高層建筑消防給水系統(tǒng)設計研究

楊明煒

摘 要：人們生活水平的提高、社會經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑越來越多，其建設規(guī)模也越來越大。同時也對高層建筑消防安全提出更高的要求，這個問題變得日趨復雜化，特別是給水系統(tǒng)，是消防工程中最重要的環(huán)節(jié)。文章重點分析了影響高層建筑消防給水系統(tǒng)設計各類因素，探討總結(jié)一般解決方法，為有效提升給水安全、提高給水能力提供借鑒。

關鍵詞：高層建筑；消防給水系統(tǒng)；消防設計；高層建筑消防可靠性；消防

引言

超過10層或者高度達到24米的均可視為是高層建筑，高層建筑因其高度原因，給防火工作增加了一定難度，火災隱患成為高層建筑最大的安全隱患問題。現(xiàn)在的消防云梯最高只能到達100米，如超過這個高度，依靠外部力量救援的可能性就減少了。過高的層高，使消防能力無法到達，只能依靠自救的方式實現(xiàn)安全保障，這就要求消防給水系統(tǒng)一定要具備可靠、合理的性能，這在保證高層建筑安全中，起著重要的作用。

1 消防給水系統(tǒng)的可靠性模型及可靠性設計

1.1 消防給水系統(tǒng)的可靠性框圖

消防給水系統(tǒng)主要為分三部分，一是非儲備系統(tǒng)；二是儲備系統(tǒng)；三是復雜系統(tǒng)。其中工作儲備和非工作儲備系統(tǒng)構(gòu)成了儲備系統(tǒng)。而通常所說的非儲備系統(tǒng)，實質(zhì)就是串聯(lián)系統(tǒng)。根據(jù)消防給水系統(tǒng)對供水較高的要求，一般在設計中采用儲備系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)相結(jié)合的形式，保證準確率和可靠性。工作儲備方式可以分為并聯(lián)、混聯(lián)、表決三方面。在消防給水系統(tǒng)中，消火栓給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)是重要部分，閥門、消火栓、噴頭、管道等各個單元的部件是否符合要求，水泵、水池、水箱等設備設施功能是否完備，充分決定了框圖的可靠性。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。如果兩個閥門用管道相連的可靠性框圖分析，核心是讓水流順利通過，那么在兩閥同時開啟時，就需要考慮是否具備百分百的可靠，這個串聯(lián)系統(tǒng)決定可靠性的大小，關系到整體運行能力；如果兩個閥門用管道相連的可靠性框圖分析，截斷水流是主要作用，那么在關閉其中一個閥門時，就需要一次性完成截流，這個可靠性框圖就可以理解為并聯(lián)。雖然結(jié)構(gòu)是相同的，但主要功能不一致，造成了不同功能可靠度的不同。

1.2 消防給水系統(tǒng)可靠性設計

消防給水系統(tǒng)的可靠性設計相對較為復雜，指標是否明確，是決定可靠性精準與否的前提，在設計時，需要考慮到可靠度、失效率、MTBF、維修度、有效度等因素。由專業(yè)技術人員根據(jù)相應設計理論，不斷進行測驗和分配，直至系統(tǒng)達到相關標準要求。高層建筑環(huán)境、氣候、維修、保養(yǎng)各個參數(shù)都需要考慮進去，再通過實地檢測，完成設計過程。各單元功能關系決定了消防給水系統(tǒng)的可靠性，各單元可靠度也就組合產(chǎn)生了系統(tǒng)的可靠度。只有在確定了消防給水系統(tǒng)功能可靠性指標后，才能根據(jù)系統(tǒng)設備可靠性各個指標、各單元子系統(tǒng)和本身的失效率進行可靠性劃分。可靠性分配決定了高層建筑消防給水系統(tǒng)具備的使用功能，保證了給水設備使用年限。對系統(tǒng)進行測試時，要從各單元組件失效率、系統(tǒng)工作模式、實際要求工作時間等內(nèi)容上，對系統(tǒng)進行可靠度預測，通過數(shù)據(jù)分析并科學比較，不斷調(diào)整各子單元組件可靠度。

2 高層建筑消防給水系統(tǒng)設計可靠性保證措施

2.1 消防水源

據(jù)調(diào)查，火災8成以上擴散的原因是因為缺乏足夠的消防用水，消防水源取水方便與否，直接影響著火災最后的撲救效果，消防水源能夠有效保證高層公共建筑滅火需求，市政給水管網(wǎng)天然水源和消防水池消防水源是消防用水的兩種渠道，一定要保證這兩個渠道的暢通，特別是用水量上，必須能夠滿足一次性火災撲救需求，保證從發(fā)生火災到其延續(xù)到最后的時間內(nèi)，根據(jù)時間長短，保證供給時間。一般情況下，考慮到節(jié)水、投資的因素，防水系統(tǒng)用水延續(xù)時間視建筑物重要程度可以最高為23小時，噴淋系統(tǒng)工作時間為1小時左右，如果噴淋系統(tǒng)1小時后大火仍未撲滅，噴淋設備就會被燒毀，無法發(fā)揮滅火功能。雖然消防水源對水質(zhì)的要求較低，但也要保證消防系統(tǒng)用水水質(zhì)潔凈，因為在消防系統(tǒng)中報警閥、噴頭、減壓閥等是較為精密的部件，如遇雜物就會被污物堵塞，為了保證設備安全，就需要在水質(zhì)上，保證潔凈，不能過于渾濁，保證水質(zhì)的最有效方法就是經(jīng)常清理消防水池，并放空清洗重新補水。天然水源也是消防用水最重要的補充備用水源，天然水具有取水量大和方便使用的特點，對天然水源的沿岸，一定要修筑方便取水的設施，保證消防通車道路暢行，有條件的，可以增加加壓設施，確保在枯水期時，能夠從最低水位抽取消防用水，達到對火災快速撲救的目的。

2.2 消防水池容積確定

《高規(guī)》7.3.2規(guī)定：“市政給水管道和進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水（二類居住建筑除外），只要符合上述條件之一時均應設置消防水池。”《高規(guī)》7.3.3對水池的容積作了規(guī)定：“當室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容積應滿足在火災延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求；當室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水時，消防水池的有效容量應滿足火災延續(xù)時間以內(nèi)消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。”就是說明消防水池是儲存消防滅火用水的關鍵構(gòu)筑物，對于其容積的確定，直接關系到滅火是否及時、可靠、安全。有些地域理解不同，設計的方法也有所差異。

有些自來水公司無法保證市政供水的安全性，就需要在室內(nèi)及室外建造消防儲水池，額外地增大了消防水池容積。如果每一座高層建筑，均需要建造大容量儲水池，就會造成工程上的極大浪費，增加預算成本。如何解決消防安全和工程造價的矛盾，一是要強化自來水公司的責任，確保城市環(huán)狀供水安全、可靠，在對高層建筑設計時，就需要加強設計，加大對高層建筑進水管的科學布置，除了滿足日常高層建筑生活外，還要在突發(fā)事件面前，能夠充分保證消防用水量。經(jīng)過合理計算，得出科學的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)進行設計分析，建造符合需要的消防水池容積，既經(jīng)濟合理又滿足消防需要。

2.3 水壓問題

2.3.1 給水超壓問題

系統(tǒng)內(nèi)的水壓都有一個壓力值，如果超過了規(guī)定的壓力限值，就是超壓。超壓現(xiàn)象能夠破壞管道、附件、器材和設備，直接后果就是給水不均勻，影響系統(tǒng)運行，系統(tǒng)就不會工作。超壓問題是高層建筑消防給水中普遍存在的問題，一定要高度重視，并加以解決。剛剛著火時，自動噴水滅火系統(tǒng)就會慢慢啟動，這時只有幾個噴頭在工作，自動噴水滅火系統(tǒng)給水管網(wǎng)中如果沒有排氣閥，管網(wǎng)空氣被壓縮，這時就會產(chǎn)生壓力波動，形成系統(tǒng)超壓。

2.3.2 給水減壓和泄壓方式

只有通過采用減壓和泄壓方式才能解決滅火系統(tǒng)普遍存在的超壓問題，利用合理的給水減壓和泄壓，使給水均勻，確保系統(tǒng)流量，有利于大范圍給水及時穩(wěn)定。

需要采取泄壓和穩(wěn)壓措施，使超壓值對泄壓閥、安全閥、穩(wěn)壓閥、氣罐閥等給水管網(wǎng)不致?lián)p壞。根據(jù)需要選擇流量—揚程曲線平緩的消防泵、切線消防泵、水冷直聯(lián)消防泵或者變頻調(diào)速消防泵。

3 結(jié)束語

高層建筑消防給水的穩(wěn)定可靠，是保證高層建筑安全最關鍵的內(nèi)容，在進行系統(tǒng)設計的時候，一定要依據(jù)實際情況，把穩(wěn)定性和可靠性排在設計首要位置，通過科學合理的預防，強化防火意識，消除火災事故。

參考文獻

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