超高层建筑消防给水系统设置探讨

2021-01-08黄声隆

河南建材 2021年5期

黄声隆

中建海峡建筑规划设计研究院（350015）

0 前言

超高层建筑通常有着非常巨大的体型，其容纳力很强，功能也比较复杂。由于超高层建筑在城市发展过程中所处的重要地位，所以在城市化进程中往往将超高层建筑作为城市发展和繁荣的重要指标。超高层建筑的消防安全问题十分严峻，这也就意味着其消防给水系统的设置十分重要，因此，探讨超高层建筑消防给水系统的具体设置方案具有十分重要的意义。

1 超高层建筑消防工作的具体原则

超高层建筑有着独特的美感，体现着城市的发展繁荣景象。为了能够更好地实现现代化，各城市都积极开展超高层建筑的建设，而这也给消防部门带来了极大的考验。超高层建筑的消防工作难度较高，一旦火情出现在几百米的高空，消防给水能力将会大大减弱，消防人员为了能够将消防用水安全有效地送达火点，往往面临着较大的人员安全威胁问题。以目前的消防能力来看，云梯车一般只能达到50 m的高度，而水枪喷射的高度通常也只有200 m。所以在消防给水系统的设置上，首先需要按照国家《高层民用建筑设计防火规范》的相关要求，对250 m以上的建筑体进行防火专题设计，设置防火分区、自动消防系统和疏散通道；其次，在建设过程中，越是高层的建筑和较高的楼层，就越需要采用更高等级的防火材料，并设置更多的消防栓、自动喷水灭火系统、消防卷盘等，而室外则需要设置好给水管道、消防水池和室外消防栓。最后在建设布局过程中，政府部门应该将消防总体布局、消防通道、消防水源建设、高层建筑消防自动灭火设置等纳入规划之中，严格做好消防审批工作，重视消防安全工作[1]。

2 超高层建筑消防给水系统的主要形式

2.1 国内现状

目前我国的高层建筑室内消防给水系统大多都采用并联分区给水、串联分区给水和重力式消防给水等形式。以建筑高度为492 m的上海环球金融中心为例，其消防给水系统以临时高压制为主，采用的是串联分区给水方式和消防水泵等供水设备。在研究中可以发现，我国各地有名的商场中，高度在340 m以上的建筑一般采用的是重力式消防给水方式，而该方式大多以高位水池为主要供水设施；其余使用串联、并联分区给水方式的商场均采用消防水泵作为主要供水设备[2]。

2.2 并联分区消防给水系统

并联分区消防给水系统在建筑内部各个区域内设有独立的消防水泵和消防水箱等供水设备，其最大的优点就在于整体系统十分清晰、逻辑明了，并且在供水方面安全可靠，操作人员仅需对其进行简单的操作就可以达到很好的供水效果。而并联分区消防给水系统的问题就在于水泵台数太多、泵房面积较大，所以一般在建设初期就需要投入大量的资金；后期虽然操作方便，但是一旦出现事故则可能会导致维修困难。另外，并联分区消防系统一般要求上区底部管路以及阀门的工作压力等级达到2.5 MPa，其余部分则需要达到1.6 MPa，所以该方式常常用于200 m以下的建筑[3]。

2.3 串联分区消防给水系统

按照水泵的联接方式，串联分区消防给水系统分为传输串联和直接串联两种形式。传输串联形式通过中间传输水箱和传输泵来提高消防用水等级，而直接串联形式也是采用这个原理，只是水泵将不再在水箱内吸水，而是直接从下一级水泵的水管上吸水。理论上讲，串联分区是不受建筑层高影响的，在任何高度的建筑体下都能够满足一定的供水需求。上述提到的上海环球金融中心就是采用的这类形式。在实际工作中，这类形式的供水系统具有压力较低、消防水泵的功率较小、安全性较强等优势，但是因为泵房的占地面积较大，其造价也不低，并且在控制系统、供水系统等方面都较为复杂，稳定度也不如并联分区消防给水系统，并且因为层层叠加，超压现象也比较严重。

2.4 重力式消防给水系统

重力式消防给水系统一般都是在建筑物的最高处选取适当的位置建设消防水池，其容积要根据高层建筑物在火灾延续时间内的室内消防总用水量来确定。在发生火灾时，消防水池的水将在重力的作用下分散到建筑各区。这种重力供水方式并不依赖机械设备，也不需要用电，是三种方式中最为安全的一种方式，其缺点是占用的建筑面积较多，因而初期投资也会较多，一般只应用在300 m以上的高层建筑中[4]。

3 超高层建筑消防给水系统的设置

3.1 室内消火栓给水系统

室内消火栓给水系统有高位水池、中间水箱、水泵组和室内消火栓组成。

1）高位水池的设置。需要保证其能够独立分为两格，确保在换水检修的过程中可以不中断消防水池的使用，确保系统的可靠性。与此同时，还需要将消防水池和生活水池合并为一个水池，这样比较方便采取措施，保证消防用水不被他用。中间水箱承担着接力供水、加压等作用，所以作为一个中间设备，不但要常储备一部分水，还需要设置成两个水箱分别存储消防用水，并采取连通管的方式连接水箱的底部，设置好阀门。

2）水泵组的设置。施工单位要选取具有缓和特性的水泵，避免超压的情况，并且设计好水泵的数量。一般来说，水泵的数量越多，其可靠性就越强，只是施工单位还需要注意成本的问题，在流量小的地方没必要设置太多水泵。另外，在超高层建筑中，消防给水系统的每台消防水泵都需要有独立的吸水管，并且吸水管的直径要大于吸水口的直径。

3）室内消火栓的设置。无论是何种形式的供水系统，室内消火栓都十分重要，其也是最有效的灭火设备。因为消火栓的重要性，所以其必须要安装在方便使用和维修的地方。一方面，要确保其运行在自动控制状态。这就需要确保操作人员能够具有一定的消防意识，避免其经常性地将消防水泵置于手动状态。另一方面，需要对按钮、栓口、枪口的位置进行合理设置，防止其因为老化而出现故障。同时，需要设置好室内消火栓自动监测系统，对水流情况进行检测，从而判断火情。当然，消火栓还需要配备定位感应器，从而达到更好的调配和使用效果[5]。

3.2 合理选择分区

由于高层建筑体量较大，所以要对其进行分区的设置，但是多分区会增加不必要的设备投入，水泵和管道也会较为复杂；分区太小则可能会造成管道超压和漏水，且灾情发生时无法及时响应。因此，消防供水系统建设人员需要加强这方面的工作，结合建筑基本结构进行分区设置。

3.3 自动喷水系统

自动喷水系统是现阶段最有效、应用最广泛的消防灭火系统。一般来说，自动喷水灭火系统由消防水源、给水管网、报警阀组、喷头等组成。喷头是最主要的元件，其不仅有控制喷水强度的作用，还兼具探测和均匀布水的功能。一般在高层建筑中多采用闭式喷头，并设置在火灾发生率高的点位。报警阀组则包括延迟器、水力警铃、压力开关等。延迟器需要设置在报警信号管网的前段，而水力警铃则设置在人员停留位置，也就是值班室、公共通道等位置。压力开关则需要设置在延时器出水口以及水力警铃之间。在设置末端试水装置时，必须要尽可能减小试水口与压力表之间的距离，这样才能够保证流量计算更加精准，同时还需要在管道系统中采用中央中心型给水方式[6]。