高层建筑消防给水系统设计研究

杨明炜

摘 要：人们生活水平的提高、社会经济的发展，高层建筑越来越多，其建设规模也越来越大。同时也对高层建筑消防安全提出更高的要求，这个问题变得日趋复杂化，特别是给水系统，是消防工程中最重要的环节。文章重点分析了影响高层建筑消防给水系统设计各类因素，探讨总结一般解决方法，为有效提升给水安全、提高给水能力提供借鉴。

关键词：高层建筑；消防给水系统；消防设计；高层建筑消防可靠性；消防

引言

超过10层或者高度达到24米的均可视为是高层建筑，高层建筑因其高度原因，给防火工作增加了一定难度，火灾隐患成为高层建筑最大的安全隐患问题。现在的消防云梯最高只能到达100米，如超过这个高度，依靠外部力量救援的可能性就减少了。过高的层高，使消防能力无法到达，只能依靠自救的方式实现安全保障，这就要求消防给水系统一定要具备可靠、合理的性能，这在保证高层建筑安全中，起着重要的作用。

1 消防给水系统的可靠性模型及可靠性设计

1.1 消防给水系统的可靠性框图

消防给水系统主要为分三部分，一是非储备系统；二是储备系统；三是复杂系统。其中工作储备和非工作储备系统构成了储备系统。而通常所说的非储备系统，实质就是串联系统。根据消防给水系统对供水较高的要求，一般在设计中采用储备系统和复杂系统相结合的形式，保证准确率和可靠性。工作储备方式可以分为并联、混联、表决三方面。在消防给水系统中，消火栓给水系统和自动喷水灭火系统是重要部分，阀门、消火栓、喷头、管道等各个单元的部件是否符合要求，水泵、水池、水箱等设备设施功能是否完备，充分决定了框图的可靠性。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。如果两个阀门用管道相连的可靠性框图分析，核心是让水流顺利通过，那么在两阀同时开启时，就需要考虑是否具备百分百的可靠，这个串联系统决定可靠性的大小，关系到整体运行能力；如果两个阀门用管道相连的可靠性框图分析，截断水流是主要作用，那么在关闭其中一个阀门时，就需要一次性完成截流，这个可靠性框图就可以理解为并联。虽然结构是相同的，但主要功能不一致，造成了不同功能可靠度的不同。

1.2 消防给水系统可靠性设计

消防给水系统的可靠性设计相对较为复杂，指标是否明确，是决定可靠性精准与否的前提，在设计时，需要考虑到可靠度、失效率、MTBF、维修度、有效度等因素。由专业技术人员根据相应设计理论，不断进行测验和分配，直至系统达到相关标准要求。高层建筑环境、气候、维修、保养各个参数都需要考虑进去，再通过实地检测，完成设计过程。各单元功能关系决定了消防给水系统的可靠性，各单元可靠度也就组合产生了系统的可靠度。只有在确定了消防给水系统功能可靠性指标后，才能根据系统设备可靠性各个指标、各单元子系统和本身的失效率进行可靠性划分。可靠性分配决定了高层建筑消防给水系统具备的使用功能，保证了给水设备使用年限。对系统进行测试时，要从各单元组件失效率、系统工作模式、实际要求工作时间等内容上，对系统进行可靠度预测，通过数据分析并科学比较，不断调整各子单元组件可靠度。

2 高层建筑消防给水系统设计可靠性保证措施

2.1 消防水源

据调查，火灾8成以上扩散的原因是因为缺乏足够的消防用水，消防水源取水方便与否，直接影响着火灾最后的扑救效果，消防水源能够有效保证高层公共建筑灭火需求，市政给水管网天然水源和消防水池消防水源是消防用水的两种渠道，一定要保证这两个渠道的畅通，特别是用水量上，必须能够满足一次性火灾扑救需求，保证从发生火灾到其延续到最后的时间内，根据时间长短，保证供给时间。一般情况下，考虑到节水、投资的因素，防水系统用水延续时间视建筑物重要程度可以最高为23小时，喷淋系统工作时间为1小时左右，如果喷淋系统1小时后大火仍未扑灭，喷淋设备就会被烧毁，无法发挥灭火功能。虽然消防水源对水质的要求较低，但也要保证消防系统用水水质洁净，因为在消防系统中报警阀、喷头、减压阀等是较为精密的部件，如遇杂物就会被污物堵塞，为了保证设备安全，就需要在水质上，保证洁净，不能过于浑浊，保证水质的最有效方法就是经常清理消防水池，并放空清洗重新补水。天然水源也是消防用水最重要的补充备用水源，天然水具有取水量大和方便使用的特点，对天然水源的沿岸，一定要修筑方便取水的设施，保证消防通车道路畅行，有条件的，可以增加加压设施，确保在枯水期时，能够从最低水位抽取消防用水，达到对火灾快速扑救的目的。

2.2 消防水池容积确定

《高规》7.3.2规定：“市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水（二类居住建筑除外），只要符合上述条件之一时均应设置消防水池。”《高规》7.3.3对水池的容积作了规定：“当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；当室外给水管网不能保证室外消防用水时，消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。”就是说明消防水池是储存消防灭火用水的关键构筑物，对于其容积的确定，直接关系到灭火是否及时、可靠、安全。有些地域理解不同，设计的方法也有所差异。

有些自来水公司无法保证市政供水的安全性，就需要在室内及室外建造消防储水池，额外地增大了消防水池容积。如果每一座高层建筑，均需要建造大容量储水池，就会造成工程上的极大浪费，增加预算成本。如何解决消防安全和工程造价的矛盾，一是要强化自来水公司的责任，确保城市环状供水安全、可靠，在对高层建筑设计时，就需要加强设计，加大对高层建筑进水管的科学布置，除了满足日常高层建筑生活外，还要在突发事件面前，能够充分保证消防用水量。经过合理计算，得出科学的数据，通过数据进行设计分析，建造符合需要的消防水池容积，既经济合理又满足消防需要。

2.3 水压问题

2.3.1 给水超压问题

系统内的水压都有一个压力值，如果超过了规定的压力限值，就是超压。超压现象能够破坏管道、附件、器材和设备，直接后果就是给水不均匀，影响系统运行，系统就不会工作。超压问题是高层建筑消防给水中普遍存在的问题，一定要高度重视，并加以解决。刚刚着火时，自动喷水灭火系统就会慢慢启动，这时只有几个喷头在工作，自动喷水灭火系统给水管网中如果没有排气阀，管网空气被压缩，这时就会产生压力波动，形成系统超压。

2.3.2 给水减压和泄压方式

只有通过采用减压和泄压方式才能解决灭火系统普遍存在的超压问题，利用合理的给水减压和泄压，使给水均匀，确保系统流量，有利于大范围给水及时稳定。

需要采取泄压和稳压措施，使超压值对泄压阀、安全阀、稳压阀、气罐阀等给水管网不致损坏。根据需要选择流量—扬程曲线平缓的消防泵、切线消防泵、水冷直联消防泵或者变频调速消防泵。

3 结束语

高层建筑消防给水的稳定可靠，是保证高层建筑安全最关键的内容，在进行系统设计的时候，一定要依据实际情况，把稳定性和可靠性排在设计首要位置，通过科学合理的预防，强化防火意识，消除火灾事故。

参考文献

[1]张惠远.高层建筑消防给水系统设计及可靠性研究[J].建筑设计管理，2012，5.

[2]杨琦.高层建筑消防给水系统可靠性的研究[J].消防科学与技术，2001，5.

[3]张烨.高层建筑消防给水系统设计问题研究[J].卷宗，2012，4.