高层建筑消防给水设计中几个问题的探讨

出　　自： 《中国给水排水》 1995年第3期第25页
发表时间： ： 1995-3

勇俊宝

( 山东省建筑设计研究院)

1 高层建筑消防给水管网的合理分区

　　高层建筑消防给水系统分区应考虑的主要原则:
　　①符合《高层民用建筑设计防火规范》规定室内消火栓处静压不应超过0.8MPa，及《自动喷洒给水灭火系统设计规范》规定自动喷洒灭火系统压力不超过1.2MPa。
　　②结合建筑物的功能分区，使其有利于使用和管理。
　　③与其它专业协调，尽量共同设置设备层。
　　④尽量使高区消防管网的静压达到规范的规定，低层尽量使用市政给水管网直接供水，以减少静水压。
　　高层建筑消防水量是按同时开放的消火栓数量及出水流率计算，与立管所供楼层的多少无直接关系。当建筑方案确定后，高区防水泵的流量、扬程、配电机等是一定的，应充分扩大高区供水范围，以充分发挥消防水泵作用，相应减少低区的消防供水压力，达到节能和节省设备投资的目的。因此，高层建筑消防给水分区时，尽量加大高区的供水高度，相对减少低区的供水高度，这是一项合理、有效、节能、节约投资的技术措施。

2 高层建筑消防给水的几种形式

　　2.1高位水箱加消防泵供水方式
　　此供水方式特点是:消火栓和喷头工作初期可由消防水箱直接供水，消防泵启动后则由消防泵单独供水，这是目前设计中常用而有效的供水形式。但在建筑方案制定时，往往难以满足消防对水箱架设高度的要求，使水箱的静水高度不能满足最高层消火栓和自动喷洒的水压要求(“高规”修改稿要求:高位水箱设置高度应保证顶层消火栓处静水压不低于0.07MPa)，这就限制了这一给水方式的合理应用。但从技术、经济性出发，高位水箱供水方案仍应优先考虑，当确受建筑条件制约而达不到消防要求的水箱架设高度时，应另寻辅助措施解决，如采用在高位水箱出水管上加设管道泵或加设气压罐等办法，但应注意保证管网的常压同时，亦应保证火灾初起时的消防水流量及压力。
　　高位水箱消防给水方式的主要缺点是，火灾初期消防管网易出现超压，会造成消防工作困难和消防设备损坏。因此，工程中常采用加设泄压阀或选用变频泵等措施。
　　2.2气压罐给水方式
　　气压罐给水方式是近几年发展起来的，其特点是气压罐的设置位置不受建筑条件的制约，可根据设计要求分别设于建筑物的顶层、中间层、地下室以及室外等处。但是，按现已报批的“高规”修改稿的要求，气压罐供水时若没有10min消防水量的调节容积，也应设置高位水箱，这时的高位水箱架设高度不一定必须达到前述的标准高度。一般情况下，要使气压罐贮存10min的消防水量会因投资激增而难以做到。所以，实际工程中气压罐供水并不能代替高位水箱，而只是一个补充措施，这是选用本方案时特别应注意的问题。
　　2.3变频调速水泵加气压罐联合供水方式
　　变频调速水泵是通过水泵转速的改变达到流量调节的目的。在实际工程设计选用时，需要确定消防管道系统阻力特性曲线，即
　　H=H st 十S·Q 2 (1)

　　从图1看出
　　H st =H y+ H c
　　式中H st ——消防管网需保持的常压，MPa
　　H y ——最不利消火栓栓口与水泵水池水面几何高差，MPa
　　H c ——最不利消火栓栓口所需最小压力，MPa
　　从式(1)可看出:当流量Q=0时，H=H st ，即流量Q自零至最大变化时，均可使水泵的扬程等于或高于消防管网所需要的正常压力，而消防管网最不利点处的压力保持不变，这就解决了火灾初期采用定水量水泵易出现超压的问题。同时，由于变速泵高效区范围增大，从而为恒压变流量水泵在消防给水方面的应用创造了条件，但是为了维持消防管网的常压需有一台水泵做长期的、流量几乎等于零的恒压运行。由于水泵叶轮与水的摩擦使水的温度升高，严重时可能会导致泵壳折裂和变形，为此工程中常采用恒压变量水泵加小泵加气压罐的联合供水方式。采用此种方式供水时，该区下部各层应设减压节流设备，以防止无为的流量增加，同时也是防止水泵超加速运行。

3 高层建筑消防给水方式的比较

　　三类消防给水增压设施以及相应组合变化的九种消防给水方式的主要优缺点及投资估算比较，见表1。
　　从表1可以看出，高位水箱加消防泵的供水方式具有明显经济技术优势。目前，消防水箱大部分与生活给水箱结合设置，这样即可解决必要的消防给水贮量，又可保持水箱贮水的新鲜，是比较合理的技术措施。此外，合用水箱的材质应按照生活给水的要求采用，以保证生活用水的水质卫生要求。
　　强调指出的是按照新的“高规”报批稿的要求，对气压罐给水及变频泵供水方式均应加设高位水箱，该水箱的架设高度可适当降低。这主要是强调了安全、可靠的原则，保证火灾初期有足够的消防水量，即是对顶层虽水压稍低却也有一定压力。这两种给水方式均增设高位水箱，投资会有所增加。但一个设计方案的取舍，应从技术、经济、建筑条件、使用要求等各方面综合考虑决定。对高位水箱供水方案应优先考虑，力争实现。

　　注:①水箱为玻璃钢材料，土建造价按2000元/m 2 计算
　　②经济比较主要为消防增压设备本身的造价而非整个管网投资比较
　　③以1993年市场价格为准，且以建筑高度为60m的高级宾馆为计算依据
　　作者通讯处:250001山东省建筑设计研究院