【摘要】本文對(duì)高層建筑消防給水方式、系統(tǒng)布置及超壓?jiǎn)栴}，提出了應(yīng)對(duì)策略和可靠性研究措施，旨在為消防設(shè)計(jì)部門提供價(jià)值性資料。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；消防給水；超壓；可靠性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市用地的日趨緊張，高層建筑的興建已成為城市居民建筑發(fā)展的趨向所在。高層民用建筑由于火勢(shì)蔓延迅速、撲救難度大、火災(zāi)隱患多、事故后果嚴(yán)重，且受到消防車水泵壓力和水帶的耐壓強(qiáng)度等限制，一般不能直接利用消防車從室外消防水源抽水送到高層部分進(jìn)行撲救，而主要依靠自身的消防給水系統(tǒng)來(lái)?yè)渚然馂?zāi)。因此，高層建筑的消防給水系統(tǒng)就顯得尤為重要。

1.高層建筑的消防給水系統(tǒng)

1.1消防給水方式。

1.1.1消防水泵、高位水箱、消防水池合用的供水形式。這種供水方式是高層建筑消防給水系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種方式，它是采用將高位消防水箱置于高層建筑的屋頂上，將消防水池和水泵房設(shè)置在建筑物的底層或室外的一種消防給水模式。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由高位水箱提供前10min的消防用水量，消防水泵啟動(dòng)，將消防水池中的水提升并輸送至給水管網(wǎng)，完成滅火任務(wù)。該給水方式是從高層建筑物的高度和分區(qū)角度出發(fā)，分成一次性加壓供水、分區(qū)串聯(lián)加壓供水和分區(qū)并聯(lián)加壓供水三種。其中一次性加壓供水方式多應(yīng)用于無(wú)需分區(qū)直接給水的高層建筑物，對(duì)建筑物的高度要求在50m以下，當(dāng)建筑物高度超出50m或者有分區(qū)減壓供水需求的，則需要采用分區(qū)串聯(lián)加壓供水和分區(qū)并聯(lián)加壓供水方式。分區(qū)并聯(lián)加壓供水，各分區(qū)為獨(dú)立的給水系統(tǒng)，供水安全可靠，分區(qū)水箱容積較小，水泵集中布置，方便了管理與維護(hù)，但對(duì)于消防管材方面要求較高；分區(qū)串聯(lián)加壓供水，各分區(qū)供水相互聯(lián)系，下區(qū)供水出現(xiàn)故障時(shí)，上面的分區(qū)也將受到影響，供水安全性較差，水泵也是分散布置，維修管理不方便，但整個(gè)系統(tǒng)管道壓力較小，管道維修較少。

1.1.2區(qū)域集中的高壓（或臨時(shí)高壓）消防供水方式，即兩幢或兩幢以上高層建筑共用一個(gè)泵房的的消防給水系統(tǒng)。對(duì)于一棟單獨(dú)的高層住宅樓而言，消防給水系統(tǒng)組件消防水泵和高位水箱是不可缺少的。但對(duì)于由多棟高層建筑組成的小區(qū)，如果在每棟建筑上都設(shè)置高位水箱和消防水泵，這不僅大大提高了工程造價(jià)，同時(shí)還給小區(qū)物業(yè)管理部門增加了多余的工作量。為了解決這個(gè)難題，提出了在小區(qū)內(nèi)設(shè)置集中消防供水系統(tǒng)。因?yàn)橥粋€(gè)小區(qū)內(nèi)的多棟高層建筑同時(shí)發(fā)生火災(zāi)的可能性較小，可以認(rèn)為同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)為一次，從設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)節(jié)省的角度出發(fā)，從消防水泵引出多條出水管，分別與小區(qū)內(nèi)各棟樓的供水管網(wǎng)相連接，相當(dāng)于每棟樓都設(shè)有消防水泵，只不過(guò)在供水距離上存在了差別，但并不影響對(duì)建筑的消防供水能力。只是這種方式要求消防管網(wǎng)設(shè)計(jì)成環(huán)狀，以達(dá)到供水的安全可靠。

1.1.3加壓給水方式。目前常用的加壓給水方式有氣壓罐給水和二次加壓兩種。氣壓罐給水方式是在考慮到高位水箱的高位擺放以及影響建筑美觀與結(jié)構(gòu)承重問(wèn)題上提出的，這種密封可靠的消防給水方式很受用戶的青睞。它的運(yùn)行機(jī)理是：運(yùn)用氣壓罐將水加壓后，輸送到消防給水管道內(nèi)，以滿足各個(gè)消防設(shè)備用水需求，當(dāng)達(dá)到一定的壓力時(shí)，多余的水會(huì)進(jìn)入氣壓罐，此時(shí)，水泵以及自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，當(dāng)消防管道內(nèi)水壓小于規(guī)定的水壓值時(shí)，氣壓罐將自動(dòng)啟動(dòng)，并向消防給水管網(wǎng)及時(shí)給水。但是氣壓罐的應(yīng)用，需要與之配套的水泵和自動(dòng)控制系統(tǒng)的參與，使得消防給水的成本大幅度增加。二次加壓方式，是為了應(yīng)對(duì)多層建筑的集群布置管理的形式，當(dāng)單獨(dú)的某個(gè)氣壓罐無(wú)法滿足水壓要求時(shí)，需要對(duì)氣壓罐內(nèi)的水進(jìn)行二次加壓，以達(dá)到集中加壓與穩(wěn)壓的目的，該給水方式的缺點(diǎn)是：投資成本比較大，且需要專門的技術(shù)人員做維護(hù)。

1.2高層建筑消防給水硬件設(shè)施的布置。

1.2.1水泵接合器水泵接合器的主要用途是當(dāng)建筑物內(nèi)部的消防給水管道水壓低、供水不足或無(wú)法供水時(shí)，消防車可通過(guò)水泵結(jié)合器向室內(nèi)管網(wǎng)供水，達(dá)到滅火的目的?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》指出：消防水泵接合器的數(shù)量應(yīng)按室內(nèi)消防用水量經(jīng)計(jì)算確定，每個(gè)水泵接合器的流量應(yīng)按10～15L/s計(jì)算。在實(shí)際工作中，水泵接合器的數(shù)量既要按照室內(nèi)消防用水量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，還要結(jié)合實(shí)際室外供水能力的狀況，兩者要兼顧，不可顧此失彼。對(duì)于一些滅火系統(tǒng)水泵接合器的數(shù)量可以分別設(shè)3～5個(gè)，這樣既達(dá)到了節(jié)省資金，又保證了消防安全。

1.2.2消防水池消防水池是用來(lái)儲(chǔ)存消防用水的構(gòu)筑物，是天然水源或市政給水管網(wǎng)的一種重要補(bǔ)充手段?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定：市政給水管道和進(jìn)水管或天然水源不能滿足消防用水量，市政給水管道為枝狀或只有一條進(jìn)水管（二類居住建筑除外），只要具備上述一種情況，就應(yīng)該設(shè)置消防水池。《高規(guī)》第7.3.3條對(duì)消防水池的容積做了詳細(xì)規(guī)定：當(dāng)室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時(shí)，消防水池的有效容積應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求；當(dāng)室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量時(shí)，消防水池的有效容量應(yīng)滿足火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。消防水池的構(gòu)建還要考慮工程造價(jià)及管理方面的要求，在保證城市環(huán)狀供水穩(wěn)定可靠的前提下，可以采取適當(dāng)放大進(jìn)水管尺寸的方式，保證在室外消防用水量充足的前提下，進(jìn)水管可以補(bǔ)充消防水池需求的消防用水量，這樣就可以適當(dāng)縮小消防水池的容積，減少工程造價(jià)。

1.2.3消防水箱消防水箱是為了保證撲救高層建筑初期火災(zāi)時(shí)，滿足火災(zāi)前10min的消防用水量的需要而設(shè)置的消防設(shè)備。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第10.3.1條規(guī)定：采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)高位消防水箱，其儲(chǔ)水量應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。消防水箱的供水，應(yīng)滿足系統(tǒng)最不利點(diǎn)處噴頭的最低工作壓力和噴水強(qiáng)度。在消防水箱的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意：消防用水與生活用水合用的水箱，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取確保消防用水不作他用的技術(shù)措施，可采用將生活用水管的出水口設(shè)在消防用水管出水口的上部并使兩個(gè)管口之間水箱的容積達(dá)到消防水箱容積的要求；安裝消防水箱時(shí)，在消防管網(wǎng)的出水管上應(yīng)安裝止回閥，阻止消防水泵啟動(dòng)后消防用水進(jìn)入消防水箱。

1.2.4消防水泵用來(lái)輸送和提升消防用水的機(jī)器稱為消防水泵。消防水泵應(yīng)保證在火警后5分鐘內(nèi)開(kāi)始工作，并在火場(chǎng)斷電時(shí)仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。消防水泵宜采用自灌式引水（當(dāng)泵軸標(biāo)高低于水源（或吸水井）的水位時(shí)，稱為自灌式引水），在吸水管上應(yīng)設(shè)閥門，以便于檢修。一組消防水泵的吸水管不應(yīng)少于兩條，當(dāng)其中一條損壞時(shí)，其余的吸水管仍能通過(guò)全部用水量。對(duì)于高壓或臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，其每臺(tái)消防泵（工作水泵和備用泵）應(yīng)有獨(dú)立的吸水管。為了不使吸水管內(nèi)積聚空氣，吸水管應(yīng)有向水泵漸漸上升的坡度，一般大于或等于千分之五。消防水泵出水管與環(huán)狀管網(wǎng)連接時(shí)，其出水管不應(yīng)少于兩條。當(dāng)其中一條出水管檢修時(shí)，其余的出水管應(yīng)仍能供應(yīng)全部用水量。消防水泵的出水管上應(yīng)設(shè)置單向閥。同時(shí)為使水泵機(jī)件潤(rùn)滑，啟動(dòng)迅速，則在水泵的出水管上應(yīng)設(shè)檢查和試驗(yàn)用的放水閥門，試驗(yàn)用過(guò)的水，可放回消防水池。

2.高層建筑消防給水系統(tǒng)的加壓、超壓?jiǎn)栴}

2.1高層建筑給水系統(tǒng)加壓常用方法：一次性加壓、分區(qū)并聯(lián)加壓、分區(qū)串聯(lián)加壓。

（1）一次性加壓：一般是在高層建筑的地下室的泵房?jī)?nèi)，對(duì)生活用水和消防用水進(jìn)行集中加壓，加壓后的水沿著給水管道輸送到相應(yīng)的位置。但對(duì)于高層建筑樓層較低部位，需要加裝減壓閥設(shè)備。

（2）分區(qū)串聯(lián)加壓：當(dāng)高層建筑物達(dá)到一定的高度時(shí)，一臺(tái)水泵無(wú)法滿足高層的水壓的需求，如果采用增加水泵的方法加壓，那么給水管道又無(wú)法承受如此高的壓力，為此提出了水泵串聯(lián)加壓的方法，它的設(shè)計(jì)理念是：高層建筑的各分區(qū)分別設(shè)置調(diào)速泵或水泵與吸水箱或吸水池，然后按合理的順序啟動(dòng)。但是水泵串聯(lián)應(yīng)用的設(shè)備比較多，且比較分散，致使工程給水工程的開(kāi)支大大增加。

（3）分區(qū)并聯(lián)加壓：它的應(yīng)用理念也是對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)管理，因?yàn)槊總€(gè)區(qū)域都有備用的水泵，使得該方法可靠性大大增加，同時(shí)水泵功耗利用率高，能量不會(huì)發(fā)生浪費(fèi)，但是水泵并聯(lián)加壓存在著：設(shè)備的投資較大，且主干管道鋪設(shè)增加，給水系統(tǒng)復(fù)雜的難題。

2.2消防給水系統(tǒng)超壓超壓是指消防給水系統(tǒng)管道內(nèi)的水壓超過(guò)其正常工作壓力的限值，從而對(duì)管道、附件、器材和設(shè)備等造成損害，影響了給水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不利于消防滅火。

2.2.1防超壓措施。

2.2.1.1設(shè)置回流泄壓裝置。在消防水泵的出水管上設(shè)置一條去消防水池的支管，支管上設(shè)置泄壓閥，當(dāng)管網(wǎng)壓力超過(guò)設(shè)定工作壓力一定范圍時(shí)，泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)回流泄壓，以防管網(wǎng)超壓。

2.2.1.2選用流量——揚(yáng)程曲線平緩的消防水泵。在火災(zāi)發(fā)生后，消防用水量由小到大，變化幅度較大，如果選用流量——揚(yáng)程曲線比較平緩的水泵，那么水泵的揚(yáng)程變化也就比較小，管網(wǎng)的實(shí)際壓力比較接近設(shè)計(jì)壓力，可達(dá)到防超壓的目的。

2.2.1.3采用可調(diào)式減壓閥減壓?？烧{(diào)式減壓閥可以起到穩(wěn)壓的作用，只要給它設(shè)定一個(gè)閥后壓力，那么不管閥前壓力如何變化，都不影響閥后的工作壓力。因此，可調(diào)式減壓閥后面的消防管網(wǎng)就不會(huì)出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。

2.2.1.4采用全自動(dòng)變頻調(diào)速供水設(shè)備。它的主要特點(diǎn)是可以恒壓變流量，即在恒定工作壓力下，流量根據(jù)實(shí)際消防用水量發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，達(dá)到需求流量，不出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。

2.2.1.5增強(qiáng)給水系統(tǒng)管道的性能，提高其承壓能力。使系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中即使出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，也屬于系統(tǒng)所能承受的壓力允許范圍之內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。

3.消防給水系統(tǒng)的可靠性研究

消防給水系統(tǒng)的可靠性是對(duì)消防安全系數(shù)的綜合性評(píng)價(jià)，也是各個(gè)消防設(shè)備以及給水管道的功能正常發(fā)揮的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。首先，它源自于對(duì)消防安全的全面認(rèn)識(shí)，包括消防安全器材的使用，以及如何最快的應(yīng)用現(xiàn)有的消防資源去減少火災(zāi)對(duì)建筑以及居民的傷害。其次，要明白消防給水系統(tǒng)的功能以及失效問(wèn)題的解決方法，并通過(guò)建立合理的消防給水仿真模型，來(lái)探究消防給水系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)聯(lián)組件對(duì)系統(tǒng)的可靠度的影響情況。最后，要做好消防給水設(shè)施的安全檢測(cè)與驗(yàn)收，如檢驗(yàn)消防設(shè)施的設(shè)置是否合理，施工是否符合要求，最不利點(diǎn)的水壓是否達(dá)到要求，室內(nèi)消火栓的布置是否合理，必要時(shí)對(duì)消火栓的材料加以檢驗(yàn)（如是否有防銹處理等）；檢測(cè)消火栓箱內(nèi)是否設(shè)置了直接啟泵按鈕；檢測(cè)在消火栓按鈕發(fā)出確認(rèn)信息后，是否達(dá)到啟動(dòng)和報(bào)警的效果等。

4.小結(jié)

綜上所述，高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)高層建筑的消防水壓要求以及市政管網(wǎng)供水壓力、管路布置等情況，合理選擇消防給水系統(tǒng)形式。在高層建筑消防給水的超壓和泄壓?jiǎn)栴}上，要對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)布置，在管材及設(shè)備上進(jìn)行合理選取，在達(dá)到要求的前提下減少額外投資。對(duì)于消防給水系統(tǒng)的可靠性研究，要知道不同的消防設(shè)備發(fā)揮功能狀況可靠度是不同的，因此對(duì)待可靠性研究要在對(duì)消防給水系統(tǒng)全面認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量試驗(yàn)，去發(fā)現(xiàn)可靠度與各個(gè)消防組件之間的函數(shù)關(guān)系，以便達(dá)到高層建筑消防給水系統(tǒng)預(yù)期的消防安全能力以及安全效果。

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