张华
陕西方圆工程设计有限责任公司陕西西安710065
摘要：在高层建筑中，消防给水系统是必不可少的设施，投入使用后的安全性和可靠性直接影响着灭火效果。因此，结合当前的消防给水问题，探讨有效的解决措施尤为重要。本文首先分析了高层建筑消防给水系统超压与减压的产生及问题，然后探讨了相关的处理措施。
关键词：高层建筑；消防给水系统；超压；减压
随着城市化建设进程的加快，城市用地越来越紧张，促使着建筑物样式转变，楼层高度增加。与此同时，也增加着消防给水系统的设计难度，给人们生命和财产安全带来严重影响。分析得知，在当前的消防给水系统中，普遍存在超压、减压等问题，增加资源浪费，威胁消防给水系统的安全性和可靠性。如何选用有效措施进行防治，成为建筑行业急需解决的问题。
1、高层建筑消防给水系统中超压与减压的产生
1.1超压的产生
消防给水系统是在水泵设计工况下，确保最不利点、消防需水量的出水压力满足要求来确定水泵扬程。当建筑物高度超高时，消防给水系统底层消火栓超压，消防泵压力选取时，仅按照消防设计水量表的规定复核水量，未考虑火灾初期可能只使用一支水枪，或者在保证同层任何部位都具备两支水枪，在满足消防用水的情况下，减轻出水压力。只启用一支水枪时，由于水泵流量小于额定流量，扬程就会高于额定扬程。当建筑物高度比较高时，建筑物下面几层出现超压，如若设计过程中过多考虑水泵扬程，就会增加超压现象的发生风险[1]。
1.2减压的产生
高层建筑消防给水系统设计过程中，设计人员需要参照相关规范和要求，明确楼层高度和消火栓的栓口压力。如若建筑物较高，底层就会出现超压现象。消火栓栓口的出水压力复核期间，如若按照一支或两支的出水量设计减压孔板或减压阀，那么减压后的动压正好能够满足水柱需求。但是，若实际灭火时使用多支水枪，就会使部分楼层消防给水出现压力不足的问题。
2、高层建筑消防给水系统超压与减压问题
2.1超压问题
所谓超压是指消防给水系统内的水压超过限值，导致器材、附件、设备破损，或给水不均匀，影响消防给水系统的正常运行和和灭火效果。在高层建筑消防给水中，超压问题是普遍存在的，所以人们需要引起高度的重视，并采用有效措施减少。分析得知，超压问题是由出水量少、竖向分区不合理等因素引发的，具体表现如下：
第一，消防给水系统出水量少。火灾发生初期，灭火系统只有个别喷头喷水。或在灭火系统终端试水时，只需要较小流量。消防加压泵能为自动喷水灭火系统加压，设计人员需要按照相关要求设计扬程和流量，如若喷头在小流量状态下工作，就会增加喷水压力，导致自动喷水灭火系统超压。
第二，竖向分区不合理。在高层建筑设计中，消防给水系统的竖向分区未按照要求分区，引发超压问题。
第三，水锤超压。消防泵因为突然停电或故障停运，导致水锤出现超压问题。
第四，未设置排气装置。在自动喷水灭火系统中，未设置排气阀或设置不当，使得管网空气压缩，导致压力波动造成超压。
2.2泄压和减压问题
超压是自动喷水灭火系统的常见问题，可使用泄压、减压的方式解决。给予消防给水系统的泄压和减压，保证作用面积内给水均匀。同时，选用合适的系统设计流量，为自动喷水灭火系统设计科学、合理的减压措施。首先，准确设置自动喷水灭火系统的管网位置，将喷头置于配水管两侧，均衡配水管压力。对消防系统科学分区，可适当降低压力浪费。其次，提高消防给水系统的承压能力，确保能在超压问题产生后，不影响消防给水系统的正常运行。最后，合理选用泄压、减压措施，使超出压力不损坏消防给水管网，比如稳压阀、安全阀、泄压阀等。
3、高层建筑消防给水系统超压现象的防治措施
3.1合理选用消防水泵
为有效预防超压现象的产生，消防水泵的流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%；消防水泵所配驱动器的功率应满足所选水泵流量扬程性能曲线上任何一点运行所需功率的要求[2]。使用多台供水泵，用水量小时单泵或小泵运行，用水量大时大泵或多台泵并联运行。在对消防给水系统进行竖向分区时，应合理分区，并且选用合适的减压措施[3]。当消防水泵直接从市政给水系统管网吸水时，以市政给水系统的最高水压为基础校核水泵工况，预防超压现象的出现。
于水泵出口安装水锤消除器、缓闭止回阀等相关装置，预防停泵水锤。减压技术措施的选择过程中，综合考量建筑高度、消防设施最不利点所需压力等问题，做好相关的校核工作，保证消防给水系统的安全运行。
3.2合理设计给水系统，提高承压能力
预防超压问题最为有效的措施是，合理设计消防给水系统，提高承压能力。参照《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014，室内消火栓给水管网宜与自动喷水等其他水灭火系统的管网分开设置；当合用消防泵时，供水管路沿水流方向应在报警阀前分开设置。规范虽然允许合用消防泵，但仍建议分开设置消防泵，原因为：①两种消防灭火系统的火灾延续时间不同。②压力要求不同，自动喷水灭火系统最不利点处洒水喷头的工作压力不应低于0.05MPa；室内消火栓给水系统的消火栓栓口动压不应小于0.25~0.35MPa。③水质要求不同，相较于室内消火栓系统，自动喷水灭火系统对水质提出的要求更高。④两种不同的消防系统共用消防泵时，易引发超压问题，增加安全隐患。另外，提高消防给水系统的承压能力，可在超压问题出现时管网压力值仍处于规定范围，确保管道设备安全、高效的运行。
3.3相应的稳压和泄压设施
现阶段，常用的稳压和泄压设施为气压罐、稳压阀、安全阀、泄压阀等。相关研究证实，泄压阀反应灵敏，能预防超压问题带来的损害。使用泄压阀时需要注意如泄压阀排水口位置较远，泄水管路过长（>20m），泄水管管径宜比泄压阀规格放大一档，以防止泄流不畅产生背压，保证泄压阀阀前管网压力稳定[4]。超压泄压阀的泄压值不应小于设计扬程的120%。一旦管网压力超过泄压阀设定的泄压值，泄压阀便开启泄压，直至系统压力降至泄压值以下时停止泄压。火灾发生初期，由于实际消防水量小，而消防泵仍按照原本曲线工作，泄压阀的使用就能保证其在理想状态下工作。当用水量增加，压力降至泄压阀泄压值设定点以下时，泄压阀便自动关闭。
结语：高层建筑消防给水系统超压和减压问题由各因素引发，为预防其所引发的消防灭火设施的安全问题，提高建筑物的安全系数，设计人员需要结合工程要求，合理设计消防给水系统，加强对水压的检测，正确选用减压、泄压等措施，并结合实际工程制定一套可行性高的防超压措施，从而提高消防给水系统的可靠性和安全性。
参考文献：
[1]陈小琴.高层建筑消防给水系统超压与减压探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015，15（7）：36-37.
[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014，30.
[3]赵彬，王炳晖.浅谈高层建筑消防给水系统超压问题对策及其优缺点[J].科技创新与应用，2016，26（14）：185-185.
[4]周耀辉．DANIEL氮气式水击泄压阀的安装和功能维护：《油气储运》，2011，30（3）：227-230