高层建筑工程消防给水系统研究

陈俊杰

（南昌市公安消防支队， 江西 南昌 330100）

高层建筑工程消防给水系统研究

陈俊杰

（南昌市公安消防支队， 江西 南昌 330100）

本文主要对高层建筑工程消防供水方式、消防给水系统超压与泄压、消防给水系统可靠性等方面进行总结分析，通过对高层建筑工程的消火栓系统和自动喷水灭火系统进行技术分析，有针对性的提出高层建筑工程消防给水系统存在问题的解决措施。

高层建筑工程；消防给水系统；消火栓

0 引言

本文主要对高层建筑工程消防给水系统在实际运行时存在的问题进行总结分析，针对存在的问题提出一些措施，期望高层建筑工程消防给水系统设计能够更加符合有关规范的要求。

1 高层建筑工程的供水方式

1.1 消防水池

消防水池式供水的基本做法是在建筑物的屋顶处安放消防水池，利用水泵加压的方式，将消防用水预先储存与屋顶处的消防水池内。一旦高层建筑工程出现火灾时，可以利用建筑屋顶消防水池的水作为消防用水使用。

1.2 专用消防水泵

通常情况下，高层建筑工程消防给水系统均使用的是专用消防水泵组供水方式，此供水方式主要是在建筑工程的底层或者是在建筑物的室外，专门设置消防水池、专用消防水泵和泵房，在高层建筑工程的屋顶设置小容量水箱，日常条件下，与生活用水共用，但是要满足规范中对于消防用水的时间要求（10min）。

1.3 消防气压罐

消防气压罐消防供水方式和前两种方式有所区别，最大的不同就是不需要设置水箱，选择使用气压罐对整个消防管网进行加压，使得管网的压力值保持在高压的状态。一旦出现火灾的情况，则可以将消防水池的水迅速输送至火场。但是此供水方式必须增设备用消防电源或加装柴油发电机，形成“一用一备”的有效电力保障。

1.4 变频恒压供水

变频恒压供水是一种比较节能的消防供水方式。该供水方式主要是通过自动式调速变频恒压技术，对消防管网的压力进行常态化检测，通过对检测结果的测算，反馈至水泵，对水泵的转速进行动态控制，最终使得消防管网达到恒压的状态。这种消防供水方式的最大特点是设置了一用一备的消防泵，此外另设一台全自动调频泵，当消防管网的水压出现微小变化的时候，则启动调频泵对消防管网的水压力进行调控，当消防管网的水压力出现较大幅度变化的时候，则启动主消防泵。这样操作的优点是克服了由于长时间放置，可能导致的水泵锈蚀问题，全面提升了消防设施的安全使用可靠度。

2 高层建筑工程消防给水超压与泄压

2.1 给水超压

给水超压的概念是消防供水系统内部的水压力超出了工作水压力的额定压力值，导致消防管网及其他消防设施发生破坏的情况，进而出现给水不平衡的问题，最终导致消防给水系统无法正常工作。在高层建筑工程消防给水系统中，给水超压问题的现象时常会发生，必须对这个问题予以重视。引起给水超压现象的主要原因有下列几点。

1、消防管网的末端的出水量通常比较小。建筑物内出现火灾的初期，最先对火灾现场进行相应的就是消防喷头，然而消防喷头又处于管网的末端，而且正在工作的消防喷头的数量不多，所以，整个消防给水系统的水流量非常小，此时消防水泵的流量-扬程曲线比较陡，小流量反过来会对消防泵产生负面影响，会导致水泵压力与末端水压力出现数倍的差异。在这样的情况之下，消防水泵开始启动，会导致消防泵扬程快速上升，继而导致自动喷水灭火系统发生超压现象。

2、竖向分区设置不合理。对于建筑高度比较高的建筑而言，整个消防管网的竖向分区给水系统，对于管网工作压力的设计没有达到分区的要求。

3、因为系统停电或设备故障，导致消防水泵突然停止工作而出现水锤现象。

4、超压水泵接合器。使用一个水泵接合器对竖向系统给水分区的上、下区进行连接的情况下，一旦上、下区发生串压的现象或者是止回阀出现密封不良的情况，这时就会导致给水分区的下区出现超压的现象。

2.2 给水系统的减压及泄压举措

消防系统的自动喷水系统中超压现象是比较常见的，所以要采取减压或泄压措施，使得自动喷水系统在有效喷洒面积内可以获得稳定的水压力。

1、自动喷水系统的设置要合理，消防喷头应当尽量避免设置于配水支管上，对于管网给水压力要予以适当降低。

2、消防水泵的选用应该尽可能选择功能全面的水泵，以此对系统的给水压力进行灵活控制，而且要采取相应的措施，保障系统超压不会对整个系统的正常工作产生不良影响。

3 高层建筑工程消防给水系统可靠性

高层建筑工程消防给水系统可靠性的含义是预设火灾或者日常工作条件下，给水系统能够满足相关的工作使用需求。

3.1 绘制消防给水系统的可靠性结构框图

研究消防给水系统的可靠性，首先要对消防给水系统的功能、失效模式进行梳理和总结，绘制准确的可靠性结构框图。通过试验的方式，对系统的单元可靠度进行确定，以此研究消防给水系统设计模型、系统与单元之间的可靠度函数关系。消防给水系统由于对供水的标准比较高，一定要有足够的保障率，所以要采取复杂储备系统。

3.2 计算消防给水系统可靠性

各个单元功能关系决定了消防给水系统的可靠性，其系统可靠度的产生也就是各个单元可靠度的组合。

4 高层建筑工程消防给水技术分析

4.1 室内消防栓给水系统设计

1、室内消防栓给水系统设计流程

首先，根据高层建筑工程的建筑结构平面布置图，对消防栓给水系统管网进行平面设计。其次，按照规范的参数要求，确立消火栓的最不利点的位置，计算出消防栓的管路压力以及对最不利管路损耗的水头压力。第三，根据管路压力及水头压力，确定整个消防栓给水系统的压力值。最后，根据相关计算结果及有关规范要求，选择适宜的消防水泵，进而确定消防栓的使用数量。

2、消防栓布设

必须经过计算得出消防栓之间的合理间距，之后再进行消防栓的设置，而且要确保处于同一楼层的消防栓 2股水枪在该楼层均满足规范的要求。按照相关规范的设计要求，对于高层建筑而言，其建筑主体结构的消防栓安装距离必须小于30米，其建筑附属结构的消防栓安装距离必须小于50米。

3、消防水箱

消防水箱必须备有足够的消防用水，以满足高层建筑发生火灾的初期消防用水需求。室内消防用水量小于25L/s的情况下，按照规范要求，通过计算可以得知，此时消防水箱水量必须大于12m2；如果消防系统的室内消防用水量高于25L/s的时候，通过计算可以得知，此时消防水箱水量必须大于18m2。

4.2 高层建筑工程自动喷水灭火系统设计

1、消防喷头水流量的设计值，应根据消防喷头工作压力及流量系数等共同确定。

2、消防给水系统设计流量应当依据每个消防喷头在最不利点喷洒面积中所形成的节点流量、消防喷头在最不利点喷洒面积中的数量计算而定。按照这些参数对设计流量进行计算，主要是是因为消防喷头都是处在不同的消防管网位置，每个消防喷头的工作压力都有所差异，导致消防喷头的理论喷水量和实际工作喷水量不一致。因此，可以在理论计算值的基础上，上调1.3-1.5倍，以此计算自动喷水系统的秒流量。

3、消防给水系统的设计水压力应该依据消防给水管道沿程及局部的阻力损失值、消防喷头处于最不利点位置的使用压力、最不利点位置处安装的消防喷头数量以及消防水池最低水位等参数共同计算而来的。

5 结语

本文主要对高层建筑消防给水方式、消防给水系统超压和泄压等方面的问题进行总结分析。针对这些存在的问题，提出了针对性的解决措施。

[1]司戈.中国高层建筑火灾[J].消防科学与技术，2010, 29(10)：863-870.

[2]张全灵，谢冠文.对我国消防科研体系建设的认识和建议[J].消防科学与技术,2008,27(3)：223-227.

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1007-6344（2017）09-0332-01