高层建筑消防给水系统超压减压问题的研究

来源：职称驿站所属分类：水力论文发布时间：2011-08-16 08:00:45浏览：次

　　［摘要］：阐述了搞好高层建筑消防给水系统超压防范的重要意义，探讨了高层建筑消防给水的基本形式，分析了消防给水系统超压主要原因，提出了高层建筑消防给水系统减压的对策措施。
　　［关键词］：高层建筑；消防；给水系统；超压减压
　　
　　1引言
　　随着经济社会的不断发展，各类高层建筑、超高层建筑纷纷矗立于世人面前，高层建筑消防安全挑战极大，一旦发生火情，能起到作用的首要的是高层建筑自身的消防给水系统，安全可靠的消防给水系统对高层建筑安全具有举足轻重的作用。为了保证消防给水能够达到高层建筑的最高位置，往往习惯于加大水压，这在保证消防给水系统正常工作提供了条件，但同时也会带来一定的安全隐患。如果消防给水系统压力过大，就会引起系统管道爆裂，影响消防系统的正常运转，甚至会导致整个消防系统的瘫痪，如果在这时发生火灾，后果将不堪设想。因此，必须要高度重视高层建筑消防给水系统的超压问题，一旦发生超压现象必须要果断采取措施进行减压，确保消防系统的安全和高效运转。
　　2高层建筑消防给水的几种形式
　　2.1高位消防水池供水形式
　　这种供水方式是在高层建筑的屋顶设置大容量消防水池（水池的容积以灭火灾延续时间内所需要的全部消防用水为度），平时利用生活加压水泵将水一次抽升至屋顶消防水池贮存。当火灾发生时，直接依靠水池中的消防贮水，通过室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统进行灭火。除因屋顶消防水池设置高度不够，需要在顶层设消防增压泵以满足建筑最高几层消防设施所需的压力外，无需再设消防专用水泵和相应的控制电器系统。尤其是对于50m以下，需要分区减压供水的高层建筑，该特点尤为突出，只需在分区的适当高度和部位设置小容量的调压水箱，即可满足消防使用要求。某小区高层建筑高位消防水池供水如图1所示。
　　
　　图1某小区高层建筑高位消防水池供水示意图
　　
　　此种供水方式不存在平时因维护管理不善、长时期不使用致使消防专用水泵在着火时无法启动等不利因素。消防的安全可靠性高，控制简单，使用方便；而且对供电要求不严，无需双路电源或设置自备的柴油发电机组供电。从而简化了消防给水系统，有利于设计、施工和管理。可是该方式消防水池的容积庞大，对建筑外观和结构计算以及抗震投资等影响较大，不易被接受，因而限制了该供水方式的应用。
　　2.2消防专用水泵屋顶高位水箱供水形式
　　这种供水方式是高层建筑消防给水设计中采用最多、最易接受的一种方式。在高层建筑屋顶设小容量的高位水箱，一般和生活用水合用，并且满足10min的消防用水量。在建筑物底层（地下室）或室外设消防专用水池、水泵及泵房。
　　与高位消防水池供水方式最大的不同点在于消防供水灭火的任务主要是由消防专用水泵来完成。从建筑的高度及分区情况看，该供水方式又可分为一次加压供水，分区并联加压供水及分区串联加压供水3种形式。一次加压供水适用于建筑高度在50m以下，且不需要分区供水的高层建筑。分区并联加压供水或分区串联加压供水，用于建筑高度超过50m，且需要分区减压供水的高层建筑。
　　分区并联加压供水，各分区供水互不影响，消防安全可靠，分区水箱容积较小；消防专用水泵可集中设置，便于平时维护、管理，但对于消防供水管材的质量要求较高。分区串联加压供水，对消防管道压力要求较低，可减少管道的维修。但各区供水有联系，消防安全可靠性较差。当下一区的消防专用水泵出现故障时，将影响其上区消防灭火的可靠性。且串联供水，水泵安装分散，平时的维修、管理困难较多。
　　2.3消防气压罐供水形式
　　该种供水方式与其他供水方式的不同点在于无需另设高位水箱，使消防管网始终处于常高压状态。消防安全可靠性高，但对供电要求严格，需两路电源或柴油发电机供电系统。如图2所示。
　　
　　图2消防气压罐供水系统
　　近几年，该供水方式以其独特的供水形式，不受高度的限制，安装灵活方便，操作简单，具有自动化程度高，消防出水快，技术上安全可靠等优点，为广大设计者和使用者青睐。在高层建筑消防给水设计中不断被采用。但是，该供水方式耗电较高，日常运行费用大。据调查，该供水方式约有四分之一的能耗被用来维修无效压力的区间上而浪费掉。此外，在需要分区减压供水的高层建筑消防给水设计中，山于每分区都要设一个存有l0min消防用水量的大气压罐，可以说是很不经济，很不合理的。
　　2.4全自动恒压变频调速供水形式
　　这是一种用于生活、消防的新型节能供水设备。它采用了最新的交流变频调速技术和自动化技术，对管网压力实行检测，控制水泵转速、扬程等，保证了管网压力的恒定。其特点是生活、消防供水共用一组水泵，并共用备用水泵，减少了设备的占地面积，避免了因水泵久置不用而锈蚀所引起的不安全因素，增强了消防供水的安全可靠性，该供水方式同消防专用水泵一高位水箱供水方式基本相同。
　　3消防给水系统超压主要原因
　　《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)第7.5.6条规定：“高层建筑给水系统应采取防超压措施”。这是我国第一次将超压和防超压措施列入规范条文。消防给水系统的超压是指系统内的水压超过其工作压力限值，造成管道、配件、附件、器材和设备的损坏，影响消防给水系统正常运行的现象。消防给水系统超压的原因大致有以下情况：
　　3.1设计流量大，消防水泵流量小
　　按设计流量选消防水泵，而水泵的流量～扬程曲线较陡直，当消防水泵在小流量运行时会出现超压。小流量运行指火灾初期和消防水泵自检时的情况。此时，灭火设施出水量较小，消火栓的水枪为1～2支，自动喷水灭火系统的喷头数为1～3个。消防水泵从给水管网直接吸水，水泵扬程按给水管网的最低水压计算。水泵运行时如正逢给水管网的最高水压，而给水管网的最低水压与最高水压相差较大时，就会出现超压。
　　3.2管网缺乏减压措施
　　消防给水管网按最低位置的室内消火栓静水压力0.80MPa进行竖向分区，管网未采取完善的减压措施，当消防水泵启动时，管网下部的消火栓会由于动压值大于静压值而出现超压。
　　3.3消防水泵故障
　　消防水泵因故障或停电而突然停转，停泵水锤造成超压。消防给水竖向分区采用减压阀分区给水方式，当减压阀因故障而关闭不严、或旁通管上阀门失控时，会造成下区给水管网的超压。消防给水采用水泵对口抽给水方式，即下区的水泵出水管与上区水泵吸水管直接连接，当止回阀不严密时，下区的水泵会因静水压力大于其工作压力而超压。
　　3.4操作设置不科学
　　稳压泵低位设置，其吸水管若引自高位水箱，当静水压力大于其工作压力时会出现超压。消防给水竖向分区的上区和下区共用水泵接合器，当防止串压的止回阀不严密时，下区会出现超压。集中或区域的，设有稳压泵或气压水罐的临时高压给水系统，由于管道较长，水头损失值较大，消防给水管网的稳压值对消火栓等灭火设施会造成超压。给水管网排气阀设置位置不当或未设置排气阀，管网内存有的气体在外力的作用下处于压缩状态造成超压。
　　4高层建筑消防给水系统减压措施
　　4.1技术防范为主
　　选用流量～扬程曲线平缓的水泵，其中值得推荐的是：建筑消防特种泵(原名切线泵)，流量～扬程曲线特别平缓，呈恒压状态。采用多台水泵，小流量时小泵运行或单泵运行，大流量时大泵运行或多泵并联运行。消防给水管网竖向分区时，不按最低位置的室内消火栓静水压力0.80MPa进行分区，适当留有余地；或按0.80MPa值进行竖向分区，但采取相应的有效的减压措施。采用恒压变流量变频调速水泵供水，使水泵供水压力在流量变化时保持恒定。消防水泵从给水管网直接吸水时，以给水管网的最高水压对水泵的工作情况进行校核，防止超压。对采用减压阀分区的给水方式，当有可能因减压阀故障或旁通管阀门失控而造成超压时，不设旁通管，同时减压阀采用串联设置方式。水泵出口处设置速闭止回阀等装置，可以有效防止停泵水锤。
　　4.2使用减压、稳压设备
　　采取相应泄压和稳压设施，使超压值不致造成损害。泄压和稳压设施有回流管、安全阀、泄压阀、稳压阀、气压罐等。实践证明泄压阀反应灵敏、准确、可靠，可以有效防止因超压而造成的损害。泄压阀设置在消防水泵出口处，或在止回阀前(沿水流方向)或在止回阀后，或前或后都可有效防止造成的超压。但停泵水锤或因管网内存气而造成的超压，当泄压阀位于止回阀后才能有效防止。因此，泄压阀的最佳位置应在水泵出口处的止回阀后。
　　参考文献
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