浅论高层建筑消防给水系统可靠性

周厦军

厦门泉厦科技有限公司（361008）

浅论高层建筑消防给水系统可靠性

周厦军

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文章通过对当今高层建筑消防给水系统可靠性进行分析，以期我国高层建筑的安全指数得到稳步提升。

高层建筑；消防给水系统；可靠性

0 引言

高层建筑消防给水系统是确保高层建筑防火安全最为重要的建筑系统，不仅影响整个工程系统的稳定性、安全性，而且关乎高层居住者的人身财产安全，由此可见，为了使当今高层建筑安全稳定性得到有效保障，对高层建筑消防给排水系统稳定性以及相关问题的分析刻不容缓。

1 目前高层建筑主要的消防给水方式

在高层建筑消防给水系统设计中，给水方式的选择是一个非常重要的环节，并严重影响消防给水系统的安全性、稳定性、经济性以及高效性。笔者结合以往工作经验，以及对当今高层建筑较为常见的给水方法的相关资料进行搜集、分析、归纳、整理可知目前消防主要分为以下几种类型：

1）高层建筑消防给水不分区形式。整栋大楼采用一个区供水，系统简单、设备少。这就需要水泵在运行过程中应满足持续一段时间内火灾对用水量的需求，以及满足系统内任何一处的压力情况。当高层建筑最低消火栓栓口处的静水压力不大于1.0 MP或系统工作压力小于2.4 MP时,可采用此方式。

2）分区消防给水方式。在消防给水系统中，由于配水管道的工作压力要求，系统可有不同的给水方式。系统给水方式的划分原则可根据管材、设备等确定。当高层建筑最低消火栓栓口的静水压力大于1.0 MP或系统工作压力大于2.4 MP时，应有效利用分区给水系统。与此同时，应在安全性、稳定性、可靠性以及综合技术经济性等方面，加之高层建筑特征以及建筑系统内压力情况来对分区供水形式进行规划设计，并可利用消防水泵减压水箱、减压阀减压、并行以及串行形式，但当系统的工作压力大于2.4 MP时可采用消防水泵串联或减压水箱分区供水形式。

2 高层建筑消防给水系统超压问题及解决办法

1）存在于给水系统中超压问题。利用防超压措施是高层建筑给水系统应采用的方法。由于消防系统内部存在给水系统最大压力容量小于消防系统内部水压的情况，因此在高层建筑中会出现超压问题，并严重影响消防器材设施、消防管道配件等相关系统内设备的使用寿命，以及系统运行质量。超压现象是当今高层建筑消防给水普遍存在的，因此应当作为重点问题值得普遍关注，从而在各方努力下研制出行之有效的措施进行防治。引起超压现象存在于当今高层建筑消防给水系统的主要原有以下几点：

存在系统小流量出水现象。当火灾发生时，通常出现仅有几个喷头在自动喷水灭火器中发生动作，亦或者在进行末端试水过程中水量在自动灭火系统中流量均很小，其中按照秒流量来进行自动喷水灭火器系统加压泵设计的主要选择形式，而实际上两者却存在较大差距，促使加压泵只能工作于系统内水量小流量状态，导致加压泵的扬程也随之攀升，最终引起自动喷水灭火系统内，出现管网严重超压现象。

存在严重的竖向分区工作压力不达标现象。在高层建筑物系统构架过高情况下，导致1.2 MPa的竖向分区工作压力并不达标。

存在水锤超压现象。当前高层建筑中水锤现象是由突然停转、突发故障等原因引起的消防泵无法正常工作引起的现象。

下区管网存在超压现象。高层建筑物存在下区管网超压现象的主要原因是由于旁通管上阀门失控以及减压阀因故障导致关闭不严等原因引起的。

超压状况。当上下区域内水泵吸水与出水管直接相接，即直接采取水泵对口抽积水方式进行消防给水过程中，因存在止回阀密封程度不够，导致静压远大于工作压力而使下区水泵出现严重超压情况。

存在于水泵接合器中的超压情况。在高层建筑防火系统中存在水泵接合器被上区、下区的竖向分区消防给水系统同时应用情况时，加之止回阀存在严重不严密情况，致使传压现象产生、下区出现超压。此外，在消防给水管网经由消防车的消防泵进行给水时，会引起一定程度的管网超压现象，尤其是在消防泵与系统泵串联运行状态下，超压现象更有可能产生。

排气装置设置不当或未设置。当排气阀以及排气阀位置不当现象存在于自动喷水灭火系统的给水管网中时，则会造成空气在管网内被迅速压缩，从而因压力波动而产生超压现象。

当稳压泵处于较低位置，且伴有高位水箱处引吸水管情况，系统内静压远高于工作压力情况下则会产生超压。

存在于设计当中的问题。逐点法、作用面积法是当今较为常用的设计计算方法。然而，逐点法却存在水压偏大情况，致使系统内出现扬程偏大、选泵流量过大的结果，进而引起管网超压现象。

2）解决给水超压方法。超压问题是当今给水系统中较为普遍的问题，而泄压方法、减压方法均可有效解决给水系统中的超压问题。在分析超压问题过程中，得出以下几个措施可对给水超压问题进行解决：

利用行之有效的基础措施对超压进行防治。第一，给水管网在自动喷水灭火系统内的布置设计应科学合理，从而缩减喷头数量，并在配水管两侧将喷头均匀布置，促使各个配水管水压得到平衡。在分区方法上也应保障合理性选择，并对压力值适当减少。第二，利用流量-扬程曲线平缓消防泵作为高层建筑系统中的消防泵首选。此外，具有一定建筑能力的工程单位可运用水冷直联消防泵以及切线消防泵形式。

提高整个消防给水系统的承压能力。提高管道及附件的承压能力，使系统产生超压时仍在管道及附件的允许工作压力范围内。

合理使用各类设施有效降低超压危害。使用各类设施进行降压是设计中普遍使用的一种方式。消防给水系统中常见的设施有泄压阀、安全阀、稳压阀、气罐阀、减压孔板、减压稳压栓、节流管、减压水箱等。选择降压设施时也有一定的要求，如减压阀的选择，一般的减压阀结构包含薄膜式和弹簧式以及活塞式三类，其作用形式各异，有比类式以及定压式。消火栓给水系统在选择减压阀时要注意满足给水分区的要求，并满足规范中规定的栓口的静、动压。

3 消防给水系统可靠性的措施分析

在对高层建筑消防给水可靠性的措施进行分析时，我们要对高层建筑消防给水系统的各个部分如消防管网、消防水箱、泵房、消防水池等进行可靠的整合，使之形成一个合理有效的整体，这时我们就要对系统进行选择，我们应首先保证系统的安全可靠性，然后尽量选用经济合理的供水形式。消防系统按服务范围分为：独立的消防给水系统和区域集中的消防给水系统。笔者建议同一时间内只考虑一次火灾的居住区、建筑组团可采用区域消防给水系统：邻近高层建筑共用消防水池、水箱及供水加压设备。区域集中的消防给水系统消防水池、高位消防水箱的容量应按消防用水量最大的一幢高层建筑计算，消防水箱应设置在区域内最高一幢建筑的顶部，消防水泵的供水能力应满足消防设施用水量最大一幢建筑的消防用水量。

4 小结

高层建筑有别于低层建筑，选择合理的给水方式是高层建筑消防给水系统设计的关键，它直接关系到消防给水系统的有效使用和工程造价。正确的设计将确保建筑内人们的生命及财产的安全。在高层建筑消防给水系统可靠性的探讨研究中可以得出在实际应用中设计者要根据工程的具体情况，对与之相关的各种因素进行综合评估。再结合不同的给水系统的特点、工程造价以及可能产生的噪声、污染、运行管理是否方便等因素综合考虑最后选用最佳切实可行的方案。

在以自动喷水灭火系统为主体的高层建筑消防给水系统中，给水系统的超压是一个不能忽视的重要问题。因此，在给水系统的设计时，应采用有效的减压和泄压措施，防止给水超压现象的发生。

系统可靠性的选取与分配能保证高层建筑消防给水系统的功能和寿命达到设计要求。要使系统在长期使用过程中不间断地工作，这就要求整个系统与每一个子系统具有一定的可靠度。为了提高系统的可靠度必然要花费一定的费用，但如果系统不可靠使系统发生故障也将会造成巨大的经济损失。因此，设计者必须在安全与经济两者之间求得合理的平衡而得到最优的可靠度。

[1]蒋永艰.高层建筑消防设计手册(火灾案例，消防技术与产品信息)[M].上海：同济大学出版社,2001.

[2]杨琦.消防给水系统中增压和稳压设施设计探讨[J].给水排水，2009(11)：22-23.