關于超高層消火栓給水系統的分區給水方式分析與研究

摘要：本文首先就超高層消火栓給水系統的分區給水方式進行了分類，然后對各分類的特點進行了概述，最后對超高層中的超壓問題進行了詳細探討。超高層建筑消防給水方式的選擇是消防設計中決定成敗的重要因素。本文在此提出了一些個人的觀點和看法，望同行業工作人員參考。

關鍵詞：超高層建筑； 消防給水分區方式； 超壓； 選擇；

近年來，隨著經濟的發展，建筑業中各種超高層建筑不斷涌現，由于超高層建筑其建筑高度大，功能復雜，在消防給水系統的設計過程中往往存在諸多問題，超高層建筑消防給水系統的的組成與給水方式是超高層建筑消防系統設計中一個非常重要的環節，決定著系統設計的成敗。

一、超高層建筑消火栓消防給水分區的原則

超高層建筑體型巨大、容納人員眾多、功能復雜、投資十分龐大，由于它特殊的地位，常成為城市繁榮和發展的象征。但隨之而來的超高層建筑的種種消防安全難題，也成為全世界面臨的共同難題，火災隱患越來越多，高層建筑消防給水分區由使用壓力、消防給水設備的供水能力、管材的承壓力等因素決定，《高層民用建筑設計防火規范》（以下簡稱《高規》）GB50045-95 ， 99版7. 4. 6. 5規定：“消火栓栓口的靜水壓不應大于0. 80MPa，當大于0. 80MPa時，應采取分區給水系統”。建筑高度超過100m的超高層建筑也遵循上述原則進行分區。如何把握超高層建筑的實際情況，合理地選擇采用消防系統，確定分區范圍，既滿足撲救火災的要求，又節約工程造價，是消防給水設計的重要課題之一。

二、超高層建筑消火栓消防給水分區的形式

超高層建筑消防給水分區受建筑物高度、工程造價、建筑物實際使用情況、建筑物平面布置、選用的設備、設備集中設置還是分散設置、可能產生的噪聲、二次污染、設備運行和維護管理等諸多因素影響。其消防給水分區的形式可分為：

1、消防給水泵并聯分區方式。其主要特點是各分區設置獨立的消防水泵和消防水箱，各水箱需分別貯存不小于18m3的消防水量，由于各分區均需設置加壓泵，根據規范要求尚需配置備用水泵，加上自動噴淋系統加壓泵（也需分區設置）、生活給水泵等，水泵臺數較多，所需泵房面積較大。泵房一般又和貯水池一起布置在地下室內，地下室同時還要布置變配電機房、空調機房、停車場地，面積分配緊張，泵房往往難以得到充足的面積，且建筑物內的中間水箱占主體建筑的寶貴面積，故這種方式既給建筑設計造成困難，又給房地產開發增加負擔，也加大了設備維修和管理的工作量，高區水泵工作壓力高，用電負荷較大，投資也較大。《高規》規定在小于250m的高層民用建筑，同一時間內火災次數按一次計算，貯水池容積是按火災延續時間為3h計（自動噴水滅火系統可按火災延續時間1h計），同一時間內火災次數為一次，管網也是按一次著火次數計，但并聯分區方式各區的消防泵和消防貯水箱都需分別滿足高、低區著火的需要，因此，消防系統各環節存在不配套問題，且存在著較大浪費，消防設備不能發揮其最大功能，但優點是：供水可靠性高、維護技術水平低，設計計算簡易，控制系統較簡單。

2、水泵、水箱，減壓間減壓分區方式。由于受水泵揚程及減壓閥關于減壓量的影響，一般一級加壓可供至140m左右的超高層，并豎向分區減壓，一般分三個區，最上一個區不減壓，下面兩個分區要減壓，可以串聯減壓也可各自減壓，這種方式減少了中間水箱，增加了建筑面積，水泵數量也減少，用電負荷小，占地面積小，系統簡潔、造價低，控制系統也簡單，但維護技術水平高，設計計算繁瑣，在低于150m的超高層中使用比較經濟合理。

3、消防水泵、水箱串聯分區方式。第一級水泵將地下室水池里的水提升至第一級中間水箱，第二級水泵從第一級中間水箱中吸水提至第二級水箱，第三級水泵從第二級中間水箱中吸水送至第三級水箱，這樣可以一直提升，理論上講不受建筑物高度影響，這里的中間水箱為轉輸水箱，水箱容積不僅要滿足轉輸水量，同時要貯存規范要求的消防貯水量，故要求的容積大，各區都要各自設泵房，占地面積大，造價高，系統復雜，控制系統也復雜，設計計算繁瑣，安全性沒有并聯的高，優點是：維護技術要求水平低，用電負荷較小，且能達到并聯水泵所達不到的高度。

4、消防水泵之間串聯分區方式。此方式與前一種方式基本相同，優缺點也與其差不多，所不同的是水泵不是從水箱中吸水，而直接由下一級水泵的供水管上吸水。各分區水箱僅設18m3儲水量，不貯存轉翰水量，水箱容積的減小對建筑商來說節省是相當可觀的。但這方式與前一種方式不同點在于此方式水泵相互申聯，由于水泵出水揚程的不穩定，且超壓一級一級的疊加，超壓現象更為嚴重，要注意泄壓間題。某塔采用這種四級消防水泵串聯接力供水方式，總高達468m。唯一不同的是由于建筑面積緊張，直筒體上下管線盡可能減少，因此采用消火栓系統和自動噴淋系統合用的消防泵，各級消防均設消防主泵與消防穩壓泵，各級水箱均設置不小于18m3的消防貯水量，在這么高的建筑物內采用此合并系統，這在國內外是不多見的，且經過實踐證明，這套系統是安全可靠、經濟合理的。但這個系統的超壓更為嚴重，因此設置了泄壓閥，以解決整個系統的超壓問題。

5、重力式消防給水方式。生活水泵與消火栓、噴淋水泵合用，消防水自地下室貯水池吸水，通過加壓泵串聯即送至第一、第二中間水箱及屋頂水箱，在第一、二級中間水箱以下為重力流，豎向采用減壓閥，減壓分區，消防系統和生活系統一樣由水箱重力直接供給，出水口的壓力比較穩定，避免了小流量時所引起的超壓問題，且生活、消火栓、噴淋水泵采用同一型號，可互為備用，只要多一臺備用泵即可，減少了水泵臺數，系統簡潔，控制系統簡單，可用水箱水位控制開啟的水泵數量。有的人認為這種供水方式不太安全，其實這六臺生活、消防泵不可能同時壞，從水泵角度來說，生活、消防、噴淋水泵可以互為備用，只有更安全，不會發生由于水泵故障而影響生活、消防的供水，且消防水泵接合器直接接在中間水箱下的重力流消防管上，不接在水泵后，可以直接供給消火栓。大多數超高層建筑是上述五種基本形式內一種或任意兩種以上的組合。

三、超高層建筑中消防供水的超壓問題分析

前面已說過超高層建筑中消防供水的超壓問題比高層要明顯，因為滅火過程中壓力很不穩定，特別是滅火初期（消防水泵啟動后）超壓現象十分嚴重，這樣既影響滅火效果，又使水槍不易控制，增加消防隊員的滅火難度，還容易損壞管道接頭、閥門、消火栓、噴頭等，引起滲漏，超壓嚴重時會使管道破裂，導致系統無法使用。為了解決這一問題，可采取多臺水泵并聯，按流量大小選擇開啟水泵數；選用特性曲線斜度較小、較平緩的水泵作為消防水泵，最好能選擇在零流量時，其水泵揚程不超過額定流量時揚程的145%，最大流量時揚程不低于額定流量時揚程的65%，以適應消防水量變化的情況，減少分區壓力值；設置安全閥、泄壓閥、水泵回流量等。

四、結論

1、超高層建筑消防立足于自救為主，因此，在超高層建筑中結合具體的建筑實體，選取合理、經濟的消防供水方式尤為重要。

2、要考慮超壓現象給系統工作帶來的影響并選擇解決方式。

五、結語

中國經濟迅速發展導致了社會都市化，加之人口增長和耕地面積不斷減少，造成了都市向高空發展，高樓大廈是中國都市的必然產物，近幾年各地超高層建筑層出不窮，所以超高層建筑的消防供水正受到普遍的重視。本文在此談了談自己的一些看法，可供同行參考。