淺議高層建筑消防給水系統(tǒng)

馬劍鋒

摘要：高層民用建筑具有火災(zāi)蔓延快、人員疏散難、撲救難度大等特點，給消防工作帶來了一定的難度。對立足于自救的高層民用建筑來說，直接作用于滅火的消防給水設(shè)施尤為重要。在高層建筑火災(zāi)中，是否有足夠的水壓不間斷地送到水槍陣地上，直接關(guān)系到火災(zāi)撲救的成敗。筆者就工作實踐中碰到的情況結(jié)合現(xiàn)行防火規(guī)范對高層民用建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)置作幾點探討。

關(guān)鍵詞：消防 給水

隨著我國城市建設(shè)的迅速發(fā)展，大量高層、超高建筑如雨后春筍般大量涌現(xiàn)。如今的高層建筑，、結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，對工程設(shè)計要求越來越嚴(yán)格，特別是對建筑防火安全的設(shè)計，而消防給水系統(tǒng)則是能否成功撲滅火災(zāi)的重中之重。在高層建筑的消防設(shè)計中，既要考慮到建筑防的需要和滅火的可用性，還要考慮到投資的合理性和科學(xué)性，是較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

1、高層建筑消防的特點和要求

1.1 高層建筑火災(zāi)特點

高層建筑由于層數(shù)多,建筑高度高,與低層和多層建筑相比,高層建筑發(fā)生火災(zāi)的危險性大,往往具有:①火災(zāi)的隱患多,火種多。②火勢猛、蔓延快。③人員疏散困難。④消防設(shè)備設(shè)施不夠完善,補救難度大。⑤傷亡慘重,經(jīng)濟損失巨大。

1.2 高層建筑消防給水設(shè)計要求

建筑高度超過消防車有效的滅火高度,即高度為 10 層及 10 層以上的住宅和建筑高度超過 24m 以上的其他民用建筑和工業(yè)建筑,主要靠室內(nèi)消防給水設(shè)備撲救火災(zāi)的消防給水系統(tǒng)稱為高層建筑消防給水系統(tǒng)。首先,高層建筑消防給水受建筑高度影響:當(dāng) 24m250m 時,建筑設(shè)計中應(yīng)采用特殊的防火措施,并提交國家消防主管部門論證。其次,高層建筑消防應(yīng)立足于室內(nèi)自救。再次,滅火劑以水為主,其他滅火劑為輔。最后,嚴(yán)格執(zhí)行國家和地方現(xiàn)行的消防與條例。

1.3 高層建筑消防給水系統(tǒng)分類

按消防給水系統(tǒng)的構(gòu)成與功能可分為室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。自動噴水滅火系統(tǒng)又分為閉式自動噴水滅火系統(tǒng),開式自動噴水滅火系統(tǒng)與自動噴水一泡沫聯(lián)用滅火系統(tǒng)。按消防給水系統(tǒng)的服務(wù)范圍大小,可分為區(qū)域集中高壓(或臨時高壓)消防給水系統(tǒng)和獨立高壓(或臨時高壓)消防給水系統(tǒng)。按消防給水的壓力與流量是否滿足系統(tǒng)要求,可分為常高壓和臨時高壓消防給水系統(tǒng)。按消防給水方式的不同,可分為分區(qū)消防給水系統(tǒng)和不分區(qū)消防給水系統(tǒng)。

2、高層建筑消防用水量

高層建筑消防用水總量按室內(nèi)、外消防用水量之和計算。室內(nèi)用水量是供室內(nèi)消火栓撲救建筑物初、中期火災(zāi)的，是保證建筑物消防安全所必需的最小水量；而室外用水量是供消防車支援室內(nèi)滅火的用水量，通過水泵結(jié)合器向室內(nèi)消防給水系統(tǒng)供水。因此，在計算室外給水管網(wǎng)通過的消防流量時，應(yīng)為室內(nèi)、外消防水量的總和；而計算室內(nèi)消防給水管道時，應(yīng)按室內(nèi)消防用水量計算，以免增加室內(nèi)消防系統(tǒng)的投資。

3、消防給水系統(tǒng)可靠性研究

高層建筑消防給水系統(tǒng)的可靠性,是指高層建筑消防給水系統(tǒng)在規(guī)定的條件下,在規(guī)定的時間內(nèi),能夠完成規(guī)定的功能的能力。它的可靠性對保證高層建筑消防的作用有舉足輕重的影響。消防給水系統(tǒng)的可靠性通常用可靠度來表示。它是消防給水系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率,是一種表示隨機事件發(fā)生可能性大小的一個量。

3.1給水系統(tǒng)的可靠性框圖。為了研究系統(tǒng)的可靠度,首先需要弄清系統(tǒng)的功能、失效模式,準(zhǔn)確地繪出可靠性框圖。通過建立消防給水系統(tǒng)模型,研究系統(tǒng)可靠度與單元(組件)可靠度之間的函數(shù)關(guān)系。單元的可靠度可以通過大量的試驗確定,由此可確定出若干單元相互組合成的復(fù)元體系統(tǒng)的可靠度。

系統(tǒng)可以分為非儲備系統(tǒng)、儲備系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)儲備系統(tǒng),又可分為工作儲備和非工作儲備系統(tǒng)。非儲備系統(tǒng)實際上是一種串聯(lián)系統(tǒng)。消防給水系統(tǒng)對供水的要求較高,需要有足夠的保證率,故常采用儲備系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的形式。在工作儲備方式中,可分為并聯(lián)系統(tǒng)、混聯(lián)系統(tǒng)、表決系統(tǒng)。在消防給水系統(tǒng)中,主要由消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)組成,其中各單元(閥門、消火栓、噴頭、管道等部件)或設(shè)備(水泵、水池、水箱等)的功能,決定了可靠性框圖的關(guān)系。就兩個閥門用管道相連的可靠性框圖而言。如果它們的作用是讓水流通過,則兩閥需同時開啟。從可靠性的角度看,這就是一個串聯(lián)系統(tǒng);如果其作用是起截斷水流作用,則關(guān)閉其中一個閥門就可完成截流作用,該可靠性框圖為并聯(lián)系統(tǒng)?？梢娡且粋€結(jié)構(gòu),不同的功能可靠度是不同的。在水泵給水的方式中,雖然同樣的形式但關(guān)系不同,可靠性框圖也不同。

3.2給水系統(tǒng)的可靠性度量計算。消防給水系統(tǒng)的可靠性是由各單元的功能關(guān)系決定的,則系統(tǒng)的可靠度也就由各單元的可靠度組合產(chǎn)生。

4、高層建筑消防給水系統(tǒng)超壓問題分析

給水系統(tǒng)的超壓問題會嚴(yán)重影響管網(wǎng)的安全使用，如消火栓與水龍帶接口易漏水，直流水槍難以控制，影響自動噴水系統(tǒng)噴頭的滅火效果等等。高層消防給水系統(tǒng)超壓的原因主要有：（1）消防給水系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)。高層建筑消防給水系統(tǒng)主要有消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)兩大類，兩個系統(tǒng)應(yīng)該分別設(shè)置工作泵，但在實際工程為了節(jié)省成本和空間而采取了共用一臺備用泵的方案。由于消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)對水量、水壓要求差別很大，其管網(wǎng)布置差別更大，因此對工作泵的型號要求也不同。消防規(guī)范規(guī)定，消防備用泵的工作能力不應(yīng)小于其中最大一臺消防工作泵，因此當(dāng)有水壓要求低的消防系統(tǒng)工作泵出現(xiàn)故障時，由消防備用泵供水而出現(xiàn)超壓。（2）設(shè)計人員在選用消防水泵時按設(shè)計流量計算。火災(zāi)初期消

火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)的使用要比規(guī)范規(guī)定的數(shù)量少得多，因此消防的實際用水量遠小于水泵選定的流量值，造成超壓現(xiàn)象。另外消防水泵在實驗和檢查時，水泵出水量也較少，若選用一般水泵，由于其流量及揚程曲線較陡直，因此管網(wǎng)的壓力升高而出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。（3）消防給水豎向分區(qū)時，采用減壓閥分區(qū)給水方式，有的工程把這種半獨立的上區(qū)和下區(qū)分開使用水泵接合器，誤用消防車中壓出口達到1～2MPa的相對高壓水流接通下區(qū)接合器時，下區(qū)會出現(xiàn)超壓，

目前防超壓有以下幾種解決方法：（1）正確布置給水系統(tǒng)，將消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)分開設(shè)置。由于兩種系統(tǒng)在作用時間、用水量、壓力等方面的要求不一致，兩系統(tǒng)若共用水泵作消防供水，在小流量情況下工作時，產(chǎn)生的超壓值比較大，容易出現(xiàn)安全事故。（2）選用流量揚程曲線平緩的水泵。建筑消防特種泵（原名為切線泵）的流量揚程曲線平緩，呈恒壓狀態(tài)。此種水泵系統(tǒng)在零流量或小流引起量下運行時所產(chǎn)生的超壓保持在允許范圍之內(nèi)，不會影響正常使用；而當(dāng)火場需要超出設(shè)計流量時，供水揚程穩(wěn)健性強，不致于大幅度下降，仍能保證一定的充實水柱進行滅火。（3）采用多臺水泵給水，根據(jù)水流量的大小來決定水泵的使用。當(dāng)水流量較小時可采取小水泵運行或單泵運行方案，在水流量大時可采用大泵運行或多泵并聯(lián)運行來保證火災(zāi)現(xiàn)場所需要的流量而不產(chǎn)生超壓現(xiàn)象。（4）進行合理的豎向分區(qū)。管網(wǎng)豎向分區(qū)時，適當(dāng)留有余地降低分區(qū)給水壓力值，或按0.8MPa值進行豎向分區(qū)，并采取相應(yīng)有效的減壓措施。還可以獨立分區(qū)給水系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)壓力對消火栓給水進行分區(qū)，分上下兩個或上中下三個給水分區(qū)，由不同的水泵機組根據(jù)需要提供不同的壓力。建筑消防設(shè)計關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，在整個建筑的設(shè)計中占有極其重要的位置。高層消防給水設(shè)計時不僅要滿足規(guī)范要求，而且還要考慮到實際應(yīng)用中的可行性，最重要是安全可靠，這樣才能夠在突發(fā)火災(zāi)事故的處置中，以最小的代價取得最大的成效。