試析超高層民用建筑消防給水策略

蘇蔚

摘要：本文介紹了超高層建筑的理論定義，我們重點介紹了超高層民用建筑消防給水分區(qū)方式：一是消防水泵并聯(lián)分區(qū)給水方式，二是消防水泵、水箱串聯(lián)分區(qū)給水方式，三是一次加壓減壓給水方式。

Abstract： This paper introduces the definition of high-rise building， and focuses on the fire-fighting water supply zoning method for ultra-high-rise civil buildings： first， the fire-fighting pumps are connected in parallel to partition water supply； second， fire-fighting pumps and water tanks are connected in series， and the third is a pressurized decompression water supply method.

關(guān)鍵詞：超高層；民用建筑；消防給水策略

Key words： super high rise；civil building；fire water supply strategy

中圖分類號：TU976+.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0195-02

0 引言

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進程的加快，高樓大廈在城市中比比皆是。為此，建筑工藝的選擇需要注重于技術(shù)、藝術(shù)與創(chuàng)新的三者結(jié)合，來更好地推動現(xiàn)代都市的發(fā)展顯得尤為必要，因此，這也就使得當前的建筑物高度不斷提高。這在節(jié)省地表空間的同時也出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)，那就是進行建筑消防滅火有了更大的難度，其中以超高層建筑最為明顯，投資金額巨大、建筑功能非常復雜、建筑物內(nèi)人數(shù)眾多，在這種情況下，消防供水至關(guān)重要，只有消防供水符合標準才能在火災出現(xiàn)時保證火災被撲滅。

1 超高層建筑的理論定義

對超高層建筑進行消防設計研究，首要的事情就是要明確的知道超高層建筑的理論定義。

相關(guān)法律法規(guī)中規(guī)定超高層建筑定義：建筑高度超過100m時，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。

2 轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵的理論定義

在現(xiàn)有的理論定義中沒有轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵的概念。按字面意思，這二者一是為分區(qū)給水系統(tǒng)中設在避難層的中間水箱，另一個則是把水輸送到上區(qū)的加壓水泵。

3 超高層建筑消防系統(tǒng)的特點

①消防供水壓力的超壓是超高層建筑中一個常見的現(xiàn)象。為此，在認識消防供水壓力的時候，需要從設計入手來進行調(diào)整。由于建筑樓層很高，滅火時很容易出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定問題，尤其是在滅火初期，該問題更為突出。故《消防給水及消火栓系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50974-2014之中對壓力作出了基本規(guī)定“5.1.6消防水泵性能應滿足消防給水系統(tǒng)所需流量和壓力的要求；流量揚程性能曲線應無駝峰、無拐點的光滑曲線，零流量時的壓力不應超過設計壓力的140%，且不宜小于設計額定壓力的120%；”同時，“6.2分區(qū)供水，系統(tǒng)最高壓力大于2.40MPa時，消防給水系統(tǒng)應分區(qū)供水”，如果消防泵零流量時的壓力比2.4MPa小或是相等，那基本能夠推算出設計壓力要小于等于2.4MPa/140%=1.71MPa。此時要估算到底需要多大靜高，就要進行接力供水。如果消火栓口的壓力是0.35MPa，水頭損失是0.10MPa，地下室的層高是十米，這樣就能夠大致的估算出如果建筑高度大于一百一十六米（1.71-0.35-0.1-0.1=1.16）便需要進行接力供水，通過分區(qū)結(jié)合減壓穩(wěn)壓裝置防止消火栓給水系統(tǒng)超壓。

②大量的消防用水。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014）出臺，消火栓系統(tǒng)決定了室內(nèi)消防系統(tǒng)用水量，且消防用水量隨著建筑高度不同也呈現(xiàn)一定變化。一般來說，高層建筑室內(nèi)外消防用水量包括三部分：一是高級旅館等重要建筑：H<50m，60L/s；H≥50m，70L/s；二是醫(yī)院等公共建筑和高級住宅：H<50m，40L/s；H≥50m，50L/s；三是普通住宅：H<50m，25L/s；H≥50m，35L/s。若建筑高度大于一百米時，無論是室內(nèi)還是室外的消火栓用水量要實現(xiàn)大幅度提升?，F(xiàn)階段中國使用的大功率消防車是通過高強度水帶動室內(nèi)的消防管網(wǎng)供水，大多數(shù)城市的消防車最大供水高度是五十米左右，使用大功率消防車時高度大約為80米，當樓層高度超過80米的時候，消防車就難以通過水壓來說實現(xiàn)供水，因此，當消防水池內(nèi)的用水被使用完之后，超過80米的樓層消防用水就難以得到保障。雖然，有的消防車能夠?qū)⒐┧叨忍岣叩?00米以上，但是這樣的消防車數(shù)量較少。因此，超高層建筑的室外消火栓通常是用來撲滅小于八十米建筑物火災的用水量。不僅如此，同普通建筑相比，超高層建筑會產(chǎn)生更多的消防用水量。

4 超高層民用建筑消防給水分區(qū)方式

會對超高層民用建筑消防用水產(chǎn)生影響的因素是多種多樣的。例如，建筑物本身的高度、實際使用情況、二次污染、維護管理等等方面。消防用水系統(tǒng)的壓力差異會被分為常高亞與臨時高壓系統(tǒng)這兩種。其中，依據(jù)供水設備的不同，可分為重力供水與壓力供水；依據(jù)給水方式的不同，分為聯(lián)供水與并聯(lián)供水。這些系統(tǒng)可獨立運用，也可組合運用，通過組合運用的方式可將豐富整個供給系統(tǒng)類型。本文將通過對不同工程項目的結(jié)合運用，來對常見的四種消防給水方式進行區(qū)分討論。

4.1 消防水泵與水箱串聯(lián)的分區(qū)運用

選擇串聯(lián)加壓供水與并聯(lián)供水之間是存在差異之處的。串聯(lián)供水是將消防水池、低區(qū)消防泵與傳輸泵設置在地下室，利用轉(zhuǎn)輸水箱與高區(qū)設置的消防泵來進行中間層段的處理，而消防水箱與增壓穩(wěn)壓的設施一般設置在房屋的樓頂。地下消防水池能夠供給消防火災一次的供給用量。利用消防轉(zhuǎn)輸泵將水運輸?shù)街虚g的傳輸水箱，其容積大于60立方米。轉(zhuǎn)輸水箱可以滿足低區(qū)的平時用水和消防用水，同時，也能為高層區(qū)消防用水產(chǎn)生幫助。屋頂水箱的供水與網(wǎng)管的壓力維持靠地屋頂?shù)乃?，低區(qū)樓層出現(xiàn)火災的時候，可以利用地下室的消防泵滅火；高區(qū)樓層出現(xiàn)火災的時候，可以利用高區(qū)的消防泵組結(jié)合高區(qū)管網(wǎng)來進行供水。同時，整個地下的消防傳輸水泵也會為傳輸水箱提供供水。這樣的方式所帶有的優(yōu)點在于：每一個區(qū)域的供水壓力不高，因此可以選擇常規(guī)的閥門、管道與水泵，整個輸水系統(tǒng)較為穩(wěn)定，且能夠降低對運水用電量的消耗。同時，這樣的方式能夠?qū)崿F(xiàn)高度地提升。但是，選擇這樣的供水，需要留出足夠的面積來配置大容積的傳輸水箱，且需要儲備足夠的用水，繼而需要更大的建筑空間，會讓整個建筑的造價提升，也會讓整個管路系統(tǒng)更為復雜，控制系統(tǒng)更為繁瑣。但是，因為這種供水系統(tǒng)能夠達到較高的高度，因此，超過200米的高層建筑往往選擇這一方式進行供水。

4.2 消防水泵與水箱并聯(lián)分區(qū)供給

選擇這一方式進行供水的特點在于，在每一個分區(qū)都有單獨的消防水箱與水泵，且每個水泵的儲水量都會超過18立方米，當出現(xiàn)火災的時候，通過不同分區(qū)的高壓水箱與管網(wǎng)壓力能夠?qū)ο阑馂倪M行初步控制與處理。為此，需要對備用水泵進行配置，同時結(jié)合消防噴水自動化系統(tǒng)來進行消防火災的日常處理。選擇，這種方式，一般是將兩級并聯(lián)相集合，這個優(yōu)勢在于：供水穩(wěn)定性較高，且分區(qū)之間的影響較小，管道維護與管理工作更為方便，控制系統(tǒng)更為方便。這個系統(tǒng)的缺點在于：消防設備數(shù)量大，占地面積大，且投資成本與日常用電負荷大。但是，這樣的系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性是值得認可。例如，在某一建設項目中，其主樓選擇的是水泵并聯(lián)分區(qū)供給，這個建筑的地上樓層有四十一層、地下有兩層，建筑高度達一百八十八點五五米，共有六層、十二層和二十七這三個避難層，消防給水豎向有高低兩個獨立的分區(qū)。在這里面，從地下兩層到地上二十六是層低區(qū)，由二十七層到四十一層是高區(qū)。在地下二層設置了消防水池和低區(qū)、高區(qū)的消火栓泵組，高、低區(qū)高位消防水箱及消防增壓穩(wěn)壓設施分別設于27層避難層及42層屋頂設備房內(nèi)，平時及火災前期10min由高位消防水箱及消防增壓穩(wěn)壓設施供水并維持管網(wǎng)壓力，火災時，分別啟動各區(qū)消防主泵供水。

4.3 加壓減壓操作的一次處理

一次加壓減壓方式的運用，主要是通過在消防水池與主泵設置中進行調(diào)整運用，這將會讓整棟建筑的供水要求得到滿足。消防給水分為幾個區(qū)，除最高一個分區(qū)不設減壓閥外，剩下的所有區(qū)都要在給水主管上設置相應的減壓值，以確保減壓閥減壓供水，屋頂設置消防水箱及消防增壓穩(wěn)壓設施提供火災初期消防用水并維持平時管網(wǎng)壓力，室外在消防車供水壓力范圍內(nèi)的消防分區(qū)，分別設置消防水泵接合器。

5 結(jié)語

通過上述的研究分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)于超高層建筑的消防給水有這幾種方式：第一，如果建筑沒有避難層，可以通過減壓閥給水的方式。第二，如果建筑具備中間設備層，通常會使用串聯(lián)加壓的給水方式。第三，如果建筑高度大于二百五十米，通常會使用高位水箱重力的給水方式。

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