浅议高层建筑消防给水系统

马剑锋

摘要：高层民用建筑具有火灾蔓延快、人员疏散难、扑救难度大等特点，给消防工作带来了一定的难度。对立足于自救的高层民用建筑来说，直接作用于灭火的消防给水设施尤为重要。在高层建筑火灾中，是否有足够的水压不间断地送到水枪阵地上，直接关系到火灾扑救的成败。笔者就工作实践中碰到的情况结合现行防火规范对高层民用建筑消防给水系统的设置作几点探讨。

关键词：消防 给水

随着我国城市建设的迅速发展，大量高层、超高建筑如雨后春笋般大量涌现。如今的高层建筑，、结构功能复杂，对工程设计要求越来越严格，特别是对建筑防火安全的设计，而消防给水系统则是能否成功扑灭火灾的重中之重。在高层建筑的消防设计中，既要考虑到建筑防的需要和灭火的可用性，还要考虑到投资的合理性和科学性，是较为复杂的系统工程。

1、高层建筑消防的特点和要求

1.1 高层建筑火灾特点

高层建筑由于层数多,建筑高度高,与低层和多层建筑相比,高层建筑发生火灾的危险性大,往往具有:①火灾的隐患多,火种多。②火势猛、蔓延快。③人员疏散困难。④消防设备设施不够完善,补救难度大。⑤伤亡惨重,经济损失巨大。

1.2 高层建筑消防给水设计要求

建筑高度超过消防车有效的灭火高度,即高度为 10 层及 10 层以上的住宅和建筑高度超过 24m 以上的其他民用建筑和工业建筑,主要靠室内消防给水设备扑救火灾的消防给水系统称为高层建筑消防给水系统。首先,高层建筑消防给水受建筑高度影响:当 24m250m 时,建筑设计中应采用特殊的防火措施,并提交国家消防主管部门论证。其次,高层建筑消防应立足于室内自救。再次,灭火剂以水为主,其他灭火剂为辅。最后,严格执行国家和地方现行的消防与条例。

1.3 高层建筑消防给水系统分类

按消防给水系统的构成与功能可分为室外消火栓系统、室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统又分为闭式自动喷水灭火系统,开式自动喷水灭火系统与自动喷水一泡沫联用灭火系统。按消防给水系统的服务范围大小,可分为区域集中高压(或临时高压)消防给水系统和独立高压(或临时高压)消防给水系统。按消防给水的压力与流量是否满足系统要求,可分为常高压和临时高压消防给水系统。按消防给水方式的不同,可分为分区消防给水系统和不分区消防给水系统。

2、高层建筑消防用水量

高层建筑消防用水总量按室内、外消防用水量之和计算。室内用水量是供室内消火栓扑救建筑物初、中期火灾的，是保证建筑物消防安全所必需的最小水量；而室外用水量是供消防车支援室内灭火的用水量，通过水泵结合器向室内消防给水系统供水。因此，在计算室外给水管网通过的消防流量时，应为室内、外消防水量的总和；而计算室内消防给水管道时，应按室内消防用水量计算，以免增加室内消防系统的投资。

3、消防给水系统可靠性研究

高层建筑消防给水系统的可靠性,是指高层建筑消防给水系统在规定的条件下,在规定的时间内,能够完成规定的功能的能力。它的可靠性对保证高层建筑消防的作用有举足轻重的影响。消防给水系统的可靠性通常用可靠度来表示。它是消防给水系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率,是一种表示随机事件发生可能性大小的一个量。

3.1给水系统的可靠性框图。为了研究系统的可靠度,首先需要弄清系统的功能、失效模式,准确地绘出可靠性框图。通过建立消防给水系统模型,研究系统可靠度与单元(组件)可靠度之间的函数关系。单元的可靠度可以通过大量的试验确定,由此可确定出若干单元相互组合成的复元体系统的可靠度。

系统可以分为非储备系统、储备系统和复杂系统储备系统,又可分为工作储备和非工作储备系统。非储备系统实际上是一种串联系统。消防给水系统对供水的要求较高,需要有足够的保证率,故常采用储备系统和复杂系统的形式。在工作储备方式中,可分为并联系统、混联系统、表决系统。在消防给水系统中,主要由消火栓给水系统和自动喷水灭火系统组成,其中各单元(阀门、消火栓、喷头、管道等部件)或设备(水泵、水池、水箱等)的功能,决定了可靠性框图的关系。就两个阀门用管道相连的可靠性框图而言。如果它们的作用是让水流通过,则两阀需同时开启。从可靠性的角度看,这就是一个串联系统;如果其作用是起截断水流作用,则关闭其中一个阀门就可完成截流作用,该可靠性框图为并联系统。可见同是一个结构,不同的功能可靠度是不同的。在水泵给水的方式中,虽然同样的形式但关系不同,可靠性框图也不同。

3.2给水系统的可靠性度量计算。消防给水系统的可靠性是由各单元的功能关系决定的,则系统的可靠度也就由各单元的可靠度组合产生。

4、高层建筑消防给水系统超压问题分析

给水系统的超压问题会严重影响管网的安全使用，如消火栓与水龙带接口易漏水，直流水枪难以控制，影响自动喷水系统喷头的灭火效果等等。高层消防给水系统超压的原因主要有：（1）消防给水系统设置不当。高层建筑消防给水系统主要有消火栓系统和自动喷水灭火系统两大类，两个系统应该分别设置工作泵，但在实际工程为了节省成本和空间而采取了共用一台备用泵的方案。由于消火栓系统和自动喷水灭火系统对水量、水压要求差别很大，其管网布置差别更大，因此对工作泵的型号要求也不同。消防规范规定，消防备用泵的工作能力不应小于其中最大一台消防工作泵，因此当有水压要求低的消防系统工作泵出现故障时，由消防备用泵供水而出现超压。（2）设计人员在选用消防水泵时按设计流量计算。火灾初期消

火栓和自动喷水灭火系统的使用要比规范规定的数量少得多，因此消防的实际用水量远小于水泵选定的流量值，造成超压现象。另外消防水泵在实验和检查时，水泵出水量也较少，若选用一般水泵，由于其流量及扬程曲线较陡直，因此管网的压力升高而出现超压现象。（3）消防给水竖向分区时，采用减压阀分区给水方式，有的工程把这种半独立的上区和下区分开使用水泵接合器，误用消防车中压出口达到1～2MPa的相对高压水流接通下区接合器时，下区会出现超压，

目前防超压有以下几种解决方法：（1）正确布置给水系统，将消火栓系统和自动喷水灭火系统分开设置。由于两种系统在作用时间、用水量、压力等方面的要求不一致，两系统若共用水泵作消防供水，在小流量情况下工作时，产生的超压值比较大，容易出现安全事故。（2）选用流量扬程曲线平缓的水泵。建筑消防特种泵（原名为切线泵）的流量扬程曲线平缓，呈恒压状态。此种水泵系统在零流量或小流引起量下运行时所产生的超压保持在允许范围之内，不会影响正常使用；而当火场需要超出设计流量时，供水扬程稳健性强，不致于大幅度下降，仍能保证一定的充实水柱进行灭火。（3）采用多台水泵给水，根据水流量的大小来决定水泵的使用。当水流量较小时可采取小水泵运行或单泵运行方案，在水流量大时可采用大泵运行或多泵并联运行来保证火灾现场所需要的流量而不产生超压现象。（4）进行合理的竖向分区。管网竖向分区时，适当留有余地降低分区给水压力值，或按0.8MPa值进行竖向分区，并采取相应有效的减压措施。还可以独立分区给水系统，根据系统压力对消火栓给水进行分区，分上下两个或上中下三个给水分区，由不同的水泵机组根据需要提供不同的压力。建筑消防设计关系到人民生命财产的安全，在整个建筑的设计中占有极其重要的位置。高层消防给水设计时不仅要满足规范要求，而且还要考虑到实际应用中的可行性，最重要是安全可靠，这样才能够在突发火灾事故的处置中，以最小的代价取得最大的成效。