿足10min的消防用水量。在建筑物底層(地下室)或室外設(shè)消防專用水池、水泵及泵房。從建筑的高度及分區(qū)情況看,該供水方式又可分為一次加壓供水,分區(qū)并聯(lián)加壓供水及分區(qū)串聯(lián)加壓供水三種形式。

一次加壓供水適用于建筑高度在50m以下,且不需要分區(qū)供水的高層建筑。分區(qū)并聯(lián)加壓供水或分區(qū)串聯(lián)加壓供水,用于建筑高度超過50m,且需要分區(qū)減壓供水的高層建筑。分區(qū)并聯(lián)加壓供水,各分區(qū)供水互不影響,消防安全可靠,分區(qū)水箱容積較小;消防專用水泵可集中設(shè)置,便于平時維護、管理,但對消防供水管材的質(zhì)量要求較高。分區(qū)串聯(lián)加壓供水,對消防管道壓力要求較低,可減少管道的維修。但各區(qū)供水有聯(lián)系,消防安全可靠性較差。當下一區(qū)的消防專用水泵出現(xiàn)故障時,將影響其上區(qū)消防滅火的可靠性。且串聯(lián)供水,水泵安裝分散,平時的維修、管理困難較多。

(三)消防氣壓罐供水形式。該種供水方式與其他供水方式的不同點在于無需另設(shè)高位水箱,使消防管網(wǎng)始終處于常高壓狀態(tài)。消防安全可靠性高,但對供電要求嚴格,需兩路電源或柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)。

近幾年,該供水方式以其獨特的供水形式,不受高度的限制,安裝靈活方便,操作簡單,自動化程度高,消防出水快,技術(shù)上安全可靠等優(yōu)點,為廣大設(shè)計者和使用者青睞。在高層建筑消防給水設(shè)計中不斷被采用。但是,該供水方式耗電較高,經(jīng)常運行費用大。據(jù)調(diào)查,該供水方式約有四分之一的能耗用來維修無效壓力的區(qū)間上而被浪費掉。此外,在需要分區(qū)減壓供水的高層建筑消防給水設(shè)計中,由于每分區(qū)都要設(shè)一個存有10min消防用水量的大氣壓罐,可以說是很不經(jīng)濟,很不合理的。

(四)全自動恒壓變頻調(diào)速供水形式。這是一種用于生活、消防的新型節(jié)能供水設(shè)備。它采用了最新的交流變頻調(diào)速技術(shù)和自動化技術(shù),對管網(wǎng)壓力實行檢測,控制水泵轉(zhuǎn)速、揚程等,保證了管網(wǎng)壓力的恒定。其特點是生活、消防供水共用一組水泵,并共用備用水泵,減少了設(shè)備的占地面積,避免了因水泵久置不用而銹蝕所引起的不安全因素,增強了消防供水的安全可靠性,該供水方式同消防專用水泵高位水箱供水方式基本相同。

三、消防給水方式的選擇

在選擇消防給水方式時,應(yīng)充分了解建筑物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征、建筑高度、平面布局、防火分區(qū)的劃分、設(shè)備層和避難層的位置等,同時注意以下幾個方面:

(一)消防水泵房的位置。根據(jù)建筑布置以及室外管網(wǎng)的水壓,消防水泵房通常設(shè)在地下室內(nèi)。此外,當消防水池同時存有室外消防用水時,消防水池宜設(shè)置在下一層,并應(yīng)保證消防車的消防水泵的吸水高度不大于6m。當消防水池內(nèi)只存有室內(nèi)消防用水時,其位置不受限制,但無論如何都應(yīng)有直通室外的消防通道。

(二)屋頂高位水箱和中間消防水箱的位置。屋頂高位水箱和中間消防水箱的位置通常設(shè)在設(shè)備層、避難層或?qū)Ｓ玫乃溟g內(nèi),并且不宜靠近對安靜程度要求較高的房間(包括上下層和相鄰的房間),當中間樓層不宜設(shè)中間消防水箱和水泵時,可用屋頂水箱和減壓閥聯(lián)合工作的方式替代中間消防水箱和水泵。

屋頂水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證消火栓系統(tǒng)最不利點消火栓的靜水壓力要求(設(shè)在屋頂水箱間或屋頂設(shè)備層內(nèi)的檢驗用消火栓除外),當建筑高度不超過100m時,最不利點消火栓的靜水壓力不應(yīng)低0.O7mPa;當建筑高度超過100m時,最不利點消火栓的靜水壓力不應(yīng)低于0.15MPa。屋頂水箱的設(shè)置高度還應(yīng)保證自動噴泉水滅火最不利點噴頭的工作壓力不應(yīng)低于0.O5MPa。中間水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證所在供水分區(qū)內(nèi)的最不利點消火栓或噴頭消防時所需的壓力。為達到這一要求,通常將該供水分置于中間水箱以下若干層。

(三)供水分區(qū)的劃分。在消防水泵房、屋頂高位水箱及各區(qū)中間消防水箱的位置確定后,就可以在它們之間進行進一步的分區(qū)。對于自動噴水滅火系統(tǒng)的豎向分區(qū)宜,為保證供水的均勻性,將每個豎向分區(qū)再劃分成若干個小分區(qū),每個小分區(qū)由獨立的報警閥控制,小分區(qū)的最高噴頭與最低噴頭之間的垂直高差控制在50m以內(nèi),并在入口壓力大于0.42MPa的入口管上設(shè)減壓孔板或減壓閥。另外配水管道的工作壓力應(yīng)控制在1.20MPa以下。

在城市供水管網(wǎng)能保證室內(nèi)消防供水安全,并且當?shù)刂鞴懿块T允許消防水泵直接抽水的情況下,可充分利用城市供水管網(wǎng)的壓力,單獨形成一個供水分區(qū)。

四、結(jié)論

通過對以上的高層消防供水方式的分析和比較,可以看出他們各有利弊,因此在選擇設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑的性質(zhì)、高度、抗震、電力等具體情況,進行合理的、切合實際的技術(shù)經(jīng)濟比較,正確地選擇和組合。

總之,在選擇消防給水方式時,應(yīng)根據(jù)工程的具體情況,在安全與經(jīng)濟兩者之間求得合理的平衡得到最優(yōu)的可靠度,并對與之相關(guān)的各種因素進行綜合評估。如:供水可靠性、投資大小、能耗高低、設(shè)備宜集中設(shè)置還是分散設(shè)置、對水箱占用上層使用面積的限制,可能產(chǎn)生的噪聲和二次污染,運行和維護管理是否方便以及外網(wǎng)供水能力等,同時應(yīng)咨詢當?shù)叵啦块T的意見,從上述各類給水方式中選擇適合于體建筑物特點的消防給水,或者采用幾種消防給水方式的組合,制定出切實可行的方案來。