淺論高層建筑消防給水系統可靠性

周廈軍

廈門泉廈科技有限公司（361008）

淺論高層建筑消防給水系統可靠性

周廈軍

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文章通過對當今高層建筑消防給水系統可靠性進行分析，以期我國高層建筑的安全指數得到穩步提升。

高層建筑；消防給水系統；可靠性

0 引言

高層建筑消防給水系統是確保高層建筑防火安全最為重要的建筑系統，不僅影響整個工程系統的穩定性、安全性，而且關乎高層居住者的人身財產安全，由此可見，為了使當今高層建筑安全穩定性得到有效保障，對高層建筑消防給排水系統穩定性以及相關問題的分析刻不容緩。

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設計中，給水方式的選擇是一個非常重要的環節，并嚴重影響消防給水系統的安全性、穩定性、經濟性以及高效性。筆者結合以往工作經驗，以及對當今高層建筑較為常見的給水方法的相關資料進行搜集、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形式。整棟大樓采用一個區供水，系統簡單、設備少。這就需要水泵在運行過程中應滿足持續一段時間內火災對用水量的需求，以及滿足系統內任何一處的壓力情況。當高層建筑最低消火栓栓口處的靜水壓力不大于1.0 MP或系統工作壓力小于2.4 MP時,可采用此方式。

2）分區消防給水方式。在消防給水系統中，由于配水管道的工作壓力要求，系統可有不同的給水方式。系統給水方式的劃分原則可根據管材、設備等確定。當高層建筑最低消火栓栓口的靜水壓力大于1.0 MP或系統工作壓力大于2.4 MP時，應有效利用分區給水系統。與此同時，應在安全性、穩定性、可靠性以及綜合技術經濟性等方面，加之高層建筑特征以及建筑系統內壓力情況來對分區供水形式進行規劃設計，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，但當系統的工作壓力大于2.4 MP時可采用消防水泵串聯或減壓水箱分區供水形式。

2 高層建筑消防給水系統超壓問題及解決辦法

1）存在于給水系統中超壓問題。利用防超壓措施是高層建筑給水系統應采用的方法。由于消防系統內部存在給水系統最大壓力容量小于消防系統內部水壓的情況，因此在高層建筑中會出現超壓問題，并嚴重影響消防器材設施、消防管道配件等相關系統內設備的使用壽命，以及系統運行質量。超壓現象是當今高層建筑消防給水普遍存在的，因此應當作為重點問題值得普遍關注，從而在各方努力下研制出行之有效的措施進行防治。引起超壓現象存在于當今高層建筑消防給水系統的主要原有以下幾點：

存在系統小流量出水現象。當火災發生時，通常出現僅有幾個噴頭在自動噴水滅火器中發生動作，亦或者在進行末端試水過程中水量在自動滅火系統中流量均很小，其中按照秒流量來進行自動噴水滅火器系統加壓泵設計的主要選擇形式，而實際上兩者卻存在較大差距，促使加壓泵只能工作于系統內水量小流量狀態，導致加壓泵的揚程也隨之攀升，最終引起自動噴水滅火系統內，出現管網嚴重超壓現象。

存在嚴重的豎向分區工作壓力不達標現象。在高層建筑物系統構架過高情況下，導致1.2 MPa的豎向分區工作壓力并不達標。

存在水錘超壓現象。當前高層建筑中水錘現象是由突然停轉、突發故障等原因引起的消防泵無法正常工作引起的現象。

下區管網存在超壓現象。高層建筑物存在下區管網超壓現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致關閉不嚴等原因引起的。

超壓狀況。當上下區域內水泵吸水與出水管直接相接，即直接采取水泵對口抽積水方式進行消防給水過程中，因存在止回閥密封程度不夠，導致靜壓遠大于工作壓力而使下區水泵出現嚴重超壓情況。

存在于水泵接合器中的超壓情況。在高層建筑防火系統中存在水泵接合器被上區、下區的豎向分區消防給水系統同時應用情況時，加之止回閥存在嚴重不嚴密情況，致使傳壓現象產生、下區出現超壓。此外，在消防給水管網經由消防車的消防泵進行給水時，會引起一定程度的管網超壓現象，尤其是在消防泵與系統泵串聯運行狀態下，超壓現象更有可能產生。

排氣裝置設置不當或未設置。當排氣閥以及排氣閥位置不當現象存在于自動噴水滅火系統的給水管網中時，則會造成空氣在管網內被迅速壓縮，從而因壓力波動而產生超壓現象。

當穩壓泵處于較低位置，且伴有高位水箱處引吸水管情況，系統內靜壓遠高于工作壓力情況下則會產生超壓。

存在于設計當中的問題。逐點法、作用面積法是當今較為常用的設計計算方法。然而，逐點法卻存在水壓偏大情況，致使系統內出現揚程偏大、選泵流量過大的結果，進而引起管網超壓現象。

2）解決給水超壓方法。超壓問題是當今給水系統中較為普遍的問題，而泄壓方法、減壓方法均可有效解決給水系統中的超壓問題。在分析超壓問題過程中，得出以下幾個措施可對給水超壓問題進行解決：

利用行之有效的基礎措施對超壓進行防治。第一，給水管網在自動噴水滅火系統內的布置設計應科學合理，從而縮減噴頭數量，并在配水管兩側將噴頭均勻布置，促使各個配水管水壓得到平衡。在分區方法上也應保障合理性選擇，并對壓力值適當減少。第二，利用流量-揚程曲線平緩消防泵作為高層建筑系統中的消防泵首選。此外，具有一定建筑能力的工程單位可運用水冷直聯消防泵以及切線消防泵形式。

提高整個消防給水系統的承壓能力。提高管道及附件的承壓能力，使系統產生超壓時仍在管道及附件的允許工作壓力范圍內。

合理使用各類設施有效降低超壓危害。使用各類設施進行降壓是設計中普遍使用的一種方式。消防給水系統中常見的設施有泄壓閥、安全閥、穩壓閥、氣罐閥、減壓孔板、減壓穩壓栓、節流管、減壓水箱等。選擇降壓設施時也有一定的要求，如減壓閥的選擇，一般的減壓閥結構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。消火栓給水系統在選擇減壓閥時要注意滿足給水分區的要求，并滿足規范中規定的栓口的靜、動壓。

3 消防給水系統可靠性的措施分析

在對高層建筑消防給水可靠性的措施進行分析時，我們要對高層建筑消防給水系統的各個部分如消防管網、消防水箱、泵房、消防水池等進行可靠的整合，使之形成一個合理有效的整體，這時我們就要對系統進行選擇，我們應首先保證系統的安全可靠性，然后盡量選用經濟合理的供水形式。消防系統按服務范圍分為：獨立的消防給水系統和區域集中的消防給水系統。筆者建議同一時間內只考慮一次火災的居住區、建筑組團可采用區域消防給水系統：鄰近高層建筑共用消防水池、水箱及供水加壓設備。區域集中的消防給水系統消防水池、高位消防水箱的容量應按消防用水量最大的一幢高層建筑計算，消防水箱應設置在區域內最高一幢建筑的頂部，消防水泵的供水能力應滿足消防設施用水量最大一幢建筑的消防用水量。

4 小結

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設計的關鍵，它直接關系到消防給水系統的有效使用和工程造價。正確的設計將確保建筑內人們的生命及財產的安全。在高層建筑消防給水系統可靠性的探討研究中可以得出在實際應用中設計者要根據工程的具體情況，對與之相關的各種因素進行綜合評估。再結合不同的給水系統的特點、工程造價以及可能產生的噪聲、污染、運行管理是否方便等因素綜合考慮最后選用最佳切實可行的方案。

在以自動噴水滅火系統為主體的高層建筑消防給水系統中，給水系統的超壓是一個不能忽視的重要問題。因此，在給水系統的設計時，應采用有效的減壓和泄壓措施，防止給水超壓現象的發生。

系統可靠性的選取與分配能保證高層建筑消防給水系統的功能和壽命達到設計要求。要使系統在長期使用過程中不間斷地工作，這就要求整個系統與每一個子系統具有一定的可靠度。為了提高系統的可靠度必然要花費一定的費用，但如果系統不可靠使系統發生故障也將會造成巨大的經濟損失。因此，設計者必須在安全與經濟兩者之間求得合理的平衡而得到最優的可靠度。

[1]蔣永艱.高層建筑消防設計手冊(火災案例，消防技術與產品信息)[M].上海：同濟大學出版社,2001.

[2]楊琦.消防給水系統中增壓和穩壓設施設計探討[J].給水排水，2009(11)：22-23.