高層建筑工程消防給水系統(tǒng)研究

陳俊杰

（南昌市公安消防支隊(duì)， 江西 南昌 330100）

高層建筑工程消防給水系統(tǒng)研究

陳俊杰

（南昌市公安消防支隊(duì)， 江西 南昌 330100）

本文主要對(duì)高層建筑工程消防供水方式、消防給水系統(tǒng)超壓與泄壓、消防給水系統(tǒng)可靠性等方面進(jìn)行總結(jié)分析，通過對(duì)高層建筑工程的消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)分析，有針對(duì)性的提出高層建筑工程消防給水系統(tǒng)存在問題的解決措施。

高層建筑工程；消防給水系統(tǒng)；消火栓

0 引言

本文主要對(duì)高層建筑工程消防給水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)存在的問題進(jìn)行總結(jié)分析，針對(duì)存在的問題提出一些措施，期望高層建筑工程消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠更加符合有關(guān)規(guī)范的要求。

1 高層建筑工程的供水方式

1.1 消防水池

消防水池式供水的基本做法是在建筑物的屋頂處安放消防水池，利用水泵加壓的方式，將消防用水預(yù)先儲(chǔ)存與屋頂處的消防水池內(nèi)。一旦高層建筑工程出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，可以利用建筑屋頂消防水池的水作為消防用水使用。

1.2 專用消防水泵

通常情況下，高層建筑工程消防給水系統(tǒng)均使用的是專用消防水泵組供水方式，此供水方式主要是在建筑工程的底層或者是在建筑物的室外，專門設(shè)置消防水池、專用消防水泵和泵房，在高層建筑工程的屋頂設(shè)置小容量水箱，日常條件下，與生活用水共用，但是要滿足規(guī)范中對(duì)于消防用水的時(shí)間要求（10min）。

1.3 消防氣壓罐

消防氣壓罐消防供水方式和前兩種方式有所區(qū)別，最大的不同就是不需要設(shè)置水箱，選擇使用氣壓罐對(duì)整個(gè)消防管網(wǎng)進(jìn)行加壓，使得管網(wǎng)的壓力值保持在高壓的狀態(tài)。一旦出現(xiàn)火災(zāi)的情況，則可以將消防水池的水迅速輸送至火場(chǎng)。但是此供水方式必須增設(shè)備用消防電源或加裝柴油發(fā)電機(jī)，形成“一用一備”的有效電力保障。

1.4 變頻恒壓供水

變頻恒壓供水是一種比較節(jié)能的消防供水方式。該供水方式主要是通過自動(dòng)式調(diào)速變頻恒壓技術(shù)，對(duì)消防管網(wǎng)的壓力進(jìn)行常態(tài)化檢測(cè)，通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果的測(cè)算，反饋至水泵，對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，最終使得消防管網(wǎng)達(dá)到恒壓的狀態(tài)。這種消防供水方式的最大特點(diǎn)是設(shè)置了一用一備的消防泵，此外另設(shè)一臺(tái)全自動(dòng)調(diào)頻泵，當(dāng)消防管網(wǎng)的水壓出現(xiàn)微小變化的時(shí)候，則啟動(dòng)調(diào)頻泵對(duì)消防管網(wǎng)的水壓力進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)消防管網(wǎng)的水壓力出現(xiàn)較大幅度變化的時(shí)候，則啟動(dòng)主消防泵。這樣操作的優(yōu)點(diǎn)是克服了由于長時(shí)間放置，可能導(dǎo)致的水泵銹蝕問題，全面提升了消防設(shè)施的安全使用可靠度。

2 高層建筑工程消防給水超壓與泄壓

2.1 給水超壓

給水超壓的概念是消防供水系統(tǒng)內(nèi)部的水壓力超出了工作水壓力的額定壓力值，導(dǎo)致消防管網(wǎng)及其他消防設(shè)施發(fā)生破壞的情況，進(jìn)而出現(xiàn)給水不平衡的問題，最終導(dǎo)致消防給水系統(tǒng)無法正常工作。在高層建筑工程消防給水系統(tǒng)中，給水超壓?jiǎn)栴}的現(xiàn)象時(shí)常會(huì)發(fā)生，必須對(duì)這個(gè)問題予以重視。引起給水超壓現(xiàn)象的主要原因有下列幾點(diǎn)。

1、消防管網(wǎng)的末端的出水量通常比較小。建筑物內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)的初期，最先對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的就是消防噴頭，然而消防噴頭又處于管網(wǎng)的末端，而且正在工作的消防噴頭的數(shù)量不多，所以，整個(gè)消防給水系統(tǒng)的水流量非常小，此時(shí)消防水泵的流量-揚(yáng)程曲線比較陡，小流量反過來會(huì)對(duì)消防泵產(chǎn)生負(fù)面影響，會(huì)導(dǎo)致水泵壓力與末端水壓力出現(xiàn)數(shù)倍的差異。在這樣的情況之下，消防水泵開始啟動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致消防泵揚(yáng)程快速上升，繼而導(dǎo)致自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)發(fā)生超壓現(xiàn)象。

2、豎向分區(qū)設(shè)置不合理。對(duì)于建筑高度比較高的建筑而言，整個(gè)消防管網(wǎng)的豎向分區(qū)給水系統(tǒng)，對(duì)于管網(wǎng)工作壓力的設(shè)計(jì)沒有達(dá)到分區(qū)的要求。

3、因?yàn)橄到y(tǒng)停電或設(shè)備故障，導(dǎo)致消防水泵突然停止工作而出現(xiàn)水錘現(xiàn)象。

4、超壓水泵接合器。使用一個(gè)水泵接合器對(duì)豎向系統(tǒng)給水分區(qū)的上、下區(qū)進(jìn)行連接的情況下，一旦上、下區(qū)發(fā)生串壓的現(xiàn)象或者是止回閥出現(xiàn)密封不良的情況，這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致給水分區(qū)的下區(qū)出現(xiàn)超壓的現(xiàn)象。

2.2 給水系統(tǒng)的減壓及泄壓舉措

消防系統(tǒng)的自動(dòng)噴水系統(tǒng)中超壓現(xiàn)象是比較常見的，所以要采取減壓或泄壓措施，使得自動(dòng)噴水系統(tǒng)在有效噴灑面積內(nèi)可以獲得穩(wěn)定的水壓力。

1、自動(dòng)噴水系統(tǒng)的設(shè)置要合理，消防噴頭應(yīng)當(dāng)盡量避免設(shè)置于配水支管上，對(duì)于管網(wǎng)給水壓力要予以適當(dāng)降低。

2、消防水泵的選用應(yīng)該盡可能選擇功能全面的水泵，以此對(duì)系統(tǒng)的給水壓力進(jìn)行靈活控制，而且要采取相應(yīng)的措施，保障系統(tǒng)超壓不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不良影響。

3 高層建筑工程消防給水系統(tǒng)可靠性

高層建筑工程消防給水系統(tǒng)可靠性的含義是預(yù)設(shè)火災(zāi)或者日常工作條件下，給水系統(tǒng)能夠滿足相關(guān)的工作使用需求。

3.1 繪制消防給水系統(tǒng)的可靠性結(jié)構(gòu)框圖

研究消防給水系統(tǒng)的可靠性，首先要對(duì)消防給水系統(tǒng)的功能、失效模式進(jìn)行梳理和總結(jié)，繪制準(zhǔn)確的可靠性結(jié)構(gòu)框圖。通過試驗(yàn)的方式，對(duì)系統(tǒng)的單元可靠度進(jìn)行確定，以此研究消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型、系統(tǒng)與單元之間的可靠度函數(shù)關(guān)系。消防給水系統(tǒng)由于對(duì)供水的標(biāo)準(zhǔn)比較高，一定要有足夠的保障率，所以要采取復(fù)雜儲(chǔ)備系統(tǒng)。

3.2 計(jì)算消防給水系統(tǒng)可靠性

各個(gè)單元功能關(guān)系決定了消防給水系統(tǒng)的可靠性，其系統(tǒng)可靠度的產(chǎn)生也就是各個(gè)單元可靠度的組合。

4 高層建筑工程消防給水技術(shù)分析

4.1 室內(nèi)消防栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、室內(nèi)消防栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

首先，根據(jù)高層建筑工程的建筑結(jié)構(gòu)平面布置圖，對(duì)消防栓給水系統(tǒng)管網(wǎng)進(jìn)行平面設(shè)計(jì)。其次，按照規(guī)范的參數(shù)要求，確立消火栓的最不利點(diǎn)的位置，計(jì)算出消防栓的管路壓力以及對(duì)最不利管路損耗的水頭壓力。第三，根據(jù)管路壓力及水頭壓力，確定整個(gè)消防栓給水系統(tǒng)的壓力值。最后，根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果及有關(guān)規(guī)范要求，選擇適宜的消防水泵，進(jìn)而確定消防栓的使用數(shù)量。

2、消防栓布設(shè)

必須經(jīng)過計(jì)算得出消防栓之間的合理間距，之后再進(jìn)行消防栓的設(shè)置，而且要確保處于同一樓層的消防栓 2股水槍在該樓層均滿足規(guī)范的要求。按照相關(guān)規(guī)范的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于高層建筑而言，其建筑主體結(jié)構(gòu)的消防栓安裝距離必須小于30米，其建筑附屬結(jié)構(gòu)的消防栓安裝距離必須小于50米。

3、消防水箱

消防水箱必須備有足夠的消防用水，以滿足高層建筑發(fā)生火災(zāi)的初期消防用水需求。室內(nèi)消防用水量小于25L/s的情況下，按照規(guī)范要求，通過計(jì)算可以得知，此時(shí)消防水箱水量必須大于12m2；如果消防系統(tǒng)的室內(nèi)消防用水量高于25L/s的時(shí)候，通過計(jì)算可以得知，此時(shí)消防水箱水量必須大于18m2。

4.2 高層建筑工程自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、消防噴頭水流量的設(shè)計(jì)值，應(yīng)根據(jù)消防噴頭工作壓力及流量系數(shù)等共同確定。

2、消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量應(yīng)當(dāng)依據(jù)每個(gè)消防噴頭在最不利點(diǎn)噴灑面積中所形成的節(jié)點(diǎn)流量、消防噴頭在最不利點(diǎn)噴灑面積中的數(shù)量計(jì)算而定。按照這些參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算，主要是是因?yàn)橄绹婎^都是處在不同的消防管網(wǎng)位置，每個(gè)消防噴頭的工作壓力都有所差異，導(dǎo)致消防噴頭的理論噴水量和實(shí)際工作噴水量不一致。因此，可以在理論計(jì)算值的基礎(chǔ)上，上調(diào)1.3-1.5倍，以此計(jì)算自動(dòng)噴水系統(tǒng)的秒流量。

3、消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水壓力應(yīng)該依據(jù)消防給水管道沿程及局部的阻力損失值、消防噴頭處于最不利點(diǎn)位置的使用壓力、最不利點(diǎn)位置處安裝的消防噴頭數(shù)量以及消防水池最低水位等參數(shù)共同計(jì)算而來的。

5 結(jié)語

本文主要對(duì)高層建筑消防給水方式、消防給水系統(tǒng)超壓和泄壓等方面的問題進(jìn)行總結(jié)分析。針對(duì)這些存在的問題，提出了針對(duì)性的解決措施。

[1]司戈.中國高層建筑火災(zāi)[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010, 29(10)：863-870.

[2]張全靈，謝冠文.對(duì)我國消防科研體系建設(shè)的認(rèn)識(shí)和建議[J].消防科學(xué)與技術(shù),2008,27(3)：223-227.

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1007-6344（2017）09-0332-01