略談高層建筑消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

林勛　薛永壽

[摘要]高層建筑使用方便，但功能很多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有很多可燃物，一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)迅速蔓延，很難撲救，要疏散物資和人流也很困難。為此，高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要，是人們生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障?；诖?，本文先論述高層建筑消防的四種給水方式，然后再探討高層建筑消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，旨在為同行提供一定借鑒。

[關(guān)鍵詞]高層建筑 給水系統(tǒng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)

[中圖分類(lèi)號(hào)] TU998.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-355-1

在消防滅火系統(tǒng)里，消防給水系統(tǒng)扮演者“救兵”的角色，是人們生命財(cái)產(chǎn)安全的有效保障。高層建筑發(fā)生火災(zāi)，因?yàn)槭枭⒗щy、安全隱患多等因素，不可避免會(huì)影響滅火效率。所以，有必要優(yōu)化高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，解決滅火過(guò)程中的難題，有效保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1高層建筑消防給水方式

1.1高位水箱給水

高位水箱給水主要有水泵與水箱，承擔(dān)著儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)本區(qū)用水量以及穩(wěn)定壓力的責(zé)任。高位水箱給水有四個(gè)有點(diǎn)：儲(chǔ)水量比較多，供水安全性與可靠性較高；水壓穩(wěn)定性好；不用多次啟動(dòng)泵，提升供水效率；設(shè)備以及運(yùn)營(yíng)成本不高。但也存在缺點(diǎn)：水箱要占用一定建筑面積；提升了高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，增加了一定的基建投資；水質(zhì)容易被污染；水箱進(jìn)水的時(shí)候會(huì)有振動(dòng)與噪音。

1.2氣壓罐給水

氣壓罐設(shè)備主要有氣壓罐和離心水泵，氣壓罐供水有四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：通常不用水箱與水塔，有效降低荷載，很適合在地震區(qū)高層建筑使用；水質(zhì)不容易被污染；基建投資不高；利于集中管理，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。缺點(diǎn)有三個(gè)：供水壓力不穩(wěn)定，易產(chǎn)生周期性波動(dòng)；氣壓罐容積有限，儲(chǔ)存水量較少，所以要頻繁啟動(dòng)水泵，而且水泵在變壓情況下工作，效率低，設(shè)備運(yùn)行成本高，水泵使用壽命也會(huì)大大降低；氣壓罐有效容積不多，相較于高位水箱，儲(chǔ)水量及調(diào)節(jié)水量作用都很弱，所以供水可靠性不高。

1.3變頻泵無(wú)水箱給水

變頻調(diào)速水泵就是單片機(jī)技術(shù)變頻技術(shù)與水泵機(jī)組的有效結(jié)合，借助變頻器電源改變電壓及頻率，有效控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)水壓和流量的有效調(diào)節(jié)。這種方式有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能，在確保設(shè)定壓力的基礎(chǔ)上，結(jié)合用水量變化情況適當(dāng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，增加設(shè)備使用壽命，確保設(shè)備運(yùn)行的可靠性；調(diào)速是全自動(dòng)化，使用起來(lái)十分方便；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，利用集中管理等。缺點(diǎn)為：價(jià)格高昂，相較于其他給水設(shè)備整機(jī)費(fèi)用較高；對(duì)溫度、濕度、灰塵等工作環(huán)境要求比較高；容易受到外界電磁干擾，對(duì)機(jī)組的正常、穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。

1.4減壓分區(qū)給水

減壓分區(qū)給水就是借助減壓閥或是各個(gè)區(qū)的減壓水箱實(shí)施減壓。水泵把水直接送到最上層水箱，各個(gè)區(qū)各自設(shè)置水箱。上區(qū)水箱供水給下區(qū)水箱，借助水箱減壓；或是上區(qū)和下區(qū)間設(shè)置減壓閥，讓減壓閥代替水箱，發(fā)揮減壓作用。給下區(qū)供水的時(shí)候，要先經(jīng)過(guò)干管上的減壓閥，接著再進(jìn)入下區(qū)管網(wǎng)，依次序給下區(qū)供水。這種方式供水可靠性較好，設(shè)備及管道系統(tǒng)都比較簡(jiǎn)單，成本少，維修管理也很方便。

2高層建筑消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1消防水箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)

就高層建筑而言，消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)要遵循可靠、安全、經(jīng)濟(jì)的原則，在高層建筑頂部要安裝高位水箱；倘若在高層建筑頂部安裝水箱比較困難，或是對(duì)立面要求較高，就可以設(shè)置穩(wěn)壓水泵達(dá)到維持管網(wǎng)等水量及水壓的作用，但穩(wěn)壓水泵必須要做好相應(yīng)安全措施。如果是超高層建筑，就應(yīng)設(shè)置中間傳輸水箱，一般來(lái)說(shuō)，要根據(jù)有關(guān)法規(guī)定設(shè)計(jì)水箱容積（大于或等于60m3）和用水量（0.5-1h）[1]。

2.2消火栓的優(yōu)化設(shè)計(jì)

現(xiàn)目前，國(guó)內(nèi)登高消防車(chē)及消防云梯的工作高度通常是在50m以內(nèi)，所以高層建筑消防救火主要還是要依靠室內(nèi)外的消火栓，便于撲救及時(shí)、有效。在優(yōu)化設(shè)計(jì)消火栓的時(shí)候，先要結(jié)合有關(guān)公式和需水量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)消火栓的需求數(shù)量。此外，科學(xué)選擇消火栓供水方式，通常來(lái)說(shuō)有減壓閥分區(qū)供水系統(tǒng)與雙口水泵供水系統(tǒng)，這兩種供水系統(tǒng)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)消火栓的時(shí)候要結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)選擇。消火栓啟動(dòng)方式也應(yīng)著重考慮，確保在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候消火栓能第一時(shí)間啟動(dòng)，確保滅火速度和效果。

2.3自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)先要具備足夠的噴頭數(shù)量，確保在火勢(shì)大及蔓延速度快的時(shí)候自動(dòng)噴淋系統(tǒng)可以及時(shí)開(kāi)啟且有足夠的噴頭達(dá)到滅火目的。其次要注重薄弱部位的優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮薄弱部位的特殊性、電氣線路等因素，設(shè)置現(xiàn)代化的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，確保在火災(zāi)的時(shí)候能最大限度解救人員和物資。再次要重點(diǎn)考慮材料受腐蝕情況，避免系統(tǒng)噴頭因?yàn)槭芨g而被堵塞，影響撲救。材料抗低溫能力也很重要，避免管道及噴頭在低溫天氣時(shí)發(fā)生凍裂，影響火災(zāi)撲救。如上海大劇院在優(yōu)化設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)的時(shí)候，就綜合考慮了多方面因素，設(shè)計(jì)者結(jié)合最可能出現(xiàn)火災(zāi)以及最壞的情況需要的消防水量，將其作為劇院建筑自動(dòng)噴水設(shè)計(jì)流量，再利用不同噴頭、管網(wǎng)作用以及材質(zhì)展開(kāi)科學(xué)、合理的設(shè)置，創(chuàng)建了安全完善的大空間和大面積高層建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，在世界層面來(lái)說(shuō)都處于領(lǐng)先水平[2]。

2.4減壓泄壓方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

首先采取措施防止超壓情況出現(xiàn)，如使用合適水泵，結(jié)合水泵流量——揚(yáng)程曲線，判定各個(gè)水泵工作過(guò)程中的最佳工作壓力和能承受的最大壓力，恒壓變流量變頻調(diào)速水泵是最佳選擇，使用流量變化范圍也更廣[3]。其次強(qiáng)化整個(gè)消防給水系統(tǒng)承壓能力，確保在相應(yīng)情況下消防給水系統(tǒng)不會(huì)有超壓現(xiàn)象，將整個(gè)滅火過(guò)程壓力控制在允許范圍里。再次落實(shí)減壓和泄壓措施，當(dāng)工作壓力超壓的時(shí)候，可以第一時(shí)間將消防系統(tǒng)工作壓力降低到工作壓力的允許范圍內(nèi)，如安裝泄壓閥、安裝氣管閥、安裝安全閥。安裝穩(wěn)壓閥等。安裝減壓閥，通過(guò)減壓閥減壓給水就是借助減壓閥達(dá)到減壓目的，這類(lèi)供水方式適用于多個(gè)分區(qū)都使用一組屋頂水箱的情況，利用減壓閥供水給各個(gè)分區(qū)，最關(guān)鍵和最重要的就是減壓閥。

3結(jié)語(yǔ)

總結(jié)而言，高層建筑消防給水主要有四種方式，即高位水箱給水、氣壓罐給水、變頻泵無(wú)水箱給水和減壓分區(qū)給水。在優(yōu)化設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)的時(shí)候，不僅要緊密結(jié)合實(shí)際，還應(yīng)結(jié)合四種給水方式，確保優(yōu)化設(shè)計(jì)后的消防給水系統(tǒng)能充分、有效發(fā)揮撲救功效，確保撲救速度和效果，為人們生命財(cái)產(chǎn)安全提供堅(jiān)實(shí)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]張惠遠(yuǎn).高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及可靠性研究[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2012（05）：72-74.

[2]余傳林.高層建筑消防給水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（02）：59-62.

[3]曹楊.高層建筑給水系統(tǒng)的節(jié)能及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].西華大學(xué)，2010.