淺議高層建筑消防給水系統

馬劍鋒

摘要：高層民用建筑具有火災蔓延快、人員疏散難、撲救難度大等特點，給消防工作帶來了一定的難度。對立足于自救的高層民用建筑來說，直接作用于滅火的消防給水設施尤為重要。在高層建筑火災中，是否有足夠的水壓不間斷地送到水槍陣地上，直接關系到火災撲救的成敗。筆者就工作實踐中碰到的情況結合現行防火規范對高層民用建筑消防給水系統的設置作幾點探討。

關鍵詞：消防 給水

隨著我國城市建設的迅速發展，大量高層、超高建筑如雨后春筍般大量涌現。如今的高層建筑，、結構功能復雜，對工程設計要求越來越嚴格，特別是對建筑防火安全的設計，而消防給水系統則是能否成功撲滅火災的重中之重。在高層建筑的消防設計中，既要考慮到建筑防的需要和滅火的可用性，還要考慮到投資的合理性和科學性，是較為復雜的系統工程。

1、高層建筑消防的特點和要求

1.1 高層建筑火災特點

高層建筑由于層數多,建筑高度高,與低層和多層建筑相比,高層建筑發生火災的危險性大,往往具有:①火災的隱患多,火種多。②火勢猛、蔓延快。③人員疏散困難。④消防設備設施不夠完善,補救難度大。⑤傷亡慘重,經濟損失巨大。

1.2 高層建筑消防給水設計要求

建筑高度超過消防車有效的滅火高度,即高度為 10 層及 10 層以上的住宅和建筑高度超過 24m 以上的其他民用建筑和工業建筑,主要靠室內消防給水設備撲救火災的消防給水系統稱為高層建筑消防給水系統。首先,高層建筑消防給水受建筑高度影響:當 24m250m 時,建筑設計中應采用特殊的防火措施,并提交國家消防主管部門論證。其次,高層建筑消防應立足于室內自救。再次,滅火劑以水為主,其他滅火劑為輔。最后,嚴格執行國家和地方現行的消防與條例。

1.3 高層建筑消防給水系統分類

按消防給水系統的構成與功能可分為室外消火栓系統、室內消火栓給水系統和自動噴水滅火系統。自動噴水滅火系統又分為閉式自動噴水滅火系統,開式自動噴水滅火系統與自動噴水一泡沫聯用滅火系統。按消防給水系統的服務范圍大小,可分為區域集中高壓(或臨時高壓)消防給水系統和獨立高壓(或臨時高壓)消防給水系統。按消防給水的壓力與流量是否滿足系統要求,可分為常高壓和臨時高壓消防給水系統。按消防給水方式的不同,可分為分區消防給水系統和不分區消防給水系統。

2、高層建筑消防用水量

高層建筑消防用水總量按室內、外消防用水量之和計算。室內用水量是供室內消火栓撲救建筑物初、中期火災的，是保證建筑物消防安全所必需的最小水量；而室外用水量是供消防車支援室內滅火的用水量，通過水泵結合器向室內消防給水系統供水。因此，在計算室外給水管網通過的消防流量時，應為室內、外消防水量的總和；而計算室內消防給水管道時，應按室內消防用水量計算，以免增加室內消防系統的投資。

3、消防給水系統可靠性研究

高層建筑消防給水系統的可靠性,是指高層建筑消防給水系統在規定的條件下,在規定的時間內,能夠完成規定的功能的能力。它的可靠性對保證高層建筑消防的作用有舉足輕重的影響。消防給水系統的可靠性通常用可靠度來表示。它是消防給水系統在規定的條件下和規定的時間內,完成規定功能的概率,是一種表示隨機事件發生可能性大小的一個量。

3.1給水系統的可靠性框圖。為了研究系統的可靠度,首先需要弄清系統的功能、失效模式,準確地繪出可靠性框圖。通過建立消防給水系統模型,研究系統可靠度與單元(組件)可靠度之間的函數關系。單元的可靠度可以通過大量的試驗確定,由此可確定出若干單元相互組合成的復元體系統的可靠度。

系統可以分為非儲備系統、儲備系統和復雜系統儲備系統,又可分為工作儲備和非工作儲備系統。非儲備系統實際上是一種串聯系統。消防給水系統對供水的要求較高,需要有足夠的保證率,故常采用儲備系統和復雜系統的形式。在工作儲備方式中,可分為并聯系統、混聯系統、表決系統。在消防給水系統中,主要由消火栓給水系統和自動噴水滅火系統組成,其中各單元(閥門、消火栓、噴頭、管道等部件)或設備(水泵、水池、水箱等)的功能,決定了可靠性框圖的關系。就兩個閥門用管道相連的可靠性框圖而言。如果它們的作用是讓水流通過,則兩閥需同時開啟。從可靠性的角度看,這就是一個串聯系統;如果其作用是起截斷水流作用,則關閉其中一個閥門就可完成截流作用,該可靠性框圖為并聯系統。可見同是一個結構,不同的功能可靠度是不同的。在水泵給水的方式中,雖然同樣的形式但關系不同,可靠性框圖也不同。

3.2給水系統的可靠性度量計算。消防給水系統的可靠性是由各單元的功能關系決定的,則系統的可靠度也就由各單元的可靠度組合產生。

4、高層建筑消防給水系統超壓問題分析

給水系統的超壓問題會嚴重影響管網的安全使用，如消火栓與水龍帶接口易漏水，直流水槍難以控制，影響自動噴水系統噴頭的滅火效果等等。高層消防給水系統超壓的原因主要有：（1）消防給水系統設置不當。高層建筑消防給水系統主要有消火栓系統和自動噴水滅火系統兩大類，兩個系統應該分別設置工作泵，但在實際工程為了節省成本和空間而采取了共用一臺備用泵的方案。由于消火栓系統和自動噴水滅火系統對水量、水壓要求差別很大，其管網布置差別更大，因此對工作泵的型號要求也不同。消防規范規定，消防備用泵的工作能力不應小于其中最大一臺消防工作泵，因此當有水壓要求低的消防系統工作泵出現故障時，由消防備用泵供水而出現超壓。（2）設計人員在選用消防水泵時按設計流量計算。火災初期消

火栓和自動噴水滅火系統的使用要比規范規定的數量少得多，因此消防的實際用水量遠小于水泵選定的流量值，造成超壓現象。另外消防水泵在實驗和檢查時，水泵出水量也較少，若選用一般水泵，由于其流量及揚程曲線較陡直，因此管網的壓力升高而出現超壓現象。（3）消防給水豎向分區時，采用減壓閥分區給水方式，有的工程把這種半獨立的上區和下區分開使用水泵接合器，誤用消防車中壓出口達到1～2MPa的相對高壓水流接通下區接合器時，下區會出現超壓，

目前防超壓有以下幾種解決方法：（1）正確布置給水系統，將消火栓系統和自動噴水滅火系統分開設置。由于兩種系統在作用時間、用水量、壓力等方面的要求不一致，兩系統若共用水泵作消防供水，在小流量情況下工作時，產生的超壓值比較大，容易出現安全事故。（2）選用流量揚程曲線平緩的水泵。建筑消防特種泵（原名為切線泵）的流量揚程曲線平緩，呈恒壓狀態。此種水泵系統在零流量或小流引起量下運行時所產生的超壓保持在允許范圍之內，不會影響正常使用；而當火場需要超出設計流量時，供水揚程穩健性強，不致于大幅度下降，仍能保證一定的充實水柱進行滅火。（3）采用多臺水泵給水，根據水流量的大小來決定水泵的使用。當水流量較小時可采取小水泵運行或單泵運行方案，在水流量大時可采用大泵運行或多泵并聯運行來保證火災現場所需要的流量而不產生超壓現象。（4）進行合理的豎向分區。管網豎向分區時，適當留有余地降低分區給水壓力值，或按0.8MPa值進行豎向分區，并采取相應有效的減壓措施。還可以獨立分區給水系統，根據系統壓力對消火栓給水進行分區，分上下兩個或上中下三個給水分區，由不同的水泵機組根據需要提供不同的壓力。建筑消防設計關系到人民生命財產的安全，在整個建筑的設計中占有極其重要的位置。高層消防給水設計時不僅要滿足規范要求，而且還要考慮到實際應用中的可行性，最重要是安全可靠，這樣才能夠在突發火災事故的處置中，以最小的代價取得最大的成效。