高层建筑消防给水系统超压及减压措施

高瑞娟

摘要：随着城市的快速发展，土地资源的日渐紧张，使得建筑形态逐渐从以往的平楼、矮房演变为样式多变的高层建筑，并且楼层高度仍然在不断的升高。考虑的高层建筑本身的复杂特性，使得消防给水系统在实际使用期间极易出现各种问题，其中超压问题尤其是严重，如何才能够有效实现对超压问题的改善和防范成为关键。本文主要结合建筑消防给水系统超压、减压问题，首先对其具体的产生进行了概述，并基于此分析了引起超压的主要原因，再从减压、泄压方面提出了超压防范措施。

关键词：高层建筑；消防给水系统；超压；减压

1超压、减压的产生

1.1超压的产生

消火栓给水系统在进行运转的过程中，主要是指水泵所设定的额定条件下开展，为了确保消防过程中最不利部位的消防栓栓口充实水柱与其消防过程中对数量的需求量的水泵扬程均能够得到保证。但若建筑物的高度过高时，那么就可能致使给水系统中处于底层的消火栓发生超压现象，当处于给水系统底端的消火栓在对压力进行启动期间，往往只需要根据消防过程中水量表中所设定的用水量来实施复核，而并未对其在火灾发生过程中可能只需要采用一支水枪，或者在相同层次的任意一个部位会采用两支水枪，其能够拥有较为充实的水柱，并且能够在相同到达的基础上为消火栓提供出水压力；在对一支水枪进行启动使用期间，考虑到相较于额定工作条件下，水泵流量较小，此时扬程必然也无法达到额定工作设定标准，此时若建筑本身的高度相对较高，势必会导致下面基层消火栓表现出较为严重的超压问题。但若在进行设计处理期间，为给水系统底层的水泵扬程提供过多的富余，那么就可能致使处于顶层的消火栓出现超压现象[1]。

1.2减压的产生

根据《高层民用建筑设计防火规范》中针对水量表所指定的相关要求来进行水泵流量的设计，并根据建筑的具体高度以及消火栓的栓口充慢水柱中相关要求来确定扬程。但若建筑的高度相对较高，就非常容易致使其底层的消火栓发生超压的情况；在对消火栓口的出血压力进行复核期间，若采取对一支消火栓或者任意的两支消火栓出血量进行启动的方式来对其减压孔板或者减压阀的设置，以此来改变减压的现象，但针对该情况若在其出现减压情况后，其超压的楼层其消火栓的动压通常能够充分满足相关标准所指定的水柱的要求，但若同时对多支水枪进行使用进行灭火处理期间，那么相应楼层就非常容易导致动压出现整体偏低的情况。

1.3消防水箱供水超压计算

当建筑在出现火灾时，在初期阶段通常是通过高位消防水箱给水系统来为消火栓提供水供应以此实现有效灭火处理，在这个过程中往往需要同时使用1-3支水枪。为了能够达到标准所设定的10min的供水时间，就必须针对存在超压现象的消火栓实施相应的减压处理，从而实现对水枪出流量的有效控制[2]。

结合底层消火栓的实际情况，其出水量的计算公式如下：

上述公式中，主要用于对下层消火栓栓口部位水压进行表示；主要用于对上层消火栓栓口部位水压进行表示；主要用于对上层消火栓的消防出水量进行表示；主要用于对下层消火栓的消防出水量进行表示。

2超压问题分析及减压防范建议

2.1超压问题分析

引起消防给水系统出现超压问题的主要原因，可概括为以下几点：

2.1.1不合理的竖向分区设计

当建筑的楼层较高时，尤其是当前不少城市建立了大量的超高建筑，其在对给水系统进行竖向分区设计过程中，并未严格根据标准要求的1.2MPa工作压力来进行处理。

2.1.2给水系统出水量较少

当建筑在出现火灾时，通常情况初期阶段只会有部分的自动喷水灭火系统进行喷水，或者在进行终端进行试水的过程中，自动喷水灭火系统所喷出的水量非常小，但其配置的加压泵均是根据相关要求来进行动力提供，两者之间的压力出现较为明显的倍数差。针对该情况下，喷头在小流量的状态下实施运作，这势必会致使加压泵的扬程幅度因此增长，故导致喷水系统表现出超压现象。

2.1.3水泵的结合器出现超压现象

部分消防给水系统其在设计时，针对竖向分区范围内的下区与上区均采用了共同的水泵结合器，但在对用于避免串压的止回阀在进行安装时，并未得到有效的密封处理，导致下部区域表现出超压问题；此外，当建筑中的消防给水系统通过消防车消防泵来获取供水时，极易引起成管网有超压问题，特别是针对消防车与系统的消防泵，当其处于串联工作状态下时，就必须会造成较为严重的超压问题。

2.1.4水锤超压

当出现突然性停电导致消防泵不得不停止运转或者当其发生故障时使得消防泵无法运转时，都会引起水锤表现出超压现象[3]。

2.1.5未配置相应的排气装置

未根据相关规定要求的数量和位置为给水系统配置排气装置，造成管网中的空气长时间处在一个压缩的状态下，经过一段时间的积累最终引发超压问题。

2.2减压与泄压防范

要实现对给水系统超压问题的有效改善，那么就必须结合引起超压问题的原因来对其实施有效的减压、泄压处理，具体可通过以下三种方式来实现：

2.2.1对消防给水系统的承压能力进行提升：为了避免在发生超压时，给水系统受到损害，可对其承压能力进行提升。

2.2.2合理技术有效预防超压

①选取流量-扬程曲线现对较为平缓的消防泵来取代以往的传统的消防泵，此外，还可根据建筑消防给水系统的实际情况，选用具有切线、水冷直联或者变频调速等功能的消防泵。②结合建筑的具体情况来进行合理布置管网位置，尽可能地在配水管的两侧进行喷头的均匀排布，促使配水管的内部水压能够更为均衡。

与此同时，对给水系统下方的分区进行科学的选择，从而实现对给水分区压力值的有效控制。例如：当建筑的高度未超出120m时，可通过减压阀与分区水泵等并联的方式来是实现对消防泵给水系统运行给水压力的保证；而针对超出了120m的情况，则可在中间设置一个水箱进行串联处理或者对多台消防泵进行串联的方式来处理。

2.2.3减压与泄压处理

通过对气罐阀、安全阀等进行合理运用，来实现对超过了压力范围内的压力进行减压和泄压处理，从而有效避免对给水管网造成损坏。

2.3相应的泄压和稳压设施

运用回流管、安全阀、泄压阀、稳压阀以及气压罐等泄压和稳压装置进行合理运用，通过大量的实践表明，其中泄压阀具有较高的灵敏度、准确性和可靠性，其在预防超压对给水系统造成的损害上效果显著[4]。通过对泄压阀进行合理运用的过程中，必须对泄压阀口径问题进行注意。泄压阀口径是致使水泵实际扬程、流量以及工作点受到影响的关键。

根据图1来看，RAB主要用于对AB端阻力曲线进行表示；H-Q主要用于对水泵的流量-扬程曲线进行表示；B点则主要是指泄压阀所安装的部位，Q’则用于对泄流量进行表示。根据Q’到BC段管的阻力曲线RBC来看，通过将RAB与RBC相互串联，使其能够形成一个阻力曲线R，此时H-Q与R能够相互交汇，并形成一个M点，其可被视为是水泵的具体工作点。

图1管中分出部分流量的供水曲线

另通过对图1进行观察可观察这样的规律，随着泄压阀口径的逐渐增加，其RBC位置也逐渐偏向右侧，Q值也会逐渐增加，曲线R所处位置也就逐渐降低，M点的位置也必然会表现明显的下降。为此，泄压阀口径直接决定了水泵的工况点，同时也明确了水泵的扬程-流量曲线情况，通常情况下，应当结合水泵出水管大小来对泄压阀口径进行确定，尽量以小一级或者大小相同为宜。考虑曲线R相较于RAB明显较高，并且属于RAB与RBC相互串联的曲线，为此，在M点工况下，相较于原本无泄压阀的水泵的工况点更高。

在水泵出口部位止回阀在进行泄压阀进行安装之后，其装置的具体原理见图2。当消防水泵出水管上段设置一个消防水池支管，并在该支管上配置相应的泄压阀，当管网的压力超出了限定压力情况下，此时泄压阀就能够自动将回流打开，以此实现对压力的控制。在建筑内部有火灾出现时，考虑到其实际的需水量普遍不大，但供水泵在运行时仍然是按照以往的特性曲线来进行，而此时泄压阀的作用就能够通过人为来实现对“实际消防用水量”的有效增加，从而确保其能够处在一个最为理想的状态下运行。而当实际所需求的水量升高时，其压力也就自然而然逐渐下降，并且当其达到了泄压阀设定的点之后其将随之关闭。

图2回流泄压装置示意图

3结论

总而言之，随着国家加大了对高层建筑消防的全面整治力度，越来越多的高层建筑都开始配置相应的自动喷水灭火系统，但其在实际运行期间，所表现出超压问题却成为了研究的热点。针对消防给水系统超压问题预防中，主要通过减压、泄压的方式来进行防范，这就要求在对建筑消防给水系统进行设计期间，必须从其楼层高度、给水系统运行情况来进行综合考虑，以此提供有效超压控制方法，从而实现给水系统运行功能的保证和使用寿命的延长，更好的保证建筑在火灾发生时，可能表现出的各方面问题，使得建筑内人员的人身财产安全得到保障。

参考文献

[1]高层建筑给水排水工程[M].机械工业出版社，李亚峰，2011

[2]王红玉，贺际章，黄琳琳.消防给水系统的设计压力和分区压力[J].给水排水，2017，53（03）：142-144.

[3]丁晓阳.高层建筑消防给水系统超压与减压的探讨[J].山西建筑，2016，42（21）：128-129.

[4]高层建筑消防给水系统设计若干问题探讨[J].吴常军.安徽建筑，2016-06-20