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高层建筑消防给水系统超压的原因及对策分析

台娜娜 侯涛
摘 要： 随着城市高层建筑的大量涌现，建筑消防给水系统超压现象也日益凸显，如果处理不当，不仅会造成水资源的浪费，还会威胁到消防给水系统的安全。笔者结合自身工作经验，分析了高层建筑消防给水系统的超压现象及原因，并提出了几点防止高层建筑消防给水系统超压的对策。
关键词： 消防给水系统；超压问题；超压原因；防治对策
高层建筑消防给水系统，是高层建筑消防系统的基本组成，随着高层建筑的不断发展，建筑消防设施的设置要求也越来越严格，同时这也给消防给水系统提出了更高的要求。消防给水系统主要运用于扑救建筑火灾，达到抑制火灾的目的。所谓消防给水系统的超压，就是指系统超出本身的压力承受能力。如果处理不好，就会造成大量水资源的浪费，影响系统自身的安全。因此，找出高层建筑消防给水系统的超压原因，同时探索相关的防治对策极为必要。
一、高层建筑消防给水系统的超压原因
高层建筑消防给水系统的超压现象，在高层建筑物中比较常见，也是最常见的安全隐患之一，必须引起人们的高度重视和关注。所谓超压，就是指建筑物消防给水系统的水压超过了其工作压力的极限，在此情况下，极易造成管道、设备、附件和器材的破坏，还会带来不均匀给水问题，影响灭火效率和效能，进而影响到系统的正常运作，带来不必要的损失和严重的危害。一般而言，高层建筑消防给水系统的超压原因可以包括以下几个方面：
1.高层建筑消防给水系统的出水量较少
一般情况下，在火灾发生的初起阶段，灭火装置的出水量往往不是很大，此时消火栓的水枪和自动喷水灭火系统的喷头只有少数几个；另外，自动喷水灭火系统终端试水的时候，自动喷水灭火系统所需要的流量也很小；还有，消防给水系统竣工验收、消防栓压力试验、消防泵定期自检的时候，流量也是不大的。但是，这些系统中的消防泵完全是按照设计秒流量来提供相关动力的，在小流量运作下，设计数值是消防水泵实际流量的数倍，然而，消防泵的流量也就是扬程曲线比较陡，此时，就会造成消防泵的扬程大幅度升高，这也就是消防给水系统超压的直接原因。
2.高层建筑消防给水系统的竖向分区不合理
随着社会的发展，建筑物呈现越来越高的态势，如果建筑对象较高的时候，往往需要进行分区给水。如果高层建筑消防给水系统的竖向分区没有按照1.0MPa的工作压力进行分区时，就会使得高层建筑消防给水系统产生超压的现象，另外，若消防给水管网按最低位置的室内消火栓静水压力1.0MPa进行竖向分区，而管网未采取完善的减压措施，在启动消防水泵时，管网下部的消火栓会也会由于动压值大于静压值而出现超压；若采用减压阀分区给水方式，当减压阀因故障而关闭不严或旁通管上阀门失控时，也会造成下区给水管网的超压。
3.高层建筑消防给水系统的水锤效应。
“水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如，当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，从而产生一个较大的压力，并产生破坏作用。如果消防泵运行不当，高层建筑消防给水系统就会因水锤效应而产生超压现象。比如，如果消防泵出现故障，或者外界突然出现停电的情况造成消防泵停转，就会造成水锤超压，进而引起高层建筑消防给水系统的超压状况。
4.高层建筑消防给水系统的水泵接合器。
高层建筑采用分区供水时，高层建筑消防给水系统竖向分区的上区和下区会可能共用水泵结合器，这种情况下，如果防止串压的止回阀密封不好，下区的水泵会因静水压力大于其工作压力而出现超压的现象。此外，如果消防车内消防泵通过水泵接合器向消防给水系统供水，很有可能造成管网超压，特别是当给水系统的消防泵与消防车的消防泵串联起来工作的时候，超压现象产生的可能性会更大。
5.高层建筑消防给水系统没有设置排气装置。
高层建筑消防给水系统排气装置的设置也是极为重要的。以干式自动喷水灭火系统为例，如果系统中没有设置相关的排气阀，或者设置的排气阀的位置不当，当系统启动时，由于管内气体不能及时排出，就很容易使管网内的空气处于被压缩的状态，这样就会产生很大的压力，进而导致超压现象的产生。
二、高层建筑消防给水系统超压的对策分析
高层建筑越来越多，高层建筑消防给水系统是否完善直接关乎人身和财产安全，因此，积极解决高层建筑消防给水系统超压问题极为必要。解决系统的超压问题，不仅能够确保供水均匀，还能够保证作用面积内可靠给水，保证系统设备及材料的安全。
1.合理布置消防给水系统
预防高层建筑消防给水系统的超压问题最基本一点，则是需要正确布置系统，提高其承压能力。第一，高层建筑的自动喷水灭火系统与消火栓给水系统应当作为独立的个体，区分开来设置各自相对的备用水泵。第二，合理布置系统管网，以自动喷水灭火系统为例：布置管网位置的时候，需要注意的是尽量把喷头均匀放置在配水管的两边，这样有助于均衡各配水管的内部水压。第三，合理分区，科学地选择给水系统分区的界限，尽量降低给水分区的压力，使之保持在适度的程度，避免启动消防水泵时，由于动压值过大而出现超压。
2. 正确选择和使用消防泵
消防泵本身的性能是影响系统超压的一个重要因素，因此，正确选择和使用消防泵可以有效避免系统超压。一方面，可以选择流量―扬程曲线比较平缓的消防水泵，一般来说，水泵的流量与扬程成负相关关系，即水泵流量越大，扬程越小，如果选用的水泵的流量―扬程曲线比较平缓，那么因流量变化产生的扬程变化幅度也就越小，在灭火过程中，水泵的扬程也就越稳定，管网的实际压力也就越接近设计压力，从而避免超压，當然，有条件的单位，也可以采用切线消防泵、水冷直联消防泵等性能更优的水泵。另一方面，安排专人管理和操作消防水泵，定时检测消防泵，一旦出现问题要及时维修，避免因为设备故障而系统超压，从而影响系统的正常使用。
3.设置回流泄压装置
从消防泵的出水管上增设一条泄压支管，该支管可以接入消防水池，该支管上设置泄压阀，当管网压力超过系统设定压力时，泄压阀自动启动，从而防止管网超压。如前面所述，一般火灾初期，由于系统实际出水量较小，而水泵仍然按照它本身的特性曲线在运行，通过设置泄压阀，就可以额外的增加系统出水量，以达到接近水泵的理想工况。随着系统实际出水量的增加，管网压力下降，当降低到泄压阀的设定压力时，泄压阀自动关闭，从而保持系统工作压力恒定。
4.采用相应的减压装置
对于高层建筑物消防给水系统的超压问题，最有效的方式莫过于利用相应的减压装置来达到减压目的，这是预防消防给水系统超压问题的一大措施。例如，可调式减压阀，是一种水压控制的阀门，但是，根据使用目的的不同，功能的差异以及场所的变化，还可以演变成遥控浮球阀、减压阀、流量控制阀、水泵控制阀、泄压阀等设施，与此同时，还能够通过调节自身的出口压力，将其控制在一定的规定范围内，这样就能够最大限度地保证给水系统的稳定性，并能够有效地防止超压问题对给水管网造成的损害。此外，在高层建筑消防给水系统设置过程中，在应用可调式减压阀的时候，最好采用并联的设置方式，这样能够有效的减少水流造成的管道破坏，并能够有效促进通道回水管汇合处压力的平衡和稳定，最大限度地满足消防灭火系统对出口的压力以及流量的需求。
三、结语
总之，在现代高层建筑物消防给水系统中，给水系统超压问题是一个极容易被忽视，也极需要关注的问题，因此，在设计给水系统并开始施工的时候，都需要仔细考虑到相关的减压和稳压措施，以免出现消防给水系统超压现象，保证消防给水系统在长期使用中的不间断工作，保证每个设施环节的高度可靠性和安全性，降低安全风险，提供稳定保障。 ■
参考文献
[1]谌卫平.高层建筑消防给水系统常见问题及其对策[J].科技创新导报. 2013（34）.
[2]朱小杨.高层建筑消防给水系统的特点及设计应用[J].工程建设与设计. 2017（21）.

-全文完-