略谈高层建筑消防给水系统的优化设计

林勋　薛永寿

[摘要]高层建筑使用方便，但功能很多，内部结构复杂，有很多可燃物，一旦发生火灾就会迅速蔓延，很难扑救，要疏散物资和人流也很困难。为此，高层建筑消防给水系统的设计十分重要，是人们生命财产安全的重要保障。基于此，本文先论述高层建筑消防的四种给水方式，然后再探讨高层建筑消防给水系统的优化设计，旨在为同行提供一定借鉴。

[关键词]高层建筑 给水系统 优化设计

[中图分类号] TU998.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-355-1

在消防灭火系统里，消防给水系统扮演者“救兵”的角色，是人们生命财产安全的有效保障。高层建筑发生火灾，因为疏散困难、安全隐患多等因素，不可避免会影响灭火效率。所以，有必要优化高层建筑消防给水系统的设计，解决灭火过程中的难题，有效保障人们的生命财产安全。

1高层建筑消防给水方式

1.1高位水箱给水

高位水箱给水主要有水泵与水箱，承担着储存和调节本区用水量以及稳定压力的责任。高位水箱给水有四个有点：储水量比较多，供水安全性与可靠性较高；水压稳定性好；不用多次启动泵，提升供水效率；设备以及运营成本不高。但也存在缺点：水箱要占用一定建筑面积；提升了高层建筑结构的复杂性，增加了一定的基建投资；水质容易被污染；水箱进水的时候会有振动与噪音。

1.2气压罐给水

气压罐设备主要有气压罐和离心水泵，气压罐供水有四个优点：通常不用水箱与水塔，有效降低荷载，很适合在地震区高层建筑使用；水质不容易被污染；基建投资不高；利于集中管理，容易实现自动控制。缺点有三个：供水压力不稳定，易产生周期性波动；气压罐容积有限，储存水量较少，所以要频繁启动水泵，而且水泵在变压情况下工作，效率低，设备运行成本高，水泵使用寿命也会大大降低；气压罐有效容积不多，相较于高位水箱，储水量及调节水量作用都很弱，所以供水可靠性不高。

1.3变频泵无水箱给水

变频调速水泵就是单片机技术变频技术与水泵机组的有效结合，借助变频器电源改变电压及频率，有效控制交流电动机转速，最终实现水压和流量的有效调节。这种方式有三个优点：节能，在确保设定压力的基础上，结合用水量变化情况适当调整电机转速，增加设备使用寿命，确保设备运行的可靠性；调速是全自动化，使用起来十分方便；结构紧凑，安装方便，利用集中管理等。缺点为：价格高昂，相较于其他给水设备整机费用较高；对温度、湿度、灰尘等工作环境要求比较高；容易受到外界电磁干扰，对机组的正常、稳定运行造成影响。

1.4减压分区给水

减压分区给水就是借助减压阀或是各个区的减压水箱实施减压。水泵把水直接送到最上层水箱，各个区各自设置水箱。上区水箱供水给下区水箱，借助水箱减压；或是上区和下区间设置减压阀，让减压阀代替水箱，发挥减压作用。给下区供水的时候，要先经过干管上的减压阀，接着再进入下区管网，依次序给下区供水。这种方式供水可靠性较好，设备及管道系统都比较简单，成本少，维修管理也很方便。

2高层建筑消防给水系统的优化设计

2.1消防水箱的优化设计

就高层建筑而言，消防给水系统的优化设计要遵循可靠、安全、经济的原则，在高层建筑顶部要安装高位水箱；倘若在高层建筑顶部安装水箱比较困难，或是对立面要求较高，就可以设置稳压水泵达到维持管网等水量及水压的作用，但稳压水泵必须要做好相应安全措施。如果是超高层建筑，就应设置中间传输水箱，一般来说，要根据有关法规定设计水箱容积（大于或等于60m3）和用水量（0.5-1h）[1]。

2.2消火栓的优化设计

现目前，国内登高消防车及消防云梯的工作高度通常是在50m以内，所以高层建筑消防救火主要还是要依靠室内外的消火栓，便于扑救及时、有效。在优化设计消火栓的时候，先要结合有关公式和需水量标准设计消火栓的需求数量。此外，科学选择消火栓供水方式，通常来说有减压阀分区供水系统与双口水泵供水系统，这两种供水系统都有各自的优点和缺点，因此在优化设计消火栓的时候要结合实际情况科学选择。消火栓启动方式也应着重考虑，确保在火灾发生的时候消火栓能第一时间启动，确保灭火速度和效果。

2.3自动喷淋系统的优化设计

自动喷淋系统的优化设计先要具备足够的喷头数量，确保在火势大及蔓延速度快的时候自动喷淋系统可以及时开启且有足够的喷头达到灭火目的。其次要注重薄弱部位的优化设计，考虑薄弱部位的特殊性、电气线路等因素，设置现代化的自动喷淋系统，确保在火灾的时候能最大限度解救人员和物资。再次要重点考虑材料受腐蚀情况，避免系统喷头因为受腐蚀而被堵塞，影响扑救。材料抗低温能力也很重要，避免管道及喷头在低温天气时发生冻裂，影响火灾扑救。如上海大剧院在优化设计消防给水系统的时候，就综合考虑了多方面因素，设计者结合最可能出现火灾以及最坏的情况需要的消防水量，将其作为剧院建筑自动喷水设计流量，再利用不同喷头、管网作用以及材质展开科学、合理的设置，创建了安全完善的大空间和大面积高层建筑自动喷水灭火系统，在世界层面来说都处于领先水平[2]。

2.4减压泄压方式的优化设计

首先采取措施防止超压情况出现，如使用合适水泵，结合水泵流量——扬程曲线，判定各个水泵工作过程中的最佳工作压力和能承受的最大压力，恒压变流量变频调速水泵是最佳选择，使用流量变化范围也更广[3]。其次强化整个消防给水系统承压能力，确保在相应情况下消防给水系统不会有超压现象，将整个灭火过程压力控制在允许范围里。再次落实减压和泄压措施，当工作压力超压的时候，可以第一时间将消防系统工作压力降低到工作压力的允许范围内，如安装泄压阀、安装气管阀、安装安全阀。安装稳压阀等。安装减压阀，通过减压阀减压给水就是借助减压阀达到减压目的，这类供水方式适用于多个分区都使用一组屋顶水箱的情况，利用减压阀供水给各个分区，最关键和最重要的就是减压阀。

3结语

总结而言，高层建筑消防给水主要有四种方式，即高位水箱给水、气压罐给水、变频泵无水箱给水和减压分区给水。在优化设计消防给水系统的时候，不仅要紧密结合实际，还应结合四种给水方式，确保优化设计后的消防给水系统能充分、有效发挥扑救功效，确保扑救速度和效果，为人们生命财产安全提供坚实保障。

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（05）：72-74.

[2]余传林.高层建筑消防给水系统优化设计研究[J].常州工学院学报，2012（02）：59-62.

[3]曹杨.高层建筑给水系统的节能及优化设计研究[D].西华大学，2010.