基于高層建筑消防給水系統(tǒng)應(yīng)用探討

唐奕彥 杜金蔓

摘要：高層消防給水系統(tǒng)是重要的消防安全設(shè)施，本文從高層消防給水系統(tǒng)給水方式、泄壓及超壓及系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面進行分析，利用對自動噴水滅火和消火栓系統(tǒng)的論述來探討系統(tǒng)中存在的問題并指出相應(yīng)的對策。

關(guān)鍵詞：高層建筑；消防給水；消防栓；泄壓；水箱

研究消防給水系統(tǒng)能夠?qū)M一步認(rèn)識高層消防滅火系統(tǒng)中給水、供水系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，以實現(xiàn)高層建筑消防安全給水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化[1]。本文從高層建筑消防供水方式入手來分析其給水系統(tǒng)，以期為高層建筑消防給水系統(tǒng)的安全性和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供參考。

1 高層建筑消防供水方式

高層建筑消防供水方式主要有供水池供水、消防專用水泵組、氣壓罐及自動調(diào)速變頻恒壓供水等方式。其中，供水池供水主要在高層建筑屋頂不構(gòu)建大容量的消防專用水池，在火災(zāi)發(fā)生時利用加壓水泵將消防用水一次性地輸入消防用水池中，一旦發(fā)生火災(zāi)，就能夠利用消防池中大量的水以重力供水方式供水[2]。消防水泵組供水是高層建筑消防給水中常用的供水方式，此方式主要由消防泵房、專用水泵及消防專用水池等組成，且設(shè)置在室外或高層建筑底層，高層建筑屋頂設(shè)置有小容量供水箱，常同生活供水公用，但消防用水應(yīng)達到10分鐘的供水要求。火災(zāi)初期，啟動高層建筑屋頂?shù)男∷鋵嵤缁穑瑫r啟動消防專用水泵組，向消防管網(wǎng)中輸入消防專用水，使其充分到達火災(zāi)樓層滅火。

氣壓罐供水不需要設(shè)置高位消防供水箱，直接利用氣壓罐促使消防供水管網(wǎng)長期處于高壓狀態(tài)。但其電力系統(tǒng)需要增設(shè)柴油發(fā)電機或設(shè)置成兩路電源，以確保消防用水的可靠性和安全性。

調(diào)速變頻恒壓供水方式的節(jié)能效果較好，其原理主要是利用自動調(diào)速變頻恒壓技術(shù)來實現(xiàn)供水，對供水管網(wǎng)壓力嚴(yán)格檢查，科學(xué)操控水泵轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的恒壓。該供水系統(tǒng)設(shè)置兩個消防主泵，一用一備，另配自動調(diào)頻泵，水壓變化大時自動啟動主泵，變化小時啟動調(diào)頻泵，以防止水泵長期放置而發(fā)生銹蝕，進而增加了消防安全的穩(wěn)定性和可靠性。

2 高層建筑消防供水系統(tǒng)的泄壓及超壓問題

自動噴水滅火系統(tǒng)中減壓、泄壓較為常見，利用泄壓、減壓手段能夠使給水更加均衡及保持作用面積的水壓較為穩(wěn)定。常用的泄壓、減壓措施主要有兩點，以是自動滅火系統(tǒng)的布置應(yīng)科學(xué)合理，配水支管上不應(yīng)布置噴頭，且要按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對管網(wǎng)給下壓力進行適當(dāng)減??；二是消防泵的選用，應(yīng)選用消防功能全面的水泵，以靈活操控壓力[3]。此外，也可應(yīng)用相應(yīng)的穩(wěn)壓、泄壓方法來保護管網(wǎng)在超壓下不被損壞。

供水超壓則指給水系統(tǒng)內(nèi)部壓力超過了其工作時的壓力限定值，從而對系統(tǒng)附件、管道產(chǎn)生破壞作用，致使其不能均衡給水，給消防滅火效率帶來直接影響，導(dǎo)致消防系統(tǒng)不能正常發(fā)揮作用。超壓問題是高層建筑消防供水系統(tǒng)中常見的問題，必須對其重視和采取相應(yīng)的安全措施。導(dǎo)致高層建筑消防供水系統(tǒng)產(chǎn)生超壓的原因主要有以下幾點：

豎向分區(qū)不夠合理：高層建筑消防系統(tǒng)中，管網(wǎng)采取豎向分區(qū)給水難以滿足分區(qū)工作壓力標(biāo)準(zhǔn)。

末端出水量不足：火災(zāi)發(fā)生初期，響應(yīng)系統(tǒng)噴頭位于自動噴水滅火系統(tǒng)的終端，一般動作噴頭僅有1到3個，其運行系統(tǒng)的出水量不足，消防水泵的選取是依據(jù)設(shè)計流量標(biāo)準(zhǔn)進行的，其流量及揚程曲線呈陡直狀，給水系統(tǒng)流量不足會影響加壓泵，兩者會產(chǎn)生數(shù)倍的差距。若在流量不足的情況下加壓泵啟動工作，就會使加壓泵的揚程迅速提高，造成自動噴水滅火系統(tǒng)形成超壓。

超壓水泵接合器：給水分區(qū)為豎向時，上下分區(qū)共用一個水泵接合器時，會因上下去止回閥和串區(qū)嚴(yán)密性不足而造成下區(qū)超壓。

消防泵的水錘現(xiàn)象：在故障或停電時，消防泵突然停轉(zhuǎn)會產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，這種水錘現(xiàn)象會導(dǎo)致超壓。

3 高層消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及技術(shù)分析

3.1 高層消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性

給水系統(tǒng)的穩(wěn)定選哪個主要指在限定條件下，高層建筑消防給水系統(tǒng)可以對各項工作進行順利實現(xiàn)，這種可靠性和穩(wěn)定性直接影響著高層建筑消防的安全性。研究和分析其穩(wěn)定性和可靠性，必須對高層消防給水系統(tǒng)的失效方式、系統(tǒng)能夠進行認(rèn)真分析，并編制精確框架圖。研究分析消防給水系統(tǒng)中系統(tǒng)同單元間、模型等可靠性函數(shù)關(guān)系，通過多次反復(fù)試驗來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，進而明確單元組合產(chǎn)生的符合體系的穩(wěn)定性和可靠性。同時能夠?qū)Ψ莾洹?、?fù)雜儲備等系統(tǒng)進行詳細(xì)劃分，也可將其劃分為非工作儲備及工作儲備系統(tǒng)[4]。消防給水系統(tǒng)必須嚴(yán)格嚴(yán)重標(biāo)準(zhǔn)、要求進行供水，必須在保障率充分的情況下供水，因而其系統(tǒng)儲備應(yīng)采取負(fù)債儲備系統(tǒng)。工作儲備中應(yīng)將其分為混聯(lián)系統(tǒng)。

此外，計算消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性時，各個單元功能間的關(guān)系直接決定著消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，各單元的可靠度組合就是消防給水系統(tǒng)的可靠度。

3.2 技術(shù)分析

高層建筑消防給水系統(tǒng)的技術(shù)主要涉及到室內(nèi)消火栓系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。消火栓的設(shè)計要按照高層建筑平面圖來設(shè)計消火栓管網(wǎng)平面圖，并以此來確定消火栓的最不利點，計算最不利點管路耗損水頭和管路壓力，進而計算系統(tǒng)需要的整體壓力，以此來選擇消防水泵和確定消防栓的安裝量。同時，計算消防栓間距并確保2股水槍充實水柱都等到達標(biāo)準(zhǔn)，單排布置消火栓時應(yīng)確保2股水柱能同時到達室內(nèi)任何位置。消防水箱儲水量應(yīng)滿足初期火災(zāi)撲救10分鐘的用水量。當(dāng)用水量不足25L/s時水箱儲水量需超過12m3，當(dāng)其超過25L/s時則應(yīng)大于18立方米。

設(shè)計自動噴水滅火系統(tǒng)時應(yīng)按照噴頭流量系數(shù)、工作壓力來計算噴頭流量，其理論流量可按照其作用面積及設(shè)計強度來計算，設(shè)計流量應(yīng)按照各噴頭最不利點的作用面積內(nèi)數(shù)量、及其形成的節(jié)點流量來計算。給水系統(tǒng)的水壓需求則應(yīng)按照管道阻力損失、最不利點工作壓力、噴頭及消防水池最低水位等來計算。

總之，高層建筑消防給水系統(tǒng)中給水形式和泄壓、超壓問題為其常見的問題，應(yīng)根據(jù)高層建筑實際來設(shè)計消防給水系統(tǒng)和解決其系統(tǒng)中存在的問題。

參考文獻：

[1]陳燁.超高層建筑消防給水系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計探討[J].山西建筑，2016，（07）：140141.

[2]李曉峰，師前進.多棟超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計探討[J].中國給水排水，2015，（06）：3941.

[3]黎承.超高層建筑消防供水系統(tǒng)設(shè)計探析[J].給水排水，2014，（06）：5861.

[4]張建平.穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)在超高層建筑中的應(yīng)用[J].武警學(xué)院學(xué)報，2014，（04）：3538.