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摘 要：随着我国改革开放，经济建设和科学技术的快速发展，越来越多的高层建筑矗立于现代都市之中，高层建筑火灾形势也越来越严重。高层建筑火灾立足于自救，高层建筑消防给水系统的可靠性将直接影响到火灾的扑救效果。然而消防给水方式的正确选择是系统设计中的一个关键问题。
关键词：消防给水；分压；高层建筑
改革开放以来，国内高层建筑日益增多，消防给水技术也日臻成熟。给水方式的选择是高层建筑消防给水系统设计中一个非常重要的环节，往往决定着系统的成功与失败。高层建筑的防火问题是我们共同面临的难关，本文浅谈如何设计建筑消防给水系统的几个重要步骤。
一、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：
（一）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。
（二）结合建筑物的功能分区，使其有利于使用和管理。
（三）与其它专业协调，尽量共同设置设备层。
（四）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，高区消防水泵的流量、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。
二、高层建筑消防给水的方式
（一）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。
（二）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。
（三）變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。
三、高层建筑消防给水分区的划分
在消防水泵房、屋顶高位水箱及各区中间消防水箱的位置确定后，就可以在它们之间进行进一步的分区。
对于室内消火栓给水系统，为了便于消防队员操作以及防止消防储水在短时间内被耗尽、达到均衡配水的目的，消火栓栓口处的静水压力不应大于0.8mPa，亦即当消防水箱最高水位与最低消火栓之间的垂直距离大于80m时，应采用分区供水的给水方式，当消火栓栓口处的出水压力大于0.50mPa时，在消火栓处应设减压装置，如减压孔板、减压阀等，也可以直接采用减压式消火栓。
自动喷水灭火系统的竖向分区宜与室内消火栓给水系统相近。为保证供水的均匀性，将每个竖向分区再划分成若干个小分区，每个小分区由独立的报警阀控制，小分区的最高喷头与最低喷头之间的垂直高差控制在50m以内，并在入口压力大于0.42mPa的入口管上设减压孔板或减压阀。另外报警的工作压力应控制在1.20mPa以下。
室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统的平面分区宜与防火分区一致，尽量做到区界内不出现两个以上的系统的交叉。自动喷水灭火系统每套湿式报警阀组所控制的喷头数不应超过800个；干式报警阀不应超过500个，管网容积不应超过3000L。
四、结语
从上述的分析我们可以知道：安全可靠是最重要的，但要在保证安全的同时达到经济合理，尽量节省投资，使得维修管理方便，我们还要在设计当中认真考虑，细心比较，这样才能把工程做得更完善。
本文所提及的，有些属于对实际工程总结，有些则属于理论上的探讨，可能有许多不当之处，敬请各位专家指证。
参考文献：
[1] 刘振印等.民用建筑给水排水设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2] GB50045—2014高层民用建筑设计防火规范及条文说明[s].北京：中国计划出版社，2014.
[3] 龚运国.高层建筑消防给水系统设计浅析[J].化学工程与装备，2008.
关键词：消防给水；分压；高层建筑
改革开放以来，国内高层建筑日益增多，消防给水技术也日臻成熟。给水方式的选择是高层建筑消防给水系统设计中一个非常重要的环节，往往决定着系统的成功与失败。高层建筑的防火问题是我们共同面临的难关，本文浅谈如何设计建筑消防给水系统的几个重要步骤。
一、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：
（一）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。
（二）结合建筑物的功能分区，使其有利于使用和管理。
（三）与其它专业协调，尽量共同设置设备层。
（四）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，高区消防水泵的流量、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。
二、高层建筑消防给水的方式
（一）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。
（二）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。
（三）變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。
三、高层建筑消防给水分区的划分
在消防水泵房、屋顶高位水箱及各区中间消防水箱的位置确定后，就可以在它们之间进行进一步的分区。
对于室内消火栓给水系统，为了便于消防队员操作以及防止消防储水在短时间内被耗尽、达到均衡配水的目的，消火栓栓口处的静水压力不应大于0.8mPa，亦即当消防水箱最高水位与最低消火栓之间的垂直距离大于80m时，应采用分区供水的给水方式，当消火栓栓口处的出水压力大于0.50mPa时，在消火栓处应设减压装置，如减压孔板、减压阀等，也可以直接采用减压式消火栓。
自动喷水灭火系统的竖向分区宜与室内消火栓给水系统相近。为保证供水的均匀性，将每个竖向分区再划分成若干个小分区，每个小分区由独立的报警阀控制，小分区的最高喷头与最低喷头之间的垂直高差控制在50m以内，并在入口压力大于0.42mPa的入口管上设减压孔板或减压阀。另外报警的工作压力应控制在1.20mPa以下。
室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统的平面分区宜与防火分区一致，尽量做到区界内不出现两个以上的系统的交叉。自动喷水灭火系统每套湿式报警阀组所控制的喷头数不应超过800个；干式报警阀不应超过500个，管网容积不应超过3000L。
四、结语
从上述的分析我们可以知道：安全可靠是最重要的，但要在保证安全的同时达到经济合理，尽量节省投资，使得维修管理方便，我们还要在设计当中认真考虑，细心比较，这样才能把工程做得更完善。
本文所提及的，有些属于对实际工程总结，有些则属于理论上的探讨，可能有许多不当之处，敬请各位专家指证。
参考文献：
[1] 刘振印等.民用建筑给水排水设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2] GB50045—2014高层民用建筑设计防火规范及条文说明[s].北京：中国计划出版社，2014.
[3] 龚运国.高层建筑消防给水系统设计浅析[J].化学工程与装备，2008.