建筑设计师论文范文试述高层公共建筑消防水系统的可靠性

　　摘 要：高层建筑分为高层民用建筑和高层工业建筑，高层民用建筑又分为高层公共建筑和高层居住建筑。随着现代社会的高速发展，城市化进程不断加快，城市用地变得十分紧张，致使各种多功能且装饰豪华的高层建筑甚至超高层建筑不断涌现。而高层公共建筑消防水系统包括消火栓系统和自动喷水灭火系统，它们都是能完成灭火功能的系统。本文主要探讨广泛采用的闭式湿式自动喷水灭火系统(以下简称喷水系统)的可靠性。

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　　1 高层公共建筑消防水系统的意义

　　高层公共建筑消防水系统的系统优化和可靠性的研究有利于我们进一步认识消防水系统灭火的作用过程以及系统中各个部件对系统可靠性的贡献，从而能够通过设计使得高层公共建筑消防水系统的安全程度达到我们期望的水平。

　　本文的研究，有助于人们认识可靠性技术在消防水系统中的应用，也有助于消防水系统安全可靠性的设计优化。

　　2 喷水系统主要组件的可靠性分析

　　2.1湿式报警阀

　　湿式报警阀的设置应满足3个功能：全面体现系统的可靠性、报警提醒人员疏散和自动启泵。水力警铃作为利用水流冲击力发出声响的报警装置，当发生火灾后，报警阀开启的同时，水力警铃会迅速发出报警信号。水力警铃须安装在公共通道或值班室附近的外墙上，采用镀锌钢管连接，且应安装检修、测试用的阀门。然而，大多数喷水系统的水力警铃通常就安装在泵房内的报警阀旁，而许多泵房又是在地下层，常常无人停留，报警亦无人能发觉，警铃就如同虚设。因此，设计喷水系统时应注意专门将水力警铃引至有人停留的地方，但注意信号管的长度不能超过规范规定的20m。当建筑设有消防广播时水力警铃的作用被弱化，但如没有消防广播，则正确设置的水力警铃将起到警报的作用。

　　2.2末端试水装置

　　末端试水装置是设在有联动要求的喷水系统上用以检验系统可靠性的一种手动检验装置。通过末端试水装置模拟1只喷头的流量放水，我们可以观察压力表读数和试水口的水流是否稳定，用压力表读数校核试水口出水压力，经过计算判断喷水系统的工作泵动力是否符合要求，达到检测系统在最不利点处开放1只喷头时，系统中的水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃等组件都能否正常动作以及喷淋泵能否及时启动的目的。如果系统组件正常动作、喷淋泵及时启动，则基本说明喷水系统中任何喷头开放时系统都能可靠地联动运行。需要引起注意的是，压力表应尽量靠近试水口，这样才能真实反应试水口的喷水压力，准确计算出试水口的流量。

　　2.3信号阀门

　　在喷水系统中通常需配置信号阀的部位有：报警阀组的控制阀、水流指示器前的分区控制阀、报警阀组环状供水的检修用控制阀等。信号阀应在消防控制中心显示其启闭状态，以便及时发现因检修及误操作忘开启阀门而造成给水管道断水的故障。

　　2.4喷头

　　喷水系统的喷头作为喷水的直接部件，其选型的恰当与否直接影响整个系统的控火灭火效率。喷头的选择和应用应根据保护场所的火灾危险性、保护空间的建筑构造、喷水系统本身的特点，以及喷头的流量系数、热敏指数RTI和最大保护面积来确定。

　　2.4.1安装方式。在无吊顶的场所应采用直立型喷头，在有吊顶的场所喷头应采用下垂型喷头或吊顶型喷头;顶板为水平面的轻危险级、中危险I级办公室可采用边墙型喷头。

　　2.4.2喷头的反应速度。快速反应喷头对热更敏感，动作时有可能造成大面积的喷头开启，从而导致单个喷头喷水强度减小。中、轻危险等级场所和保护生命场所宜采用快速反应喷头，如公共娱乐场所、中庭环廊、医院、疗养院的病房及治疗区域，老年、少儿、残疾人的集体活动场所等。而严重危险等级场所发生火灾时，燃烧加速度快，快速释放大量的热量，因此不宜采用快速反应喷头。另外，对于设置在不宜捕捉热量之处的喷头，可采用快速反应喷头。

　　2.4.3喷水强度。当保护场所要求的喷水强度不小于12L/(min•m2)时，宜采用流量系数较大的标准喷头，目的是降低消防喷淋泵的供水压力，节省投资。喷水系统喷头的设计喷水强度不应低于《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001，以下简称《喷水规范》)的要求，且保护面积和间距应经过精确计算。

　　2.4.4动作温度。闭式喷头，其公称动作温度宜高于环境最高温度30℃。在有些不宜接受热量的部位可采用温度等级较低的喷头，如57℃的喷头。在局部温度较高的部位，可采用温度等级较高的喷头。用于保护钢屋架的闭式喷头，宜采用公称动作温度141℃的喷头。

　　2.4.5喷头感温部位的保护。喷头布置在易受碰撞的部位时，应采用带保护罩的喷头或吊顶型喷头。

　　2.4.6其它。混装不同类型的喷头会对喷水系统启动和操作造成不利影响。同一隔间内应采用热敏性能、规格相同的喷头，但当局部有热源时允许采用温度等级高的喷头，而在宾馆客房的小走廊允许采用流量系数较小的喷头。

　　3 喷水系统报警阀前环状管道的供水可靠性分析

　　据统计，在喷水系统不能成功灭火的案例中，供水中断占35.4%，供水量不足占9.9%，两者合计占45.3%。可见供水的可靠性是喷水系统能否成功灭火的主要因素。因此，提高喷水系统供水的可靠性就显得十分重要。

　　喷水系统扑救初期火灾的功效优于室内消火栓系统，其供水的可靠性也就不应低于室内消火栓系统。《喷水规范》第10.1.4条规定：当自动喷水灭火系统中设有2个及以上报警阀组时，报警阀组前宜设环状供水管道。设置环状供水管道的目的是保证每个报警阀组都能做到双向供水，所以必须应用阀门将环状供水管道分成若干独立段，但是阀门的设置位置应考虑管段或阀门检修时系统的供水情况。

　　4 喷头布置对喷水系统可靠性的影响

　　4.1喷头的布置位置

　　《喷水规范》规定了喷头布置位置应在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流的位置。

　　这样有利于喷头热敏元件的及时受热。在无吊顶场所布置喷头，当喷头周围有梁、风管、电缆桥架等障碍物时，要避免其阻挡喷水，当喷水受阻不可避免时，就应在障碍物下增设喷头。

　　4.2喷头的布置间距

　　《喷水规范》第7.1.2条规定了不同喷水强度喷头布置的最大间距和最小间距。根据美国FM公司的一项研究结果表明，喷头动作所需热量的80%以上都来自于热对流，而传递给喷头的对流热量需要热空气流经喷头才能完成。实际火灾发生时，热量一般都是由火源点呈辐射状向四周扩散蔓延，而只有失火区上方的喷头才会开启喷水。为保证喷头的适时开启，因此，需要规定喷头的最大间距。但是，喷头布置间距太小，一只喷头动作喷水会降低相邻喷头周围气流的温度，从而使相邻喷头不动作出现“跳喷”现象。因此，可以说喷头间距太大或太小都会使喷水系统不可靠。喷头的布置间距对喷水系统的水力计算也十分重要，因它不仅关系到作用面积内的平均喷水强度，还关系到喷水系统的水头损失大小。理想的情况下，喷头间距应根据喷水系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定，喷头尽量采用最大间距的正方形布置，因为各支喷头在正方形区域内重复喷水的面积较小，充分利用了喷头喷水。

　　然而，事实上喷头布置间距受工程实际各种因素(障碍物、隔墙等)的制约而不是很理想，即大部分实际工程(特别是无吊顶场所)中的喷头布置间距并不是先由计算得出间距并按其布置，而是根据现场实际主要考虑喷头喷水不受阻挡的原则，在《喷水规范》规定的最大、最小间距间取某个合适的间距布置喷头。

　　5 结束语

　　喷头按柱网或房间开间均匀布置，既不影响使用功能，也能很好的与装修装饰相配合。如大、中型商场的设计由于商场规模、销售物品种类等时常变化，功能划分时常变动，喷头如结合建筑物的柱网布置，无论商场如何分隔，喷头的布置都能满足规范要求。

　　参考文献：

　　[1]高层民用建筑防火设计规范(GB50045-95).

　　[2]自动喷水灭火系统设计规范(GB50084—2001).

　　[3]谢思桃,孙玉林等，自动喷水灭火系统设计中的几个重要问题.《福建给水排水专题资料》2002.