淺析重力供水消防系統在超高層建筑中的應用

廖章斌

摘要：隨著新型城鎮化的加快推進，城市建筑數量和高度不斷刷新，涌現出一大批超高層建筑，而消防供水系統作為超高層建筑的系統組成部分，其設計質量關乎建筑使用群體生命財產安全，應提高對系統設計與應用的重視程度。文章從實踐角度出發，對重力供水消防系統在超高層建筑中的應用進行全面解讀，在有效掌握重力供水消防系統應用原理的基礎之上，以應用實踐為研究手段深入分析系統的優點與缺點，堅決預防和遏制超高層建筑火災事故發生，有效保證超高層建筑的消防安全。

關鍵詞：重力供水;消防系統;超高層建筑;應用

1 重力供水消防系統的原理

從原理學角度來看，重力供水消防系統的運行得益于水體的重力勢能做功。目前國內外所采用的重力供水消防系統中包括底座、水泵等都是其結構的重要組成部分，不同于其他結構的是重力供水消防系統底座設有儲水槽，出水口和進水口分設于儲水槽兩側，重力式活塞被安裝至儲水槽上方，以專門的供水泵與進水口相連。供水泵以進水口為傳送介質，負責與儲水槽的運輸工作，途徑出水口為超高層建筑輸送水資源。在進水口和水泵兩者之間設置有單向截止閥，供水時水泵加壓，在壓力的作用下水將通過儲水槽流入出水口，終點是位于建筑的供水系統。但是當供水量大于所需水量時，水壓將重力式活塞體頂起，當上移到上止點時，則水泵停止轉動。此時，儲水槽內的水在活塞體重力的作用下繼續供水，當活塞體下移到下止點時，水泵自動啟開。重復上述步驟，則供水系統可連續不斷地向超高層建筑的用戶提供水源。

2 水泵抽水向水池供水的蓄水方法

相較于普通層高建筑，超高層建筑中單純依靠自來水水壓難以將水輸送至頂層蓄水池，介于此情況，在超高層建筑供水系統采用加壓原理進行抽水，確保高層用戶正常用水，通常情況下，在加壓水泵應用過程中應避免其與供水管的直接連接，若堅持以此為供水依據，需活動當地相關部門的批準。加壓水泵的應用要求之所以嚴格是由于其在實際運行前期將管網內水壓抽至最低標準，導致無法為周圍用戶提供充足用水，嚴重時極有可能加重供水管道內空氣含量。另外，若管道淺埋過程中受外界因素影響發生滲漏現象，為污水進入管道內提供了可乘之機，在某種程度上導致供水質量不達標。在超高層建筑中若需要通過加壓水泵才能完成高層供水任務時，需在位于建筑本體供水管位置多設置一個蓄水池。將超高層建筑中加壓水的進水口與蓄水池的出水口相連，如此一來，需在超高層建筑中建設兩個蓄水池以確保供水系統有效運行。但從整體來看，這種系統建設方法無形中增加了超高層供水系統設計開發時的成本，且供水質量與直供水質量相比差異明顯，建筑用戶用水質量難以得到有效保障。因此，為確保整個超高層建筑正常用水，應在結合建筑實際情況的基礎上，增設一套備用水泵，當運行水泵出現故障時，備用水泵作為替補運行，從而避免供水系統因水泵故障而導致的斷水現象。

3 重力供水消防系統的優劣

重力供水消防系統在具體供水方式上主要以高位水箱重力供水為主，通常，在靜水壓水柱達到80m時，高位水箱與社減壓閥產生交集，這種運行機制有助于超高層建筑分區供水的有效實現。對于建筑本身而言，不僅使得整個供水系統運行的安全性、可靠性及穩定性，且在建筑處于斷電狀態下時，依然能夠保持高效率運轉，相較于傳統加壓供水消防系統，重力供水消防系統在運行質量及效果方面有著明顯優勢，具體如下：

第一，當超高層建筑發生突發性斷電、停電現象時，重力供水消防系統仍能夠源源不斷的為用戶進行水供應，可有效規避因用電故障所導致的停水現象;

第二，傳統供水系統缺乏傳輸水箱，其體積龐大，維修技術復雜，而重力供水系統出現故障時維修起來較為方便，管理難度不大，設備整體運行機制通俗易懂，有助于超高層建筑利用率的全面優化與改善;

第三，在重力供水消防系統中，無論是消防泵還是生活泵均可用于消防工作，區別于普通消防系統，重力供水消防系統在消防安全性及實效性方面有著雙重保障。但整體上來看，該系統在實際運行過程中經濟性及效益性不明顯，尚未在國內各大建筑工程中廣泛推廣與普及;

第四，在重力供水消防運行時，由于建筑樓層在高度上的不一致性，導致其所需供水壓力也不盡相同，一般情況下，低樓層用戶用水壓力較大，隨著樓層高度的不斷增加，供水壓力逐漸減小。因此，將重力供水系統應用于10層以上建筑時，則需在其以下樓層加裝減壓裝置，確保水壓所處壓力范圍的合理性及規范性，避免因水壓過大而導致的用戶配水裝置損壞等問題。此外，水池中必須有一個通氣孔，使蓄水池內的空氣壓力與大氣壓力相等，這就使這種供水系統不能在全密閉的管路中進行，水的質量比直供水差些，因此國家規定采用重力供水方式時，要定期清洗水池。

4 重力供水消防系統的應用

當前階段，重力供水消防系統在我國的應用尚未達到普及程度，在部分發達城市的超高層建筑中較為常見，其中作為典型的應用案例當屬廣州市廣州塔，是重力供水消防系統的應用先驅，建筑物總高大于438m，水塔設置于建筑的第85層位置，通過鋼管管道與塔頂連接，與消防水管相通后管道方向專至下一樓層。整個建筑水塔數量為2 個，與其他部分共同組成重力供水消防系統，從建設結構來看，水塔主體以鋼筋混凝土澆筑而成，可達到540噸的蓄水總量。廣州塔重力供水消防系統可在建筑物發生火災斷電的情況下，系統內部各設備仍可獨立運行，在自身重力作用下水塔內的水可自行抵達各消防水管。

此外，重力供水系統在供電系統中所采用線路為具有特殊性質的電路檢測系統，不僅可實時監督供電線路通電情況，且在某種程度上有助于供電線路高溫預警。在該系統中，城市管網中的水通過水泵抵達建筑物高位水箱，并通過自身重力均勻分配至各給水管網。為了均衡水壓，在豎向主干管上配有減壓閥。將現場控制器DDC應用于監控系統，實施檢測高水位水箱，一旦水位發生超標現象系統將自動發出警報，現場工作人員可通過與水箱水位實際情況，決定是否開啟或者停止水泵。對水泵壓差進行全過程檢測，掌握系統最新工作狀態。此外，當水泵受外界環境因素或者自身機制影響產生嚴重故障時，應對其進行及時更換，啟用備用水泵。從重力供水系統實際應用情況來看，其在供水過程中的壓力整體趨于穩定，大部分水可長期儲存于專門的水箱，有著極為可靠、安全、高效的供水，但唯一不足在于水箱自身所帶來符合量嚴重威脅建筑體的穩固性。

結語

綜上所述，重力供水消防系統在超高層建筑中應用有著較高的合理性，從另一角度來看，在超高層建筑中引入重力供水消防系統所要面臨的是各種各樣的挑戰與基于。一方面，系統的應用無形中增加了對建筑設計人員的技能要求;另一方面，重力供水消防系統對現代科學技術的發展起到了良好的推動作用，為建筑消防系統發展開辟了新的道路。重力供水消防的應用確定了超高層建筑消防系統工程的設計參數，為超高層建筑等典型工程消防系統工程提供了技術支撐，預示著國內消防事業邁上了新臺階。

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