高層建筑消防給水系統及可靠性研究

姜　紅

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920149-01

高層建筑是城市現代化的標志,由于其樓層高、空間跨度大、功能復雜,使之一旦發生火災,撲救困難,損失巨大,后果慘重。高層建筑物的這些火災特點,決定了建筑物內必須設置消防給水設施以自救為主,所以消防給水系統是高層建筑消防滅火系統中極為重要的組成部分。

一、消防給水系統的分類

1.按系統的構成和功能可分為室內消火栓給水系統、室外消火栓給水系統和自動噴水滅火系統。

2.按消防給水壓力可分為高壓、臨時高壓和低壓消防給水系統。

3.按消防給水系統按服務范圍分類可分為獨立高壓(或臨時高壓)消防給水系統、區域或集中高壓(臨時高壓)消防給水系統。

4.按給水方式可分為不分區和分區消防給水系統。不分區消防給水系統一般在建筑高度不超過50m時采用;分區消防給水系統一般在建筑高度超過50m時采用。

二、高層建筑消防給水的幾種形式

(一)高位消防水池供水形式。這種供水方式是在高層建筑的屋頂設置大容量消防水池(水池的容積應滿足滅火災延續時間內所需要的全部消防用水),平時利用生活加壓水泵將水一次抽升至屋頂消防水池貯存。當火災發生時,直接依靠水池中的消防貯水通過室內消火栓給水系統和自動噴水滅火系統進行滅火。尤其是對于50m以上,需要分區減壓供水的高層建筑,該特點尤為突出,只需在分區的適當高度和部位設置小容量的調壓水箱即可滿足消防使用要求,此種供水方式消防的安全可靠性高,控制簡單,使用方便。但是該方式消防水池的容積龐大,對建筑外觀和結構計算以及抗震投資等影響較大,不易被接受,因而限制了該供水方式的應用。

(二)消防專用水泵屋頂高位水箱供水形式。這種供水方式是高層建筑消防給水設計中采用最多、最易接受的一種方式。在高層建筑屋頂設小容量的高位水箱,一般和生活用水合用,并且滿足10min的消防用水量。在建筑物底層(地下室)或室外設消防專用水池、水泵及泵房。從建筑的高度及分區情況看,該供水方式又可分為一次加壓供水,分區并聯加壓供水及分區串聯加壓供水三種形式。

一次加壓供水適用于建筑高度在50m以下,且不需要分區供水的高層建筑。分區并聯加壓供水或分區串聯加壓供水,用于建筑高度超過50m,且需要分區減壓供水的高層建筑。分區并聯加壓供水,各分區供水互不影響,消防安全可靠,分區水箱容積較小;消防專用水泵可集中設置,便于平時維護、管理,但對消防供水管材的質量要求較高。分區串聯加壓供水,對消防管道壓力要求較低,可減少管道的維修。但各區供水有聯系,消防安全可靠性較差。當下一區的消防專用水泵出現故障時,將影響其上區消防滅火的可靠性。且串聯供水,水泵安裝分散,平時的維修、管理困難較多。

(三)消防氣壓罐供水形式。該種供水方式與其他供水方式的不同點在于無需另設高位水箱,使消防管網始終處于常高壓狀態。消防安全可靠性高,但對供電要求嚴格,需兩路電源或柴油發電機供電系統。

近幾年,該供水方式以其獨特的供水形式,不受高度的限制,安裝靈活方便,操作簡單,自動化程度高,消防出水快,技術上安全可靠等優點,為廣大設計者和使用者青睞。在高層建筑消防給水設計中不斷被采用。但是,該供水方式耗電較高,經常運行費用大。據調查,該供水方式約有四分之一的能耗用來維修無效壓力的區間上而被浪費掉。此外,在需要分區減壓供水的高層建筑消防給水設計中,由于每分區都要設一個存有10min消防用水量的大氣壓罐,可以說是很不經濟,很不合理的。

(四)全自動恒壓變頻調速供水形式。這是一種用于生活、消防的新型節能供水設備。它采用了最新的交流變頻調速技術和自動化技術,對管網壓力實行檢測,控制水泵轉速、揚程等,保證了管網壓力的恒定。其特點是生活、消防供水共用一組水泵,并共用備用水泵,減少了設備的占地面積,避免了因水泵久置不用而銹蝕所引起的不安全因素,增強了消防供水的安全可靠性,該供水方式同消防專用水泵高位水箱供水方式基本相同。

三、消防給水方式的選擇

在選擇消防給水方式時,應充分了解建筑物的性質、結構特征、建筑高度、平面布局、防火分區的劃分、設備層和避難層的位置等,同時注意以下幾個方面:

(一)消防水泵房的位置。根據建筑布置以及室外管網的水壓,消防水泵房通常設在地下室內。此外,當消防水池同時存有室外消防用水時,消防水池宜設置在下一層,并應保證消防車的消防水泵的吸水高度不大于6m。當消防水池內只存有室內消防用水時,其位置不受限制,但無論如何都應有直通室外的消防通道。

(二)屋頂高位水箱和中間消防水箱的位置。屋頂高位水箱和中間消防水箱的位置通常設在設備層、避難層或專用的水箱間內,并且不宜靠近對安靜程度要求較高的房間(包括上下層和相鄰的房間),當中間樓層不宜設中間消防水箱和水泵時,可用屋頂水箱和減壓閥聯合工作的方式替代中間消防水箱和水泵。

屋頂水箱的設置高度應保證消火栓系統最不利點消火栓的靜水壓力要求(設在屋頂水箱間或屋頂設備層內的檢驗用消火栓除外),當建筑高度不超過100m時,最不利點消火栓的靜水壓力不應低0.O7mPa;當建筑高度超過100m時,最不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.15MPa。屋頂水箱的設置高度還應保證自動噴泉水滅火最不利點噴頭的工作壓力不應低于0.O5MPa。中間水箱的設置高度應保證所在供水分區內的最不利點消火栓或噴頭消防時所需的壓力。為達到這一要求,通常將該供水分置于中間水箱以下若干層。

(三)供水分區的劃分。在消防水泵房、屋頂高位水箱及各區中間消防水箱的位置確定后,就可以在它們之間進行進一步的分區。對于自動噴水滅火系統的豎向分區宜,為保證供水的均勻性,將每個豎向分區再劃分成若干個小分區,每個小分區由獨立的報警閥控制,小分區的最高噴頭與最低噴頭之間的垂直高差控制在50m以內,并在入口壓力大于0.42MPa的入口管上設減壓孔板或減壓閥。另外配水管道的工作壓力應控制在1.20MPa以下。

在城市供水管網能保證室內消防供水安全,并且當地主管部門允許消防水泵直接抽水的情況下,可充分利用城市供水管網的壓力,單獨形成一個供水分區。

四、結論

通過對以上的高層消防供水方式的分析和比較,可以看出他們各有利弊,因此在選擇設計時應根據建筑的性質、高度、抗震、電力等具體情況,進行合理的、切合實際的技術經濟比較,正確地選擇和組合。

總之,在選擇消防給水方式時,應根據工程的具體情況,在安全與經濟兩者之間求得合理的平衡得到最優的可靠度,并對與之相關的各種因素進行綜合評估。如:供水可靠性、投資大小、能耗高低、設備宜集中設置還是分散設置、對水箱占用上層使用面積的限制,可能產生的噪聲和二次污染,運行和維護管理是否方便以及外網供水能力等,同時應咨詢當地消防部門的意見,從上述各類給水方式中選擇適合于體建筑物特點的消防給水,或者采用幾種消防給水方式的組合,制定出切實可行的方案來。