郝丽芝
北京炎黄联合国际工程设计有限公司 北京市 100190
摘要
超高层建筑人员密集、功能复杂，火灾危险性大，对消防给水系统设计有较高的要求。普通消防车供水高度有限，火灾只能依靠自救，本文结合工程经验，对手抬泵如何与消防系统连接，火灾时多级接力供水是否合理进行了分析，以建筑高度250m分界，分别给出了不同的连接方式的建议。为提高超高层建筑中自动喷水灭火系统的可靠性，提出了几条具体的技术措施，介绍了常高压消防给水中报警阀组环状供水的实现和解决方案，另外介绍其它两种提高自动喷水灭火系统可靠性的措施。
关键词： 超高层，消防给水，手抬泵，自动喷水灭火系统，可靠性
绪论
建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑，其诞生于美国，起初是为了缓解城市用地紧张，促进商业发展。随着我国经济的快速发展，越来越多的超高层建筑出现，建筑高度也不断刷新。这类建筑普遍具有人员密集、功能复杂，一旦发生火灾往往延烧时间长，人员疏散缓慢，外部扑救难度大，其消防系统的设置原则应立足于消防自救，消防给水系统的可靠性非常重要。
超高层建筑消防给水系统常用分区供水形式分消防水泵直接供水和重力供水。消防水泵直接供水常建筑底部为水泵直供、上部为转输水箱和水泵串联供水；重力供水常建筑上部为临时高压、其余分区为高压系统。消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器；当建筑高度超过消防车供水高度时，消防给水应在设备层等方便操作的地点设置手抬泵或移动泵接力供水的吸水和加压接口[1]。
自动喷水灭火系统是有效的灭火系统，因而研究提高超高层建筑自动喷水灭火系统的可靠性措施很有必要。在自动喷水灭火系统中，其消防给水往往按100%备用进行设计。当自动喷水灭火系统中设有2个及以上报警阀组时，报警阀组前应设环状供水管道[2]，而报警阀后的管网常按枝状管网进行。
本文结合个人超高层建筑设计的经验总结，分析手抬泵与建筑室内消防系统的连接方式，并针对自动喷水灭火系统的特点，提出提升系统可靠性的一些技术措施，以供探讨。
一、手抬泵与消防系统的连接
手抬泵即为手抬机动消防泵，是采用轻型汽油机或柴油机和消防泵系统配套组成的、可用人力手抬搬运的消防泵组，具有比功率大、易于搬运和使用灵活等特点，能弥补消防车的不足。
1、连接方式
常有两种连接方式，一种是手抬泵通过消防水箱与消防车间接串联供水，消防车供水至消防水箱，在转输水箱设置高区串联消防加压泵的吸水总管并预留手抬泵吸水接口，这是目前超高层建筑消防给水系统设计中较为常用的连接方式（以下简称“方式一”）；另一种是手抬泵通过转输水泵出水管上预留的手抬泵吸水接口与消防车直接串联供水的方式（以下简称“方式二”）。直接或间接串联供水的连接方式均采用设置在高区消防系统的消防水泵接合器作为手抬泵的加压接口，手抬泵的流量与水泵接合器的流量宜相互匹配，两者需一一对应。
2、手抬泵的技术参数
目前，手抬泵的扬程通常在60~80 m，能到达100m扬程的不多，暂按手抬泵的扬程100 m考虑，国内某厂家产品参数详见下表1-2-1。
表1-2-1 某手抬泵主要技术参数
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考虑消火栓栓口处最小动压350KPa的要求，并附加约100KPa的供水水头损失，手抬泵最大供水高度约为55m。
3、连接方式分析
“方式一”由于转输水箱对消防车的供水压力进行了泄压，手抬泵约55m的最大供水高度，很难做到跨避难层供水。对于超出100m以上的超高层部分的消防系统，如最不利点的区域发生火灾，通过手抬泵供水，可能须多级加压才能将室外消防车的水送至最不利区域。手抬泵设置的级数越多，就要求其工作的统一性和可靠性越高。
对于“方式一”，常采用的连接方式是室外水泵接合器 转输水泵出水管 转输水箱 手抬泵 转输水箱 手抬泵 消防供水系统，通过设置多个转输水箱对系统进行分级加压，每级的高差均控制在手抬泵的供水高度范围内[3]。在实际工程设计中，受建筑的平面布置、消防救援过程中火灾现场消防控制的复杂性及人工指挥的局限性等诸多条件的限制，此多级加压的连接方式较难以实现。
“方式二”能够充分利用消防车的供水压力，最大限度提升供水高度，虽然仍存在消防车与手抬泵需按从下到上的顺序依次启动、协调运转及增加泵壳自身承压的问题，但减少了串联手抬泵的数量、系统分级加压的次数，有一定操作性。
针对此种情况，有论文建议按“方式一”连接，转输泵的备用泵改为采用柴油泵，或另增设1台专用的柴油泵作为水泵接合器系统的加压泵，以避免设置过多级的手抬泵，以提高消防供水系统安全性和可靠性[4]。
二、自动喷水灭火系统提升可靠性的措施
超高层建筑的外部救援比较困难，其灭火设计立足于自救，自动喷水灭火系统是其中一种高效的灭火系统，研究提高超高层建筑自动喷水灭火系统的可靠性措施很有必要。
1、备用报警阀组
当消防给水系统采用常高压系统时，将同一分区内2组或3组报警阀互为备用，并将报警阀组出水管联通形成环状供水[5]，如图2-1-1，这样即使单组报警阀组故障或检修关停时，仍有互为备用的报警阀向各楼层配水管网供水，提高了自动喷水灭火系统的整体可靠性。各楼层水流指示器后的配水管则仍采用枝状布置。此种方式仅适合用于常高压消防给水系统，此时报警阀组的功能仅为输出水流报警信号，无需其压力开关连锁启泵，因防火分区设置有水流指示器及火灾报警系统，即使报警阀流量达不到报警阈值，也不至影响系统的报警功能。对于临时高压消防给水系统，宜采用下述方式提高系统可靠性。
2、配水管隔层布置
自动喷水灭火系统中设有的2个及2个以上报警阀时，报警阀组前应设环状供水管网。对于报警阀后管网的风险，可采用不同报警阀组配水管隔层布置
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图2-1-1 报警阀组互为备用环状供水 图2-2-1 报警阀组配水管隔层布置
的方式，如图2-2-1。
这种布置方式可以在某一报警阀关闭时，将其影响范围控制在某一层的范围，避免了报警阀检修时，连续相邻的多层喷头停止工作。当建筑物高度大于250m时，可采用此种不同报警阀配水管隔层布置的方式连接配水管[6]。
3、喷头交叉布置
为进一步减小报警阀所控制喷头在关闭期间的影响，可采用不同报警阀组喷头交叉布置的方法。即同一楼层采用不同报警阀组供水，喷头交叉布置，这样当喷头动作后既不影响报警阀报警功能，又可以将故障的影响控制在有限的范围。
结论
随着时代的发展，超高层建筑越来越多，使用功能也日益复杂，此类建筑普遍人员密集，火灾危险性大，消防系统立足于自救，对消防给水系统设计有较高的要求。
对于250m及以下的超高层建筑，在消防车能满足的区域均由室外消防车通过水泵接合器直接供给，消防车不能满足的高位部分按规范预留手抬泵接口。当建筑高度大于250m时，不建议设置过多级的手抬泵接口来满规范要求，其安全性和可靠性都有限，条件允许时，转输泵的备用泵建议采用柴油泵，或再增设1台专用的柴油泵作为水泵接合器的加压水泵。
自动喷水灭火系统是有效的灭火系统，用于超高层建筑时为进一步提高其可靠性，对于250m及以下的超高层建筑，可采用不同报警阀组配水管隔层布置的方式；当建筑高度大于250m时且采用常高压消防给水系统时，可将分区2组或3组报警阀设为互为备用，并将报警阀组出水管设置为环状同时向同一配水管道供水；如想进一步提高该系统可靠性，可采用不同报警阀组喷头交叉布置的方法。
参考文献：
[] ?GB 50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范
[2] ?GB 50084-2017 自动喷水灭火系统设计规范
[3] 陈新宇．浅析手抬泵与超高层建筑室内消防系统的连接方式[J]．给水排水，2018，44(9)：96~98．
[4] 张军，贺鹏．超高层建筑水泵接合器设置方式探讨[J]．给水排水，2019，45(7)：107~110．
[5] 汪波，张楠，王靖华等．250m以上超高层建筑消防给水系统加强措施探讨[J]．给水排水，2020，46(6)：119~122．
[6] 杨琦，桂佳，朱磊．超高层建筑自动喷水灭火系统提升可靠性的措施[J]．给水排水，2018，44(7)：94~97．