基于高层建筑消防给水系统应用探讨

唐奕彦 杜金蔓

摘要：高层消防给水系统是重要的消防安全设施，本文从高层消防给水系统给水方式、泄压及超压及系统稳定性等方面进行分析，利用对自动喷水灭火和消火栓系统的论述来探讨系统中存在的问题并指出相应的对策。

关键词：高层建筑；消防给水；消防栓；泄压；水箱

研究消防给水系统能够对进一步认识高层消防灭火系统中给水、供水系统的安全性、可靠性和稳定性，以实现高层建筑消防安全给水系统的标准化[1]。本文从高层建筑消防供水方式入手来分析其给水系统，以期为高层建筑消防给水系统的安全性和标准化建设提供参考。

1 高层建筑消防供水方式

高层建筑消防供水方式主要有供水池供水、消防专用水泵组、气压罐及自动调速变频恒压供水等方式。其中，供水池供水主要在高层建筑屋顶不构建大容量的消防专用水池，在火灾发生时利用加压水泵将消防用水一次性地输入消防用水池中，一旦发生火灾，就能够利用消防池中大量的水以重力供水方式供水[2]。消防水泵组供水是高层建筑消防给水中常用的供水方式，此方式主要由消防泵房、专用水泵及消防专用水池等组成，且设置在室外或高层建筑底层，高层建筑屋顶设置有小容量供水箱，常同生活供水公用，但消防用水应达到10分钟的供水要求。火灾初期，启动高层建筑屋顶的小水箱实施灭火，同时启动消防专用水泵组，向消防管网中输入消防专用水，使其充分到达火灾楼层灭火。

气壓罐供水不需要设置高位消防供水箱，直接利用气压罐促使消防供水管网长期处于高压状态。但其电力系统需要增设柴油发电机或设置成两路电源，以确保消防用水的可靠性和安全性。

调速变频恒压供水方式的节能效果较好，其原理主要是利用自动调速变频恒压技术来实现供水，对供水管网压力严格检查，科学操控水泵转速，以维持管网的恒压。该供水系统设置两个消防主泵，一用一备，另配自动调频泵，水压变化大时自动启动主泵，变化小时启动调频泵，以防止水泵长期放置而发生锈蚀，进而增加了消防安全的稳定性和可靠性。

2 高层建筑消防供水系统的泄压及超压问题

自动喷水灭火系统中减压、泄压较为常见，利用泄压、减压手段能够使给水更加均衡及保持作用面积的水压较为稳定。常用的泄压、减压措施主要有两点，以是自动灭火系统的布置应科学合理，配水支管上不应布置喷头，且要按照设计标准对管网给下压力进行适当减小；二是消防泵的选用，应选用消防功能全面的水泵，以灵活操控压力[3]。此外，也可应用相应的稳压、泄压方法来保护管网在超压下不被损坏。

供水超压则指给水系统内部压力超过了其工作时的压力限定值，从而对系统附件、管道產生破坏作用，致使其不能均衡给水，给消防灭火效率带来直接影响，导致消防系统不能正常发挥作用。超压问题是高层建筑消防供水系统中常见的问题，必须对其重视和采取相应的安全措施。导致高层建筑消防供水系统产生超压的原因主要有以下几点：

竖向分区不够合理：高层建筑消防系统中，管网采取竖向分区给水难以满足分区工作压力标准。

末端出水量不足：火灾发生初期，响应系统喷头位于自动喷水灭火系统的终端，一般动作喷头仅有1到3个，其运行系统的出水量不足，消防水泵的选取是依据设计流量标准进行的，其流量及扬程曲线呈陡直状，给水系统流量不足会影响加压泵，两者会产生数倍的差距。若在流量不足的情况下加压泵启动工作，就会使加压泵的扬程迅速提高，造成自动喷水灭火系统形成超压。

超压水泵接合器：给水分区为竖向时，上下分区共用一个水泵接合器时，会因上下去止回阀和串区严密性不足而造成下区超压。

消防泵的水锤现象：在故障或停电时，消防泵突然停转会产生水锤现象，这种水锤现象会导致超压。

3 高层消防给水系统的稳定性及技术分析

3.1 高层消防给水系统的稳定性

给水系统的稳定选哪个主要指在限定条件下，高层建筑消防给水系统可以对各项工作进行顺利实现，这种可靠性和稳定性直接影响着高层建筑消防的安全性。研究和分析其稳定性和可靠性，必须对高层消防给水系统的失效方式、系统能够进行认真分析，并编制精确框架图。研究分析消防给水系统中系统同单元间、模型等可靠性函数关系，通过多次反复试验来确定系统的稳定性和可靠性，进而明确单元组合产生的符合体系的稳定性和可靠性。同时能够对非储备、储备、复杂储备等系统进行详细划分，也可将其划分为非工作储备及工作储备系统[4]。消防给水系统必须严格严重标准、要求进行供水，必须在保障率充分的情况下供水，因而其系统储备应采取负债储备系统。工作储备中应将其分为混联系统。

此外，计算消防给水系统的稳定性、可靠性时，各个单元功能间的关系直接决定着消防给水系统的稳定性及可靠性，各单元的可靠度组合就是消防给水系统的可靠度。

3.2 技术分析

高层建筑消防给水系统的技术主要涉及到室内消火栓系统与自动喷水灭火系统设计技术。消火栓的设计要按照高层建筑平面图来设计消火栓管网平面图，并以此来确定消火栓的最不利点，计算最不利点管路耗损水头和管路压力，进而计算系统需要的整体压力，以此来选择消防水泵和确定消防栓的安装量。同时，计算消防栓间距并确保2股水枪充实水柱都等到达标准，单排布置消火栓时应确保2股水柱能同时到达室内任何位置。消防水箱储水量应满足初期火灾扑救10分钟的用水量。当用水量不足25L/s时水箱储水量需超过12m3，当其超过25L/s时则应大于18立方米。

设计自动喷水灭火系统时应按照喷头流量系数、工作压力来计算喷头流量，其理论流量可按照其作用面积及设计强度来计算，设计流量应按照各喷头最不利点的作用面积内数量、及其形成的节点流量来计算。给水系统的水压需求则应按照管道阻力损失、最不利点工作压力、喷头及消防水池最低水位等来计算。

总之，高层建筑消防给水系统中给水形式和泄压、超压问题为其常见的问题，应根据高层建筑实际来设计消防给水系统和解决其系统中存在的问题。

参考文献：

[1]陈烨.超高层建筑消防给水系统分区设计探讨[J].山西建筑，2016，（07）：140141.

[2]李晓峰，师前进.多栋超高层建筑消防给水系统设计探讨[J].中国给水排水，2015，（06）：3941.

[3]黎承.超高层建筑消防供水系统设计探析[J].给水排水，2014，（06）：5861.

[4]张建平.稳高压消防给水系统在超高层建筑中的应用[J].武警学院学报，2014，（04）：3538.