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摘要:高层建筑是城市现代化的标志，由于其楼层高、空间跨度大、功能复杂，使之一旦发生火灾，扑救困难，损失巨大，后果惨重。因此，高层建筑应当采取自救的原则，尽量在火灾发生的初期时即将火扑灭，以减少火灾造成的损失。本文根据高层建筑以及其火灾的特点，对超高层建筑提出一种以消火栓消系统和自动喷水灭火系统为主体的消防灭火系统措施。
关键词:高层建筑消防给水设计消火栓消系统自动喷水灭火系统
前言
高层建筑消防给水系统是高层建筑消防设计的重要组成部分，高层建筑消防给水系统的选择往往决定着消防系统的成功与失败。正确地选择消防给水系统，对于保障建筑物内人身和财产的安全起着决定性的作用。本人对工作以来所参与设计的工程中常见的消防给水问题进行了归纳和总结，并对减压的问题应用进行了一些探讨。
1 自动喷水灭火系统给水的类型及特点
1.1 不分区的自动喷淋给水方式
这种给水方式可用于建筑高度在1OOm以下的高层建筑中(见图1)其优点是：
(1)能够保证初期火灾的消防用水。
(2)气压水罐(稳压装置)设在高位，工作压力小，有效容积利用率高。
(3)底层部分在报警阀前采用减压阀减压，保证系统供水均匀性。
在地下水泵房面积空间允许的情况下可将气压罐(稳压装置)放在泵房内(见图2)。其优点是：设备集中、维修管理方便；缺点是气压水罐设在低层，稳压泵工作压力大
1.2 分区并联的自动喷淋给水方式
这种给水方式常用于建筑高度1OOm以上的超高层建筑(见图3)
其优点是：
(1)各区分别设水泵加压供水，各自独立互不影响。
(2)设备集中设置便于维修管理。
(3)采用减压阀替代中间水箱，节省上层使用面积、防止噪声和二次污染，简化系统。
(4)减压阀设在高位，工作压力低，运行安全可靠。
其缺点是：
(1)由于水泵的扬程有限，这种给水 防止噪声方式不适用于高区的高度超出水泵供水压力范围的情况。
(2)高区水泵工作压力高，安全度较低。
(3)水泵機组多，投资大。
同样高、低区可共用同一组喷淋水泵。喷淋水泵按满足高区水压要求设计。在低区报警阀前设减压阀，向低区减压供水。这种给水方式可节省投资和使用面积，但喷淋水泵同时受高低报警阀控制，系统控制比较复杂。
2 室内消火栓给水系统给水方式的类型及特点
2.1 不分区的消火栓给水方式
系统需设计消防水池，按用水量要求储存足够消防用水量。在高位设置水箱(确保10分钟消防用水量)，当高位消防水箱的高度无法满足最不利消火栓的水压要求时，在高位消防水箱的出水管上设增压水泵和气压罐(系统稳压装置)(见图4)。在低位水泵房面积空间允许的情况下，系统稳压装置可以集中设置，同样地该系统缺点是稳压泵工作压力大(见图5)
2.2 分区串联的消火栓给水方式
分区串联给水方式是超高层建筑消火栓系统中比较常见的一种给水方式，它采用减压阀替代中间水箱的方式。采用减压阀替代中间水箱可节省上层使用面积、防止噪声和二次污染，运行简单可靠、维修管理方便。
2.3 分区并联的消火栓给水方式
分区并联给水方式也是超高层建筑中比较常用的给水方式。水泵集中布置在地下室，占用上层使用面积小，各区独立运行，互不干扰，运行比较安全可靠。设备相对集中设置，维修管理较为方便，但高区水泵工作压力大，投资较大。如采用减压阀替代中间水箱，可节省面积防止噪声和二次污染，运行简便可靠，维修管理方便。
3 消防给水方式的选择
在选择消防给水方式时，应充分了解建筑物的性质、结构特征、建筑高度、平面布局、防火分区的划分、设备层和避难层的位置等，同时注意以下几方面。
3.1 消防水泵房的位置
消防水泵房通常设在地下室内。当消防水池同时存有室外消防用水时，消防水池宜设置在地下一层，并应保证消防车的消防水泵的吸水高度不大于6m。当消防水池内只存有室内消防用水时，其位置不受限制，但无论如何都应有直通室外的消防通道。
3.2 屋顶高位水箱和中间水箱的位置
在确定屋顶高位水箱和中间消防水箱时，应与生活给水系统协调一致。这两种水箱通常设在设备层，避难层或专用的水箱间内，并且不宜靠近安静程度要求较高的房间(包括上、下层和相邻的房间)。当中间楼层不宜设中间消防水箱和水泵时，可采用并联供水，并用屋顶水箱的减压阀联合工作的方式替代中间消防水箱和水泵。
屋顶水箱的设置高度应保证消火栓系统最不利点消火栓的静水压力要求(设在屋顶水箱间或屋顶设备层内的检验用消火栓除外)。当建筑高度不超过lOOm时，最不利点消火栓的静水压力不应低于0.07Mpa；当建筑高度超过lOOm时，最不利点消火栓的静水压力不应低于0.15Mpa。屋顶水箱的设置高度还应保证自动喷水灭火系统最不利点喷头的静水压力要求。轻、中危险级系统最不利点喷头的静水压力不应低于0.05Mpa，严重危险级系统最不利点喷头的静水压力不应低于其工作压力。
中间水箱设置高度应保证所在供水分区内的最不利点消火栓或喷头消防时所需的压力。为达到这一要求，常将供水分区置于中间水箱以下若干层。
3.3 供水分区的划分
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区，每个小区由独立的报警阀控制，小分区内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，报警阀的工作压力应控制在1.2MPa以下。
室内消火栓给水系统和自动喷淋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系统以上的系统交叉。自动喷水灭火系统每套湿式报警阀组所控制的喷头数量不应超过800个；干式报警阀不应超过500个，管网容积不应超过3000L。
3.4 消防水泵接合器的竖向设置
现行《高层民用建筑防火设计规范》规定，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。当采用串联给水方式时，上、下分区可共用消防水泵接合器。为保证供水安全，一般应在高区加压泵处设旁通管。
4 消防给水方式中常见的问题及解决办法
实际工程的消防给水方式中常常出现下列错误或不适当的做法：
(1)室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统共用消防水泵。两个系统的给水管网连接点设在一报警阀之后。这样的做法，一方面由于两个系统的工作情况差异比较大，使两个系统用水量和水压难以协调；另一方面，当灭火持续一小时后，自动喷水灭火系统的储水量已经用完，必须关闭报警阀，使消火栓系统也因此被关闭而无法继续灭火。正确的做法是将两个系统完全分开、各自独立。
(2)自动喷水灭火系统的稳压水箱或稳压水泵的出水管以及消防水泵接合器在报警阀后与喷淋管网连接。这样做的结果是：当火灾发生喷头喷水时，报警阀无法报警。正确的方法是：将它们接在报警阀之前。
5 结语
在选择消防给水方式时，应根据工程的具体情况，对与之相关的各种因素进行综合评估，如供水可靠性、投资大小、能耗高低、设备宜集中设置还是分散设置、对水箱占用上层面积的限制、可能产生噪音和二次污染、运行和维护管理是否方便以及外网供水能力等等。同时应咨询当地消防部门的意见，从上述各类给水方式中选择适合本建筑物特点的消防给水方式，或者采用几种消防给水方式的结合，制定出切实可行的方案。
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关键词:高层建筑消防给水设计消火栓消系统自动喷水灭火系统
前言
高层建筑消防给水系统是高层建筑消防设计的重要组成部分，高层建筑消防给水系统的选择往往决定着消防系统的成功与失败。正确地选择消防给水系统，对于保障建筑物内人身和财产的安全起着决定性的作用。本人对工作以来所参与设计的工程中常见的消防给水问题进行了归纳和总结，并对减压的问题应用进行了一些探讨。
1 自动喷水灭火系统给水的类型及特点
1.1 不分区的自动喷淋给水方式
这种给水方式可用于建筑高度在1OOm以下的高层建筑中(见图1)其优点是：
(1)能够保证初期火灾的消防用水。
(2)气压水罐(稳压装置)设在高位，工作压力小，有效容积利用率高。
(3)底层部分在报警阀前采用减压阀减压，保证系统供水均匀性。
在地下水泵房面积空间允许的情况下可将气压罐(稳压装置)放在泵房内(见图2)。其优点是：设备集中、维修管理方便；缺点是气压水罐设在低层，稳压泵工作压力大
1.2 分区并联的自动喷淋给水方式
这种给水方式常用于建筑高度1OOm以上的超高层建筑(见图3)
其优点是：
(1)各区分别设水泵加压供水，各自独立互不影响。
(2)设备集中设置便于维修管理。
(3)采用减压阀替代中间水箱，节省上层使用面积、防止噪声和二次污染，简化系统。
(4)减压阀设在高位，工作压力低，运行安全可靠。
其缺点是：
(1)由于水泵的扬程有限，这种给水 防止噪声方式不适用于高区的高度超出水泵供水压力范围的情况。
(2)高区水泵工作压力高，安全度较低。
(3)水泵機组多，投资大。
同样高、低区可共用同一组喷淋水泵。喷淋水泵按满足高区水压要求设计。在低区报警阀前设减压阀，向低区减压供水。这种给水方式可节省投资和使用面积，但喷淋水泵同时受高低报警阀控制，系统控制比较复杂。
2 室内消火栓给水系统给水方式的类型及特点
2.1 不分区的消火栓给水方式
系统需设计消防水池，按用水量要求储存足够消防用水量。在高位设置水箱(确保10分钟消防用水量)，当高位消防水箱的高度无法满足最不利消火栓的水压要求时，在高位消防水箱的出水管上设增压水泵和气压罐(系统稳压装置)(见图4)。在低位水泵房面积空间允许的情况下，系统稳压装置可以集中设置，同样地该系统缺点是稳压泵工作压力大(见图5)
2.2 分区串联的消火栓给水方式
分区串联给水方式是超高层建筑消火栓系统中比较常见的一种给水方式，它采用减压阀替代中间水箱的方式。采用减压阀替代中间水箱可节省上层使用面积、防止噪声和二次污染，运行简单可靠、维修管理方便。
2.3 分区并联的消火栓给水方式
分区并联给水方式也是超高层建筑中比较常用的给水方式。水泵集中布置在地下室，占用上层使用面积小，各区独立运行，互不干扰，运行比较安全可靠。设备相对集中设置，维修管理较为方便，但高区水泵工作压力大，投资较大。如采用减压阀替代中间水箱，可节省面积防止噪声和二次污染，运行简便可靠，维修管理方便。
3 消防给水方式的选择
在选择消防给水方式时，应充分了解建筑物的性质、结构特征、建筑高度、平面布局、防火分区的划分、设备层和避难层的位置等，同时注意以下几方面。
3.1 消防水泵房的位置
消防水泵房通常设在地下室内。当消防水池同时存有室外消防用水时，消防水池宜设置在地下一层，并应保证消防车的消防水泵的吸水高度不大于6m。当消防水池内只存有室内消防用水时，其位置不受限制，但无论如何都应有直通室外的消防通道。
3.2 屋顶高位水箱和中间水箱的位置
在确定屋顶高位水箱和中间消防水箱时，应与生活给水系统协调一致。这两种水箱通常设在设备层，避难层或专用的水箱间内，并且不宜靠近安静程度要求较高的房间(包括上、下层和相邻的房间)。当中间楼层不宜设中间消防水箱和水泵时，可采用并联供水，并用屋顶水箱的减压阀联合工作的方式替代中间消防水箱和水泵。
屋顶水箱的设置高度应保证消火栓系统最不利点消火栓的静水压力要求(设在屋顶水箱间或屋顶设备层内的检验用消火栓除外)。当建筑高度不超过lOOm时，最不利点消火栓的静水压力不应低于0.07Mpa；当建筑高度超过lOOm时，最不利点消火栓的静水压力不应低于0.15Mpa。屋顶水箱的设置高度还应保证自动喷水灭火系统最不利点喷头的静水压力要求。轻、中危险级系统最不利点喷头的静水压力不应低于0.05Mpa，严重危险级系统最不利点喷头的静水压力不应低于其工作压力。
中间水箱设置高度应保证所在供水分区内的最不利点消火栓或喷头消防时所需的压力。为达到这一要求，常将供水分区置于中间水箱以下若干层。
3.3 供水分区的划分
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区，每个小区由独立的报警阀控制，小分区内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，报警阀的工作压力应控制在1.2MPa以下。
室内消火栓给水系统和自动喷淋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系统以上的系统交叉。自动喷水灭火系统每套湿式报警阀组所控制的喷头数量不应超过800个；干式报警阀不应超过500个，管网容积不应超过3000L。
3.4 消防水泵接合器的竖向设置
现行《高层民用建筑防火设计规范》规定，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。当采用串联给水方式时，上、下分区可共用消防水泵接合器。为保证供水安全，一般应在高区加压泵处设旁通管。
4 消防给水方式中常见的问题及解决办法
实际工程的消防给水方式中常常出现下列错误或不适当的做法：
(1)室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统共用消防水泵。两个系统的给水管网连接点设在一报警阀之后。这样的做法，一方面由于两个系统的工作情况差异比较大，使两个系统用水量和水压难以协调；另一方面，当灭火持续一小时后，自动喷水灭火系统的储水量已经用完，必须关闭报警阀，使消火栓系统也因此被关闭而无法继续灭火。正确的做法是将两个系统完全分开、各自独立。
(2)自动喷水灭火系统的稳压水箱或稳压水泵的出水管以及消防水泵接合器在报警阀后与喷淋管网连接。这样做的结果是：当火灾发生喷头喷水时，报警阀无法报警。正确的方法是：将它们接在报警阀之前。
5 结语
在选择消防给水方式时，应根据工程的具体情况，对与之相关的各种因素进行综合评估，如供水可靠性、投资大小、能耗高低、设备宜集中设置还是分散设置、对水箱占用上层面积的限制、可能产生噪音和二次污染、运行和维护管理是否方便以及外网供水能力等等。同时应咨询当地消防部门的意见，从上述各类给水方式中选择适合本建筑物特点的消防给水方式，或者采用几种消防给水方式的结合，制定出切实可行的方案。
注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看