淺析重力供水消防系統(tǒng)在超高層建筑中的應(yīng)用

廖章斌

摘要：隨著新型城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，城市建筑數(shù)量和高度不斷刷新，涌現(xiàn)出一大批超高層建筑，而消防供水系統(tǒng)作為超高層建筑的系統(tǒng)組成部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)乎建筑使用群體生命財(cái)產(chǎn)安全，應(yīng)提高對系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的重視程度。文章從實(shí)踐角度出發(fā)，對重力供水消防系統(tǒng)在超高層建筑中的應(yīng)用進(jìn)行全面解讀，在有效掌握重力供水消防系統(tǒng)應(yīng)用原理的基礎(chǔ)之上，以應(yīng)用實(shí)踐為研究手段深入分析系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，堅(jiān)決預(yù)防和遏制超高層建筑火災(zāi)事故發(fā)生，有效保證超高層建筑的消防安全。

關(guān)鍵詞：重力供水;消防系統(tǒng);超高層建筑;應(yīng)用

1 重力供水消防系統(tǒng)的原理

從原理學(xué)角度來看，重力供水消防系統(tǒng)的運(yùn)行得益于水體的重力勢能做功。目前國內(nèi)外所采用的重力供水消防系統(tǒng)中包括底座、水泵等都是其結(jié)構(gòu)的重要組成部分，不同于其他結(jié)構(gòu)的是重力供水消防系統(tǒng)底座設(shè)有儲水槽，出水口和進(jìn)水口分設(shè)于儲水槽兩側(cè)，重力式活塞被安裝至儲水槽上方，以專門的供水泵與進(jìn)水口相連。供水泵以進(jìn)水口為傳送介質(zhì)，負(fù)責(zé)與儲水槽的運(yùn)輸工作，途徑出水口為超高層建筑輸送水資源。在進(jìn)水口和水泵兩者之間設(shè)置有單向截止閥，供水時(shí)水泵加壓，在壓力的作用下水將通過儲水槽流入出水口，終點(diǎn)是位于建筑的供水系統(tǒng)。但是當(dāng)供水量大于所需水量時(shí)，水壓將重力式活塞體頂起，當(dāng)上移到上止點(diǎn)時(shí)，則水泵停止轉(zhuǎn)動。此時(shí)，儲水槽內(nèi)的水在活塞體重力的作用下繼續(xù)供水，當(dāng)活塞體下移到下止點(diǎn)時(shí)，水泵自動啟開。重復(fù)上述步驟，則供水系統(tǒng)可連續(xù)不斷地向超高層建筑的用戶提供水源。

2 水泵抽水向水池供水的蓄水方法

相較于普通層高建筑，超高層建筑中單純依靠自來水水壓難以將水輸送至頂層蓄水池，介于此情況，在超高層建筑供水系統(tǒng)采用加壓原理進(jìn)行抽水，確保高層用戶正常用水，通常情況下，在加壓水泵應(yīng)用過程中應(yīng)避免其與供水管的直接連接，若堅(jiān)持以此為供水依據(jù)，需活動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的批準(zhǔn)。加壓水泵的應(yīng)用要求之所以嚴(yán)格是由于其在實(shí)際運(yùn)行前期將管網(wǎng)內(nèi)水壓抽至最低標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無法為周圍用戶提供充足用水，嚴(yán)重時(shí)極有可能加重供水管道內(nèi)空氣含量。另外，若管道淺埋過程中受外界因素影響發(fā)生滲漏現(xiàn)象，為污水進(jìn)入管道內(nèi)提供了可乘之機(jī)，在某種程度上導(dǎo)致供水質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。在超高層建筑中若需要通過加壓水泵才能完成高層供水任務(wù)時(shí)，需在位于建筑本體供水管位置多設(shè)置一個(gè)蓄水池。將超高層建筑中加壓水的進(jìn)水口與蓄水池的出水口相連，如此一來，需在超高層建筑中建設(shè)兩個(gè)蓄水池以確保供水系統(tǒng)有效運(yùn)行。但從整體來看，這種系統(tǒng)建設(shè)方法無形中增加了超高層供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)的成本，且供水質(zhì)量與直供水質(zhì)量相比差異明顯，建筑用戶用水質(zhì)量難以得到有效保障。因此，為確保整個(gè)超高層建筑正常用水，應(yīng)在結(jié)合建筑實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，增設(shè)一套備用水泵，當(dāng)運(yùn)行水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵作為替補(bǔ)運(yùn)行，從而避免供水系統(tǒng)因水泵故障而導(dǎo)致的斷水現(xiàn)象。

3 重力供水消防系統(tǒng)的優(yōu)劣

重力供水消防系統(tǒng)在具體供水方式上主要以高位水箱重力供水為主，通常，在靜水壓水柱達(dá)到80m時(shí)，高位水箱與社減壓閥產(chǎn)生交集，這種運(yùn)行機(jī)制有助于超高層建筑分區(qū)供水的有效實(shí)現(xiàn)。對于建筑本身而言，不僅使得整個(gè)供水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性及穩(wěn)定性，且在建筑處于斷電狀態(tài)下時(shí)，依然能夠保持高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，相較于傳統(tǒng)加壓供水消防系統(tǒng)，重力供水消防系統(tǒng)在運(yùn)行質(zhì)量及效果方面有著明顯優(yōu)勢，具體如下：

第一，當(dāng)超高層建筑發(fā)生突發(fā)性斷電、停電現(xiàn)象時(shí)，重力供水消防系統(tǒng)仍能夠源源不斷的為用戶進(jìn)行水供應(yīng)，可有效規(guī)避因用電故障所導(dǎo)致的停水現(xiàn)象;

第二，傳統(tǒng)供水系統(tǒng)缺乏傳輸水箱，其體積龐大，維修技術(shù)復(fù)雜，而重力供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)維修起來較為方便，管理難度不大，設(shè)備整體運(yùn)行機(jī)制通俗易懂，有助于超高層建筑利用率的全面優(yōu)化與改善;

第三，在重力供水消防系統(tǒng)中，無論是消防泵還是生活泵均可用于消防工作，區(qū)別于普通消防系統(tǒng)，重力供水消防系統(tǒng)在消防安全性及實(shí)效性方面有著雙重保障。但整體上來看，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)濟(jì)性及效益性不明顯，尚未在國內(nèi)各大建筑工程中廣泛推廣與普及;

第四，在重力供水消防運(yùn)行時(shí)，由于建筑樓層在高度上的不一致性，導(dǎo)致其所需供水壓力也不盡相同，一般情況下，低樓層用戶用水壓力較大，隨著樓層高度的不斷增加，供水壓力逐漸減小。因此，將重力供水系統(tǒng)應(yīng)用于10層以上建筑時(shí)，則需在其以下樓層加裝減壓裝置，確保水壓所處壓力范圍的合理性及規(guī)范性，避免因水壓過大而導(dǎo)致的用戶配水裝置損壞等問題。此外，水池中必須有一個(gè)通氣孔，使蓄水池內(nèi)的空氣壓力與大氣壓力相等，這就使這種供水系統(tǒng)不能在全密閉的管路中進(jìn)行，水的質(zhì)量比直供水差些，因此國家規(guī)定采用重力供水方式時(shí)，要定期清洗水池。

4 重力供水消防系統(tǒng)的應(yīng)用

當(dāng)前階段，重力供水消防系統(tǒng)在我國的應(yīng)用尚未達(dá)到普及程度，在部分發(fā)達(dá)城市的超高層建筑中較為常見，其中作為典型的應(yīng)用案例當(dāng)屬廣州市廣州塔，是重力供水消防系統(tǒng)的應(yīng)用先驅(qū)，建筑物總高大于438m，水塔設(shè)置于建筑的第85層位置，通過鋼管管道與塔頂連接，與消防水管相通后管道方向?qū)Ｖ料乱粯菍?。整個(gè)建筑水塔數(shù)量為2 個(gè)，與其他部分共同組成重力供水消防系統(tǒng)，從建設(shè)結(jié)構(gòu)來看，水塔主體以鋼筋混凝土澆筑而成，可達(dá)到540噸的蓄水總量。廣州塔重力供水消防系統(tǒng)可在建筑物發(fā)生火災(zāi)斷電的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備仍可獨(dú)立運(yùn)行，在自身重力作用下水塔內(nèi)的水可自行抵達(dá)各消防水管。

此外，重力供水系統(tǒng)在供電系統(tǒng)中所采用線路為具有特殊性質(zhì)的電路檢測系統(tǒng)，不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)督供電線路通電情況，且在某種程度上有助于供電線路高溫預(yù)警。在該系統(tǒng)中，城市管網(wǎng)中的水通過水泵抵達(dá)建筑物高位水箱，并通過自身重力均勻分配至各給水管網(wǎng)。為了均衡水壓，在豎向主干管上配有減壓閥。將現(xiàn)場控制器DDC應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)施檢測高水位水箱，一旦水位發(fā)生超標(biāo)現(xiàn)象系統(tǒng)將自動發(fā)出警報(bào)，現(xiàn)場工作人員可通過與水箱水位實(shí)際情況，決定是否開啟或者停止水泵。對水泵壓差進(jìn)行全過程檢測，掌握系統(tǒng)最新工作狀態(tài)。此外，當(dāng)水泵受外界環(huán)境因素或者自身機(jī)制影響產(chǎn)生嚴(yán)重故障時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行及時(shí)更換，啟用備用水泵。從重力供水系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用情況來看，其在供水過程中的壓力整體趨于穩(wěn)定，大部分水可長期儲存于專門的水箱，有著極為可靠、安全、高效的供水，但唯一不足在于水箱自身所帶來符合量嚴(yán)重威脅建筑體的穩(wěn)固性。

結(jié)語

綜上所述，重力供水消防系統(tǒng)在超高層建筑中應(yīng)用有著較高的合理性，從另一角度來看，在超高層建筑中引入重力供水消防系統(tǒng)所要面臨的是各種各樣的挑戰(zhàn)與基于。一方面，系統(tǒng)的應(yīng)用無形中增加了對建筑設(shè)計(jì)人員的技能要求;另一方面，重力供水消防系統(tǒng)對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到了良好的推動作用，為建筑消防系統(tǒng)發(fā)展開辟了新的道路。重力供水消防的應(yīng)用確定了超高層建筑消防系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)參數(shù)，為超高層建筑等典型工程消防系統(tǒng)工程提供了技術(shù)支撐，預(yù)示著國內(nèi)消防事業(yè)邁上了新臺階。

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