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淺論高層建筑消防給水系統(tǒng)可靠性

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文章通過(guò)對(duì)當(dāng)今高層建筑消防給水系統(tǒng)可靠性進(jìn)行分析，以期我國(guó)高層建筑的安全指數(shù)得到穩(wěn)步提升。

高層建筑；消防給水系統(tǒng)；可靠性

0 引言

高層建筑消防給水系統(tǒng)是確保高層建筑防火安全最為重要的建筑系統(tǒng)，不僅影響整個(gè)工程系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，而且關(guān)乎高層居住者的人身財(cái)產(chǎn)安全，由此可見(jiàn)，為了使當(dāng)今高層建筑安全穩(wěn)定性得到有效保障，對(duì)高層建筑消防給排水系統(tǒng)穩(wěn)定性以及相關(guān)問(wèn)題的分析刻不容緩。

1 目前高層建筑主要的消防給水方式

在高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，給水方式的選擇是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，并嚴(yán)重影響消防給水系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及高效性。筆者結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)當(dāng)今高層建筑較為常見(jiàn)的給水方法的相關(guān)資料進(jìn)行搜集、分析、歸納、整理可知目前消防主要分為以下幾種類型：

1）高層建筑消防給水不分區(qū)形式。整棟大樓采用一個(gè)區(qū)供水，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備少。這就需要水泵在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)滿足持續(xù)一段時(shí)間內(nèi)火災(zāi)對(duì)用水量的需求，以及滿足系統(tǒng)內(nèi)任何一處的壓力情況。當(dāng)高層建筑最低消火栓栓口處的靜水壓力不大于1.0 MP或系統(tǒng)工作壓力小于2.4 MP時(shí),可采用此方式。

2）分區(qū)消防給水方式。在消防給水系統(tǒng)中，由于配水管道的工作壓力要求，系統(tǒng)可有不同的給水方式。系統(tǒng)給水方式的劃分原則可根據(jù)管材、設(shè)備等確定。當(dāng)高層建筑最低消火栓栓口的靜水壓力大于1.0 MP或系統(tǒng)工作壓力大于2.4 MP時(shí)，應(yīng)有效利用分區(qū)給水系統(tǒng)。與此同時(shí)，應(yīng)在安全性、穩(wěn)定性、可靠性以及綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面，加之高層建筑特征以及建筑系統(tǒng)內(nèi)壓力情況來(lái)對(duì)分區(qū)供水形式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，并可利用消防水泵減壓水箱、減壓閥減壓、并行以及串行形式，但當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力大于2.4 MP時(shí)可采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱分區(qū)供水形式。

2 高層建筑消防給水系統(tǒng)超壓?jiǎn)栴}及解決辦法

1）存在于給水系統(tǒng)中超壓?jiǎn)栴}。利用防超壓措施是高層建筑給水系統(tǒng)應(yīng)采用的方法。由于消防系統(tǒng)內(nèi)部存在給水系統(tǒng)最大壓力容量小于消防系統(tǒng)內(nèi)部水壓的情況，因此在高層建筑中會(huì)出現(xiàn)超壓?jiǎn)栴}，并嚴(yán)重影響消防器材設(shè)施、消防管道配件等相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的使用壽命，以及系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。超壓現(xiàn)象是當(dāng)今高層建筑消防給水普遍存在的，因此應(yīng)當(dāng)作為重點(diǎn)問(wèn)題值得普遍關(guān)注，從而在各方努力下研制出行之有效的措施進(jìn)行防治。引起超壓現(xiàn)象存在于當(dāng)今高層建筑消防給水系統(tǒng)的主要原有以下幾點(diǎn)：

存在系統(tǒng)小流量出水現(xiàn)象。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通常出現(xiàn)僅有幾個(gè)噴頭在自動(dòng)噴水滅火器中發(fā)生動(dòng)作，亦或者在進(jìn)行末端試水過(guò)程中水量在自動(dòng)滅火系統(tǒng)中流量均很小，其中按照秒流量來(lái)進(jìn)行自動(dòng)噴水滅火器系統(tǒng)加壓泵設(shè)計(jì)的主要選擇形式，而實(shí)際上兩者卻存在較大差距，促使加壓泵只能工作于系統(tǒng)內(nèi)水量小流量狀態(tài)，導(dǎo)致加壓泵的揚(yáng)程也隨之攀升，最終引起自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)內(nèi)，出現(xiàn)管網(wǎng)嚴(yán)重超壓現(xiàn)象。

存在嚴(yán)重的豎向分區(qū)工作壓力不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。在高層建筑物系統(tǒng)構(gòu)架過(guò)高情況下，導(dǎo)致1.2 MPa的豎向分區(qū)工作壓力并不達(dá)標(biāo)。

存在水錘超壓現(xiàn)象。當(dāng)前高層建筑中水錘現(xiàn)象是由突然停轉(zhuǎn)、突發(fā)故障等原因引起的消防泵無(wú)法正常工作引起的現(xiàn)象。

下區(qū)管網(wǎng)存在超壓現(xiàn)象。高層建筑物存在下區(qū)管網(wǎng)超壓現(xiàn)象的主要原因是由于旁通管上閥門失控以及減壓閥因故障導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)等原因引起的。

超壓狀況。當(dāng)上下區(qū)域內(nèi)水泵吸水與出水管直接相接，即直接采取水泵對(duì)口抽積水方式進(jìn)行消防給水過(guò)程中，因存在止回閥密封程度不夠，導(dǎo)致靜壓遠(yuǎn)大于工作壓力而使下區(qū)水泵出現(xiàn)嚴(yán)重超壓情況。

存在于水泵接合器中的超壓情況。在高層建筑防火系統(tǒng)中存在水泵接合器被上區(qū)、下區(qū)的豎向分區(qū)消防給水系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用情況時(shí)，加之止回閥存在嚴(yán)重不嚴(yán)密情況，致使傳壓現(xiàn)象產(chǎn)生、下區(qū)出現(xiàn)超壓。此外，在消防給水管網(wǎng)經(jīng)由消防車的消防泵進(jìn)行給水時(shí)，會(huì)引起一定程度的管網(wǎng)超壓現(xiàn)象，尤其是在消防泵與系統(tǒng)泵串聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)下，超壓現(xiàn)象更有可能產(chǎn)生。

排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或未設(shè)置。當(dāng)排氣閥以及排氣閥位置不當(dāng)現(xiàn)象存在于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的給水管網(wǎng)中時(shí)，則會(huì)造成空氣在管網(wǎng)內(nèi)被迅速壓縮，從而因壓力波動(dòng)而產(chǎn)生超壓現(xiàn)象。

當(dāng)穩(wěn)壓泵處于較低位置，且伴有高位水箱處引吸水管情況，系統(tǒng)內(nèi)靜壓遠(yuǎn)高于工作壓力情況下則會(huì)產(chǎn)生超壓。

存在于設(shè)計(jì)當(dāng)中的問(wèn)題。逐點(diǎn)法、作用面積法是當(dāng)今較為常用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。然而，逐點(diǎn)法卻存在水壓偏大情況，致使系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)揚(yáng)程偏大、選泵流量過(guò)大的結(jié)果，進(jìn)而引起管網(wǎng)超壓現(xiàn)象。

2）解決給水超壓方法。超壓?jiǎn)栴}是當(dāng)今給水系統(tǒng)中較為普遍的問(wèn)題，而泄壓方法、減壓方法均可有效解決給水系統(tǒng)中的超壓?jiǎn)栴}。在分析超壓?jiǎn)栴}過(guò)程中，得出以下幾個(gè)措施可對(duì)給水超壓?jiǎn)栴}進(jìn)行解決：

利用行之有效的基礎(chǔ)措施對(duì)超壓進(jìn)行防治。第一，給水管網(wǎng)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)內(nèi)的布置設(shè)計(jì)應(yīng)科學(xué)合理，從而縮減噴頭數(shù)量，并在配水管兩側(cè)將噴頭均勻布置，促使各個(gè)配水管水壓得到平衡。在分區(qū)方法上也應(yīng)保障合理性選擇，并對(duì)壓力值適當(dāng)減少。第二，利用流量-揚(yáng)程曲線平緩消防泵作為高層建筑系統(tǒng)中的消防泵首選。此外，具有一定建筑能力的工程單位可運(yùn)用水冷直聯(lián)消防泵以及切線消防泵形式。

提高整個(gè)消防給水系統(tǒng)的承壓能力。提高管道及附件的承壓能力，使系統(tǒng)產(chǎn)生超壓時(shí)仍在管道及附件的允許工作壓力范圍內(nèi)。

合理使用各類設(shè)施有效降低超壓危害。使用各類設(shè)施進(jìn)行降壓是設(shè)計(jì)中普遍使用的一種方式。消防給水系統(tǒng)中常見(jiàn)的設(shè)施有泄壓閥、安全閥、穩(wěn)壓閥、氣罐閥、減壓孔板、減壓穩(wěn)壓栓、節(jié)流管、減壓水箱等。選擇降壓設(shè)施時(shí)也有一定的要求，如減壓閥的選擇，一般的減壓閥結(jié)構(gòu)包含薄膜式和彈簧式以及活塞式三類，其作用形式各異，有比類式以及定壓式。消火栓給水系統(tǒng)在選擇減壓閥時(shí)要注意滿足給水分區(qū)的要求，并滿足規(guī)范中規(guī)定的栓口的靜、動(dòng)壓。

3 消防給水系統(tǒng)可靠性的措施分析

在對(duì)高層建筑消防給水可靠性的措施進(jìn)行分析時(shí)，我們要對(duì)高層建筑消防給水系統(tǒng)的各個(gè)部分如消防管網(wǎng)、消防水箱、泵房、消防水池等進(jìn)行可靠的整合，使之形成一個(gè)合理有效的整體，這時(shí)我們就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行選擇，我們應(yīng)首先保證系統(tǒng)的安全可靠性，然后盡量選用經(jīng)濟(jì)合理的供水形式。消防系統(tǒng)按服務(wù)范圍分為：獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)和區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)。筆者建議同一時(shí)間內(nèi)只考慮一次火災(zāi)的居住區(qū)、建筑組團(tuán)可采用區(qū)域消防給水系統(tǒng)：鄰近高層建筑共用消防水池、水箱及供水加壓設(shè)備。區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)消防水池、高位消防水箱的容量應(yīng)按消防用水量最大的一幢高層建筑計(jì)算，消防水箱應(yīng)設(shè)置在區(qū)域內(nèi)最高一幢建筑的頂部，消防水泵的供水能力應(yīng)滿足消防設(shè)施用水量最大一幢建筑的消防用水量。

4 小結(jié)

高層建筑有別于低層建筑，選擇合理的給水方式是高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它直接關(guān)系到消防給水系統(tǒng)的有效使用和工程造價(jià)。正確的設(shè)計(jì)將確保建筑內(nèi)人們的生命及財(cái)產(chǎn)的安全。在高層建筑消防給水系統(tǒng)可靠性的探討研究中可以得出在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)者要根據(jù)工程的具體情況，對(duì)與之相關(guān)的各種因素進(jìn)行綜合評(píng)估。再結(jié)合不同的給水系統(tǒng)的特點(diǎn)、工程造價(jià)以及可能產(chǎn)生的噪聲、污染、運(yùn)行管理是否方便等因素綜合考慮最后選用最佳切實(shí)可行的方案。

在以自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為主體的高層建筑消防給水系統(tǒng)中，給水系統(tǒng)的超壓是一個(gè)不能忽視的重要問(wèn)題。因此，在給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用有效的減壓和泄壓措施，防止給水超壓現(xiàn)象的發(fā)生。

系統(tǒng)可靠性的選取與分配能保證高層建筑消防給水系統(tǒng)的功能和壽命達(dá)到設(shè)計(jì)要求。要使系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中不間斷地工作，這就要求整個(gè)系統(tǒng)與每一個(gè)子系統(tǒng)具有一定的可靠度。為了提高系統(tǒng)的可靠度必然要花費(fèi)一定的費(fèi)用，但如果系統(tǒng)不可靠使系統(tǒng)發(fā)生故障也將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)計(jì)者必須在安全與經(jīng)濟(jì)兩者之間求得合理的平衡而得到最優(yōu)的可靠度。

[1]蔣永艱.高層建筑消防設(shè)計(jì)手冊(cè)(火災(zāi)案例，消防技術(shù)與產(chǎn)品信息)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2001.

[2]楊琦.消防給水系統(tǒng)中增壓和穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)計(jì)探討[J].給水排水，2009(11)：22-23.