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摘 要:高层建筑规模越来越大，呈现出的消防问题也日趋复杂，在消防给水系统设计中，要处理好消防给水系统的超压和泄压问题，提高高层建筑的消防给水系统的可靠性。本文简单分析了高层建筑消防给水系统设计的影响因素，研究探讨了提高给水系统可靠性的方法。
关键词:高层建筑；消防给水系统；消防设计；高层建筑消防可靠性；消防
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一、引言
高层建筑通常都超过10层或高度超过24米，由于楼层高度的特殊性，导致火宅成为高层建筑最大的安全隐患。由于楼层高度较高，加大了救援难度，目前，消防云梯可达高度一般都不超过100米，如果100米以上高度的建筑发生火宅，基本上很难依靠外部力量来组织救援，高层建筑的防火不同于低矮建筑，主要通過消防措施来自救实现安全保障。在此情况下，消防给水系统的可靠性显得尤为重要。
二、消防给水系统的可靠性模型及可靠性设计
1.消防给水系统的可靠性框图
消防给水系统可以分为非储备系统、储备系统和复杂系统。储备系统又可分为工作储备和非工作储备系统。非储备系统实际上是一种串联系统。消防给水系统对供水的要求较高，需要有足够的保证率，故常采用储备系统和复杂系统的形式。在工作储备方式中，可分为并联系统、混联系统、表决系统。在消防给水系统中，主要由消火栓给水系统和自动喷水灭火系统组成，其中各单元(阀门、消火栓、喷头、管道等部件)或设备(水泵、水池、水箱等)的功能，决定了可靠性框图的关系。就两个阀门用管道相连的可靠性框图而言。如果它们的作用是让水流通过，则两阀需同时开启，从可靠性的角度看，这就是一个串联系统；如果其作用是起截断水流作用，则关闭其中一个阀门就可完成截流作用，该可靠性框图为并联系统。可见同是一个结构，不同的功能可靠度是不同的。在水泵给水的方式中，虽然同样的形式但关系不同，可靠性框图也不同。
2.消防给水系统的可靠性设计
消防给水系统的可靠性是由各单元的功能关系决定的，系统的可靠度也就由各单元的可靠度组合产生。在消防给水系统功能和可靠性指标确定后，就可以根据系统设备的可靠性指标、各子系统(单元组件)重要程度和本身的失效率进行可靠性分配。可靠性的分配可保证高层建筑消防给水系统的功能和寿命达到设计要求。在整个系统的技术设计完成后，须根据各单元组件的失效率、系统工作模式、实际要求的工作时间对系统进行可靠度预测。通过与设定的可靠度比较，再调整设计或提高各单元组件的可靠度。
消防给水系统的可靠性设计首先要明确指标。诸如可靠度、失效率、MTBF、维修度、有效度等。然后依据设计理论，经反复的分配和预测，使系统达到要求的可靠性指标。在这个过程中，还需考虑建筑环境因素的影响，并保证系统具有良好的维修性。其设计的基本思想是将设计中所涉及到的参数作为随机变量来考虑，比较真实地反映工程实际情况。
三、高层建筑消防给水系统设计的可靠性保证措施
1. 消防水源
消防水源直接影响火灾扑救效果。据调查，约有81.5%的原因是由于缺乏消防用水而造成大火。因此可靠的消防水源对保证高层公共建筑灭火非常重要,消防给水水源可取自市政给水管网天然水源和消防水池消防水源,必须保证规定火灾延续时间内的用水量。从发生的火灾看其延续时间有长有短。根据我国的实际情况辅助考虑节约投资出发,消火栓系统用水考虑火灾延续时间视建筑物重要程度为23 小时,喷淋系统为1小时,其中对于喷淋系统因为1小时后大火未扑灭,喷淋设备就会被烧毁而不能发挥灭火作用。消防水源要能满足消防系统用水水质,虽然消防用水的主要功能是灭火对水质的要求较低,但消防系统中的许多设备如报警阀喷头减压阀等存在一些精密部件容易被污物堵塞,所以这些设备对水质特别是对水的浊度要求较高,因此消防水池应定期放空清洗并重新补水。天然水源是消防用水重要的补充备用水源,利用天然水源时还需保证取水可靠和方便。天然水源沿岸须修筑一定的取水设施,如固定的取水口和不小于5m的消防通车道路才能可靠地将天然水源抽取用于火场,必要时还要修建加压设施保证枯水期最低水位时消防用水的可靠性。
2.消防水池容积确定。
消防水池是储存消防灭火用水的构筑物，容积的确定关系着灭火的安全性。《高规》7.3.2规定：“市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水（二类居住建筑除外），只要符合上述条件之一时均应设置消防水池。”《高规》7.3.3对水池的容积作了规定：“当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；当室外给水管网不能保证室外消防用水时，消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。一些地方针对这两条规定，却有不同的设计方法。
在许多地区，室内及室外消防用水量均储存了消防水池中，原因是市自来水公司无法保证市政供水的安全性，这显然会增大消防水池的容积。如每一幢高层建筑均要把室内及室外消防用水量储存在消防水池，那将会造成很大的浪费。既要保证消防安全，又要降低工程造价及管理方便，首先要加强自来水公司的责任度，保证城市环状供水的安全可靠性，然后适当加大高层建的进水管，使得进水管在保证高层建筑的室外消防用水量的同时能够在发生火灾时补充消防水池的水量。这样经计算可以适当减少消防水池的容积，达到经济合理。同时笔者建议邻近高层建筑共用消防水池，对这一点希望有关市政部门能够牵头，对共用水池进行合理地管理，这也需要有关部门进行合理公正的规划控制。
3.水压问题
（1）给水超压的问题
超压是指系统内的水压超过其工作压力的限值，造成管道、附件、器材和设备的损坏，或造成给水的不均匀，不利于系统的灭火，影响系统正常运行的现象。超压问题在高层建筑消防给水中客观存在，所以应当引起注意和重视，并采取防治对策。
在火灾的初期，自动喷水灭火系统往往只有几个喷头动作，或者自动喷水灭火系统在进行末端试水时，自动喷水灭火系统所需要的流量都很小。自动喷水灭火系统的给水管网中未设排气阀或排气阀的位置设置不当，管网内的空气处于被压缩的状态，可能发生压力波动造成超压。
（2）给水的减压和泄压方式
由于在自动喷水灭火系统中，普遍存在着超压的问题，因此必须采用减压和泄压方式解决系统的超压问题。通过给水的减压和泄压，能保证给水的均匀性，有利于作用面积内给水的可靠，确保系统设计流量能正确使用。
要提高整个消防给水系统的承压能力。使之在一般情况不出现的超压，在提高承压能力后在允许工作压力范围之内。采取相应的泄压和稳压措施，使超压值对给水管网不致造成损坏，如泄压阀、安全阀、稳压阀、气罐阀等。
在消防泵的选择上，可以采用流量一扬程曲线平缓的消防泵。有条件的建筑采用切线消防泵、水冷直联消防泵或者变频调速消防泵。建筑物高度达于120m时，消防给水竖向分区可以采用多台消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防泵给水系统。
四、结束语
高层建筑的消防给水可靠性保障是消防系统可行可靠的最有力措施，在进行系统设计时，要将稳定性和可靠新作为设计基础，通过预防措施，来防止火灾事故。
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年5期.
[2] 乔瑛娜. 高层建筑消防给水系统设计初探[J]. 城市建设，2010年11期.
[3] 杨琦. 高层建筑消防给水系统可靠性的研究[J]. 消防科学与技术，2001年5期.
[4] 雷志明.高层建筑消防给水方式的类型及选择[J].给排水，2001年1期.
[6] 张烨. 高层建筑消防给水系统设计问题研究[J].卷宗，2012年4期.
关键词:高层建筑；消防给水系统；消防设计；高层建筑消防可靠性；消防
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一、引言
高层建筑通常都超过10层或高度超过24米，由于楼层高度的特殊性，导致火宅成为高层建筑最大的安全隐患。由于楼层高度较高，加大了救援难度，目前，消防云梯可达高度一般都不超过100米，如果100米以上高度的建筑发生火宅，基本上很难依靠外部力量来组织救援，高层建筑的防火不同于低矮建筑，主要通過消防措施来自救实现安全保障。在此情况下，消防给水系统的可靠性显得尤为重要。
二、消防给水系统的可靠性模型及可靠性设计
1.消防给水系统的可靠性框图
消防给水系统可以分为非储备系统、储备系统和复杂系统。储备系统又可分为工作储备和非工作储备系统。非储备系统实际上是一种串联系统。消防给水系统对供水的要求较高，需要有足够的保证率，故常采用储备系统和复杂系统的形式。在工作储备方式中，可分为并联系统、混联系统、表决系统。在消防给水系统中，主要由消火栓给水系统和自动喷水灭火系统组成，其中各单元(阀门、消火栓、喷头、管道等部件)或设备(水泵、水池、水箱等)的功能，决定了可靠性框图的关系。就两个阀门用管道相连的可靠性框图而言。如果它们的作用是让水流通过，则两阀需同时开启，从可靠性的角度看，这就是一个串联系统；如果其作用是起截断水流作用，则关闭其中一个阀门就可完成截流作用，该可靠性框图为并联系统。可见同是一个结构，不同的功能可靠度是不同的。在水泵给水的方式中，虽然同样的形式但关系不同，可靠性框图也不同。
2.消防给水系统的可靠性设计
消防给水系统的可靠性是由各单元的功能关系决定的，系统的可靠度也就由各单元的可靠度组合产生。在消防给水系统功能和可靠性指标确定后，就可以根据系统设备的可靠性指标、各子系统(单元组件)重要程度和本身的失效率进行可靠性分配。可靠性的分配可保证高层建筑消防给水系统的功能和寿命达到设计要求。在整个系统的技术设计完成后，须根据各单元组件的失效率、系统工作模式、实际要求的工作时间对系统进行可靠度预测。通过与设定的可靠度比较，再调整设计或提高各单元组件的可靠度。
消防给水系统的可靠性设计首先要明确指标。诸如可靠度、失效率、MTBF、维修度、有效度等。然后依据设计理论，经反复的分配和预测，使系统达到要求的可靠性指标。在这个过程中，还需考虑建筑环境因素的影响，并保证系统具有良好的维修性。其设计的基本思想是将设计中所涉及到的参数作为随机变量来考虑，比较真实地反映工程实际情况。
三、高层建筑消防给水系统设计的可靠性保证措施
1. 消防水源
消防水源直接影响火灾扑救效果。据调查，约有81.5%的原因是由于缺乏消防用水而造成大火。因此可靠的消防水源对保证高层公共建筑灭火非常重要,消防给水水源可取自市政给水管网天然水源和消防水池消防水源,必须保证规定火灾延续时间内的用水量。从发生的火灾看其延续时间有长有短。根据我国的实际情况辅助考虑节约投资出发,消火栓系统用水考虑火灾延续时间视建筑物重要程度为23 小时,喷淋系统为1小时,其中对于喷淋系统因为1小时后大火未扑灭,喷淋设备就会被烧毁而不能发挥灭火作用。消防水源要能满足消防系统用水水质,虽然消防用水的主要功能是灭火对水质的要求较低,但消防系统中的许多设备如报警阀喷头减压阀等存在一些精密部件容易被污物堵塞,所以这些设备对水质特别是对水的浊度要求较高,因此消防水池应定期放空清洗并重新补水。天然水源是消防用水重要的补充备用水源,利用天然水源时还需保证取水可靠和方便。天然水源沿岸须修筑一定的取水设施,如固定的取水口和不小于5m的消防通车道路才能可靠地将天然水源抽取用于火场,必要时还要修建加压设施保证枯水期最低水位时消防用水的可靠性。
2.消防水池容积确定。
消防水池是储存消防灭火用水的构筑物，容积的确定关系着灭火的安全性。《高规》7.3.2规定：“市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水（二类居住建筑除外），只要符合上述条件之一时均应设置消防水池。”《高规》7.3.3对水池的容积作了规定：“当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；当室外给水管网不能保证室外消防用水时，消防水池的有效容量应满足火灾延续时间以内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。一些地方针对这两条规定，却有不同的设计方法。
在许多地区，室内及室外消防用水量均储存了消防水池中，原因是市自来水公司无法保证市政供水的安全性，这显然会增大消防水池的容积。如每一幢高层建筑均要把室内及室外消防用水量储存在消防水池，那将会造成很大的浪费。既要保证消防安全，又要降低工程造价及管理方便，首先要加强自来水公司的责任度，保证城市环状供水的安全可靠性，然后适当加大高层建的进水管，使得进水管在保证高层建筑的室外消防用水量的同时能够在发生火灾时补充消防水池的水量。这样经计算可以适当减少消防水池的容积，达到经济合理。同时笔者建议邻近高层建筑共用消防水池，对这一点希望有关市政部门能够牵头，对共用水池进行合理地管理，这也需要有关部门进行合理公正的规划控制。
3.水压问题
（1）给水超压的问题
超压是指系统内的水压超过其工作压力的限值，造成管道、附件、器材和设备的损坏，或造成给水的不均匀，不利于系统的灭火，影响系统正常运行的现象。超压问题在高层建筑消防给水中客观存在，所以应当引起注意和重视，并采取防治对策。
在火灾的初期，自动喷水灭火系统往往只有几个喷头动作，或者自动喷水灭火系统在进行末端试水时，自动喷水灭火系统所需要的流量都很小。自动喷水灭火系统的给水管网中未设排气阀或排气阀的位置设置不当，管网内的空气处于被压缩的状态，可能发生压力波动造成超压。
（2）给水的减压和泄压方式
由于在自动喷水灭火系统中，普遍存在着超压的问题，因此必须采用减压和泄压方式解决系统的超压问题。通过给水的减压和泄压，能保证给水的均匀性，有利于作用面积内给水的可靠，确保系统设计流量能正确使用。
要提高整个消防给水系统的承压能力。使之在一般情况不出现的超压，在提高承压能力后在允许工作压力范围之内。采取相应的泄压和稳压措施，使超压值对给水管网不致造成损坏，如泄压阀、安全阀、稳压阀、气罐阀等。
在消防泵的选择上，可以采用流量一扬程曲线平缓的消防泵。有条件的建筑采用切线消防泵、水冷直联消防泵或者变频调速消防泵。建筑物高度达于120m时，消防给水竖向分区可以采用多台消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防泵给水系统。
四、结束语
高层建筑的消防给水可靠性保障是消防系统可行可靠的最有力措施，在进行系统设计时，要将稳定性和可靠新作为设计基础，通过预防措施，来防止火灾事故。
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年5期.
[2] 乔瑛娜. 高层建筑消防给水系统设计初探[J]. 城市建设，2010年11期.
[3] 杨琦. 高层建筑消防给水系统可靠性的研究[J]. 消防科学与技术，2001年5期.
[4] 雷志明.高层建筑消防给水方式的类型及选择[J].给排水，2001年1期.
[6] 张烨. 高层建筑消防给水系统设计问题研究[J].卷宗，2012年4期.