高层建筑消防给水系统的优化探究

高层建筑消防给水系统的优化探究

周军榕 ,关飞

机械工业第六设计研究院有限公司  河南郑州  450000

摘要：随着我国经济的飞速增长，需要先进的高层建筑防火技术发展以应对城市大规模发展。对于高层建筑安全领域，高层建筑消防系统问题的研究一直是一个很重要的领域，高层建筑消防工作一直是我国消防工作中一个非常困难的方面，由于高层建筑火灾难以外部控制，当高层建筑有火灾发生时大火会迅速蔓延到整个建筑物，火势难以控制，以至于危及整个建筑物的生命和财产安全。对高层建筑给水系统优化的研究，将有利于我国高层建筑消防系统的发展。文章探讨高层建筑消防给水设计特点，从高层建筑消防给水及自动喷水灭火系统分别详细介绍了高层建筑消防给水系统的优化设计。

关键词:高层建筑;消防给水设计;系统优化

前言

当前，高层建筑消防系统已经成为我国消防领域研究的一个热点，伴随着我国经济的飞速增长，需要先进的高层建筑防火技术发展以应对城市大规模发展。对于高层建筑安全领域，高层建筑消防系统问题的研究一直是一个很重要的领域，高层建筑灭火系统的完善与灭火的成败直接相关，是城市公共消防设施的重要组成部分。就高层建筑给水系统问题的进行研究有助于提高消防供水系统的可靠性，促进高层建筑消防供水系统的安全设计达到规定要求。

1高层建筑消防给水设计特点

1.1消防给水超压

就目前我国高层建筑消防给水设计现状而言，消防给水超压是高层建筑消防给水系统设计的主要特点，如果相关人员没有做好水压力设计工作，那么一旦高楼层发生火灾，就会导致在灭火过程中消防给水系统压力波动不稳定，不利于火灾的快速控制，给人们的生命财产安全埋下极大的隐患。尤其是在消防水泵启动和灭火初期阶段，容易出现消防给水系统超压现象。

1.2消防用水量大

由于高层建筑设计的初期就是节约土地使用资源，提高空间利用率，所以，居住用户多是高层建筑的主要特点，相应的消防用水量也较高，导致高层建筑给排水系统设计难度相对于其他工程而言更大。在实际施工过程中高层建筑中消防给排水系统普遍存在着静水压力高的问题，针对这一现象，相关人员在进行高层建筑设计时，要结合实际情况进行合理分区，确保消防系统给水压力，在管路承受范围内提高消防系统使用稳定性。在进行管路材料选择上，要尽可能地选用强度系数高的水管，科学铺设管道，分散给水管道内压力。除此之外，还应该确保消防系统的独立性，确保在发生火灾时，消防系统有充足的水资源供给。最后，还要提高消防系统设计施工质量，确保人们的切身利益得到有效保护。

2高层建筑消火栓系统的优化设计

2.1消防水池设计

首先，消防用水池和生活用水池需分建。消防用水量很大，且消防用水需要保证水质，合建式储水池容量要求必然大，水质容易变坏，并且工作人员需要区分水源，进行消防检测十分不便。消防用水池和生活用水池合建分建，可以用园林绿化保洁等用水来补充，既保证消防水源，同时通过设置导流墙、进出水管对置，还可以保证水质。此外，高层建筑群之间共用消防水池，可以保证水源，节约投资.

其次，消防储水池应科学设计。不同的建筑结构、不同的需求等都是影响容积的因素，高层建筑建筑内所有灭火系统全部动作的概率几乎不可能的，应结合概率进行科学的测算评估消防用水量。总需水量要依据灭火时间、消防水泵的规模等计算。按照有关规定，在室外给水管网能充分供给室外消防用水量下，除了需要满足灭火要求，还要尽可能的降低成本，火灾延续时间内室内消防总用水量要小于消防水池的有效容积;反之，要大于室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和。

第三，火灾延续时间与消防补水量应合理估算。火灾延续时间是火灾发生耗时的基础上假定的一个时间，影响的因素有火灾荷载、建筑物装修材料燃烧等级等。补水量依据市政供水管路情况结合火灾延续时间进行确定。为减小消防水池的容积，也可加粗引入管。

2.2消火栓布置

消火栓布置合理与否直接影响火灾的控制及扑救。根据《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)，消火栓应设在走廊与楼梯等易于取用的明显地点，并应准确计算消火栓参数，设置减压稳压装置，防止超压。同时，消火栓的间距需保证两个水枪充实水柱覆盖同层任何部位，并适当把平面功能布局及隔断功能的因素归纳其中。

2.3高位消防水箱储水量的设计

根据《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)，一类公共建筑高位消防水箱的消防储水量大于18m3。并且，如果初起火灾发生充分燃烧后，稳压泵控制水量不能满足当前灭火要求，会直接启动消防泵，甚至启动生活泵并连续补水。

2.4消防水泵设计

首先，需优化水泵房设计细节。高层建筑消防给水设系统中，水泵房用水量需要准确，同时结合用水量的需求对水泵房面积的合理处理。对于其他设计细节而言，主要包括把导流墙装配在消防水池里，用循环水泵提供消防水池里的循环动力，尽量选取较大功率的水泵，给予水泵房适当的配件等。

其次，需要选择合适的消防水泵。为保证在发生紧急情况的时候能够有充裕的消防用水，应设置一个扬程不应过大的消防增压泵，可以利用提前设计规划水箱高度去稳定水压，最终到达最高层消火栓或喷头的静压力值。

第三，采用变频调速水泵供水方式。考虑到电能耗损及过多的设备投资维护费用，高层建筑一般采用水箱水泵联合消防供水方式，并设置减压装置，同时用变频调速水泵直接供水，避免电机开启次数多，降低电能耗损。此外，还需要科学设置室外、室内消火栓水泵及自动喷淋水泵等;以“变量不变压”为基本条件，根据工程实际情况，通过选择使用多台水泵分层控制、安全阀泄压、采用变量恒压泵、利用特性曲线选择水泵等措施，防止消防水泵超压，造成管道接头、阀门、消火栓等薄弱环节损坏程度加速等问题。

2.5高层建筑消给水方式选取

对于并联分区、减压阀减压分区、串联分区给水系统而言，其有各自的特点。具体的，并联分区给水系统各分区系统简约、各自独立，有利于系统维护;减压阀减压分区给水系统减少了一组消防供水泵组，大大降低了投资维护费用;串联分区系统增设了转输供水系统，设备分散，前期投入和后期管理的要求较高。相比较而言，并联分区给水水泵扬程和系统的承压大小有限，减压阀分区供水系统取消各分区的独立供水设备，串联分区给水系统安全性较高。为此，三者的适用情况不尽相同，并联分区给水一般不用于建筑高度大于180m的高层建筑，减压阀分区供水的方式不适宜功能性复杂的高层消防供水，串联分区供水系统适合于建筑高度高于180m的超高层建筑。

3髙层建筑自动喷水灭火系统的优化设计

（1）给水方式。其与消火栓给水系统可共用高位水箱，节省空间，管理方便;（2）设备选择。喷头喷水要考虑覆盖面积和喷头附近的环境，配水管入口的减压设计应该通过对水泵的扬程进行计算，稳定泵设计考虑其出水压力与水源供应之间的基本要求，报警器设计应综合考虑信息传递与审美需求;（3）数值计算。采用有限单元法进行管网数值计算，具体要求包括依据火灾危险等级确定最不利喷头参数，根据管网水力计算的结果来确定管网中各个管段的管径等;（4）自动喷水系统的进化。高层建筑使用小水量细水雾系统，可减少储存消防水容积，还可降低水对电器设备所造成的损害。由于其具有水绝缘性，还可用于机房等电器设备的监控等。

结束语

总之，高层建筑消防给水设计要根据建筑楼层房屋结构及高度等，可考虑设置生活、消防共用水池，设置消防增压泵、高水位水箱稳压或者气压水罐增压等措施。高层建筑消火栓给水形式要能对系统安全性进行有效保障，要按照经济型以及科学性等原则进行选择。自动喷水灭火系统可靠性设计要从多方面考虑，要做好高层建筑消防给水的减压泄压，从而减少因为火灾造成的损失。

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