高層建筑消防給水系統優化探究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了高層建筑消防給水系統優化探究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要:主要以高層建筑消防給水系統為研究對象，從高層建筑消防給水及自動噴水滅火系統分別詳細介紹了高層建筑消防給水系統的優化設計。

關鍵詞:消防;優化;給水;高層建筑;消火栓

建筑分類是確定消防安全要求的基礎。伴隨經濟的全球化發展，高層建筑如雨后春筍拔地而起，作為首選的消防給水系統也逐步被人們所重視。高層建筑指超過一定層數或高度的建筑，具有火情難發現、火災蔓延快、人們疏散困難等特點，因此利用科學技術手段對其消防給水系統進行優化設計，消除其存在的弊端，使高層建筑消防給水系統更可靠、更安全、更經濟，給住戶的人身財產安全帶來更放心的保證，就顯得尤為必要。

1高層建筑

高層建筑的起點高度或層數，各國規定不一。在中國，主要指住宅建筑高度大于27m和高度大于24m的非單層建筑。高層建筑可以帶來明顯的社會經濟效益，如使人口集中，能使大面積建筑的用地大幅度縮小，可以減少市政建設投資和縮短建筑工期等。高層民用建筑的火災危險分為一、二類及輕、中、嚴重三級。

2高層建筑消防給水及自動噴水滅火系統

2.1高層建筑室內消火栓給水系統

2.1.1給水方式。消火栓給水系統給水方式主要受其制約因素限制，建筑高度是首要的。按建筑高度分不分區和分區給水方式消防給水系統［1］。其中，分區給水方式較為常見，尤其高層建筑消防給水系統應分區供水。一般情況下，在系統工作壓力大于2.40MPa、出水壓力大于0.5MPa時、消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa等時，消防給水系統應分區供水，且消火栓處應設減壓裝置，具體可采用消防水泵并行或串聯、減壓水箱和減壓閥減壓形式。減壓水箱分區供水時水箱的有效容積不小于18m3，且宜分為兩格，并滿足消防給水系統所需消防用水量的要求;減壓閥減壓分區供水時每一分區應設不少于兩組減壓閥，且為了強化防止管道、閥門、管件等薄弱部位出現問題，每組減壓閥組宜設置備用減壓閥(見圖1)。2.1.2給水設備。高層建筑消火栓給水與自動噴水滅火系統均需設置消防水泵，其型式選擇與可靠性、消防供水設計流量和總壓力有關系［2］。同時，為了能保證在必要時有足夠的消防滅火能力，在高度＜54m的住宅、室外消防給水設計流量≤25L/s建筑等情形下，必須配工作性能與工作泵一樣的備用泵。消防泵可以以串聯和并聯的形式，消防水泵的吸水可以自灌式吸水、非自灌式吸水。一組消防水泵吸水管≥2條，吸水管通常是明桿閘閥蝶閥，管徑大于DN300，其穿過消防水池時其接觸面必須有柔性材料支撐。一組消防水泵與給水環狀管網相連的輸水干管必須多于兩條，消防水泵手動啟停和自動啟動相聯合。消防供水管道應布置成環狀或支狀，消防給水管道的設計流速小于2.5m/s。室內消火栓豎管檢修不能同時關閉2根及以上。高層建筑必須要設置水泵接合器，水泵接合器設計流量在10L/s和15L/s之間(見圖2)。消防水箱供應不了系統最不利點所需水壓時，應增設增/穩壓設備。穩壓泵的設計流量不小于系統自動開啟流量，能提供系統自動啟動。系統應設置采用雙向供水的消防水池，火災時消防水池能夠連續補水，補水時間通常小于48h。消防水池不能共用出水管，為了保證在必要時的消防能力，兩座水池連接管應在有效最低水位之下。此外，使用臨時高壓消防給水系統時，高層建筑應有高位消防水箱。

2.2高層建筑自動噴水滅火系統

自動噴水滅火系統分為閉式和開式，前者又分為濕式、干式及預作用系統，后者又分為雨淋系統和水幕系統［3］。其中，濕式系統是最常用的，其準工作狀態時配水管充滿有壓水，噴頭第一時間能滅火，適宜環境溫度在4～70℃之間，因為溫度太低或者太高的水可能影響狀態，無法滿足滅火要求。干式系統適宜環境溫度﹤4℃或﹥70℃的地方，準工作狀態時配水管道是有壓氣體，系統無污染。預作用自動噴水滅火系統準工作狀態時配水管道內沒有水，該系統主要體現的是預作用，主要在有寒冷冰凍氣候、高溫環境和平常不能有水漬等場所，火災時由火災自動報警系統聯動開啟雨淋報警閥轉換為濕式，從而快速完成對火災的撲滅。灑水噴頭可以按結構、安裝方式、熱敏元件分，噴頭分布在梁或其它障礙物的下方，與頂板的間距﹤300mm。根據閉式自動噴水滅火系統分類，報警閥組分為濕式、干式和預作用報警閥組。報警閥組設置高度宜為1.2m，濕式系統、預作用系統少于800只，干式系統少于500只。安裝報警閥的地方不能有積水。自動噴水滅火系統的豎向分區應該與消火栓系統基本符合。配水管道的工作壓力應小于1.20MPa。每個樓層、每片防火分區均有水流指示器。管網的末端和每層的最不利點處均應設置末端試水裝置。

3高層建筑消防給水系統的優化設計

3.1高層建筑給水消防設計特點

高層建筑尤其高層民用建筑住戶較多，人口集中，內部多個系統高消耗、高頻率狀態下使用，火情隱患頗多。同時，高層建筑建筑層數較高，需要較大的消防給水壓力，消防難度高，合理地進行管道布置、準確計算供水量、管道承壓十分重要。可以說，高層建筑火情隱患頗多，具有一定的復雜性，給水消防設計必須科學設計，且安全系數要求大，安全性要必須匹配［4］。

3.2高層建筑消火栓系統的優化設計

3.2.1消防水池設計。首先，消防用水池和生活用水池需合建分建。消防用水量很大，且消防用水需要保證水質，合建式儲水池容量要求必然大，水質容易變壞，并且工作人員需要區分水源，進行消防檢測十分不便。消防用水池和生活用水池合建分建，可以用園林綠化保潔等用水來補充，既保證消防水源，同時通過設置導流墻、進出水管對置，還可以保證水質。此外，高層建筑群之間共用消防水池，可以保證水源，節約投資(見圖3)。其次，消防儲水池應科學設計。不同的建筑結構、不同的需求等都是影響容積的因素，高層建筑建筑內所有滅火系統全部動作的概率幾乎不可能的，應結合概率進行科學的測算評估消防用水量。總需水量要依據滅火時間、消防水泵的規模等計算。按照有關規定，在室外給水管網能充分供給室外消防用水量下，除了需要滿足滅火要求，還要盡可能的降低成本，火災延續時間內室內消防總用水量要小于消防水池的有效容積;反之，要大于室內消防用水量和室外消防用水量不足部分之和。第三，火災延續時間與消防補水量應合理估算。火災延續時間是火災發生耗時的基礎上假定的一個時間，影響的因素有火災荷載、建筑物裝修材料燃燒等級等。補水量依據市政供水管路情況結合火災延續時間進行確定。為減小消防水池的容積，也可加粗引入管。3.2.2消火栓布置。消火栓布置合理與否直接影響火災的控制及撲救。根據《高層民用建筑設計防火規范》(GB50016—2014)，消火栓應設在走廊與樓梯等易于取用的明顯地點，并應準確計算消火栓參數，設置減壓穩壓裝置，防止超壓。同時，消火栓的間距需保證兩個水槍充實水柱覆蓋同層任何部位，并適當把平面功能布局及隔斷功能的因素歸納其中。3.2.3高位消防水箱儲水量的設計。根據《高層民用建筑設計防火規范》(GB50016—2014)，一類公共建筑高位消防水箱的消防儲水量大于18m3。并且，如果初起火災發生充分燃燒后，穩壓泵控制水量不能滿足當前滅火要求，會直接啟動消防泵，甚至啟動生活泵并連續補水。3.2.4消防水泵設計。首先，需優化水泵房設計細節。高層建筑消防給水設系統中，水泵房用水量需要準確，同時結合用水量的需求對水泵房面積的合理處理。對于其他設計細節而言，主要包括把導流墻裝配在消防水池里，用循環水泵提供消防水池里的循環動力，盡量選取較大功率的水泵，給予水泵房適當的配件等。其次，需要選擇合適的消防水泵。為保證在發生緊急情況的時候能夠有充裕的消防用水，應設置一個揚程不應過大的消防增壓泵，可以利用提前設計規劃水箱高度去穩定水壓，最終到達最高層消火栓或噴頭的靜壓力值。第三，采用變頻調速水泵供水方式。考慮到電能耗損及過多的設備投資維護費用，高層建筑一般采用水箱水泵聯合消防供水方式，并設置減壓裝置，同時用變頻調速水泵直接供水，避免電機開啟次數多，降低電能耗損。此外，還需要科學設置室外、室內消火栓水泵及自動噴淋水泵等;以“變量不變壓”為基本條件，根據工程實際情況，通過選擇使用多臺水泵分層控制、安全閥泄壓、采用變量恒壓泵、利用特性曲線選擇水泵等措施，防止消防水泵超壓，造成管道接頭、閥門、消火栓等薄弱環節損壞程度加速等問題［5］。3.2.5高層建筑消給水方式選取。對于并聯分區、減壓閥減壓分區、串聯分區給水系統而言，其有各自的特點。具體的，并聯分區給水系統各分區系統簡約、各自獨立，有利于系統維護;減壓閥減壓分區給水系統減少了一組消防供水泵組，大大降低了投資維護費用;串聯分區系統增設了轉輸供水系統，設備分散，前期投入和后期管理的要求較高。相比較而言，并聯分區給水水泵揚程和系統的承壓大小有限，減壓閥分區供水系統取消各分區的獨立供水設備，串聯分區給水系統安全性較高。為此，三者的適用情況不盡相同，并聯分區給水一般不用于建筑高度大于180m的高層建筑，減壓閥分區供水的方式不適宜功能性復雜的高層消防供水，串聯分區供水系統適合于建筑高度高于180m的超高層建筑。

3.3髙層建筑自動噴水滅火系統的優化設計

1)給水方式。其與消火栓給水系統可共用高位水箱，節省空間，管理方便;2)設備選擇。噴頭噴水要考慮覆蓋面積和噴頭附近的環境，配水管入口的減壓設計應該通過對水泵的揚程進行計算，穩定泵設計考慮其出水壓力與水源供應之間的基本要求，報警器設計應綜合考慮信息傳遞與審美需求;3)數值計算。采用有限單元法進行管網數值計算，具體要求包括依據火災危險等級確定最不利噴頭參數，根據管網水力計算的結果來確定管網中各個管段的管徑等;4)自動噴水系統的進化。高層建筑使用小水量細水霧系統，可減少儲存消防水容積，還可降低水對電器設備所造成的損害。由于其具有水絕緣性，還可用于機房等電器設備的監控等。

4結語

綜上所述，高層建筑消防給水設計要根據建筑樓層房屋結構及高度等，可考慮設置生活、消防共用水池，設置消防增壓泵、高水位水箱穩壓或者氣壓水罐增壓等措施。高層建筑消火栓給水形式要能對系統安全性進行有效保障，要按照經濟型以及科學性等原則進行選擇。自動噴水滅火系統可靠性設計要從多方面考慮，要做好高層建筑消防給水的減壓泄壓，從而減少因為火災造成的損失。

參考文獻:

［1］高層民用建筑設計防火規范GB50016－2014［S］.北京:中國計劃出版社，2014.

［2］劉劍，孫大偉.消防泵房位置及室內消火栓管網的優化設計研究［J］．山西建筑，2015(5):102－103.

［3］蹇洪.高層建筑消防給水系統設計要點研究［J］．中國高新技術，2017(5):10－11.

［4］魯欣.分析高層建筑給排水消防設計方法［J］．商品與質量，2016(5):338.

［5］付翃，師前進.某超高層住宅群消防給水系統的AHP設計［J］．中國給水排水，2016(20):55－57.

作者:張海玲 單位:太原市城鄉規劃設計研究院