摘  要：指出選擇合理的給水方式是高層建筑消防給水系統設計的關鍵。提出建筑高度是確定高層建筑消防給水系統系統豎向分區的主要因素。當建筑高度小于70m左右時，采用不分區的給水方式；當建筑高度大于70m左右時，應采用分區給水方式。應結合工程實際情況選擇經濟合理的給水方式。
    關鍵詞：高層建筑；消防給水；豎向分區；選擇
    選擇合理的給水方式是高層建筑消防給水系統設計的關鍵，它直接影響到消防給水系統的有效使用和工程造價。正確的設計將確保建筑內人們的生命及財產的安全。近幾年來，由于消防設計或施工或管理等各方面的原因，建筑內火災隱患多，消防設施滯后，加上使用者防火意識薄弱，造成火災次數增多，群死群傷嚴重，經濟損失巨大。因此，搞好建筑內特別是高層建筑內的消防給水設計就具有極其重要的作用。目前我國高層建筑消防給水系統中臨時高壓制（即火災發生時給消防用水加壓）居多，下面就臨時高壓制高層建筑消防給水系統給水方式的選擇談談膚淺的看法。
    1 決定消防給水系統給水方式的因素
    1.1 消火栓給水系統
    確定室內消火栓給水系統給水方式有該建筑的高度、材料與設備的性能、維修與管理水平等因素，其中主要是建筑高度。《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(2001年版)（以下簡稱《高規》）根據我國的實際情況在第7.4.6.5條中規定：“消火栓栓口的靜水壓力不應大于0.80MPa，當大于0.80MPa時，應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.5MPa時，消火栓處應設減壓裝置。”[1]消火栓給水系統的豎向分區應以此為依據。筆者認為這一條主要考慮當消火栓所受靜水壓力大于0.80MPa時，一是消火栓系統（如管道、閥門、管件等）平時容易發生滲漏，失火時水壓增大容易發生爆裂等事故：二是因此消火栓豎向分區高度將加大，導致消防水泵揚程增大、壓水管增長，在消防時如果因高壓發生事故，不但影響滅火，而且將造成其它嚴重后果。規定最低消火栓栓口的靜水壓力不大于0.80MPa,將保證消火栓給水系統安全運行，使豎向分區經濟合理。
    1.2 自動噴水滅火系統
    自動噴水滅火系統的豎向分區最好與消火栓系統相同，以便于設計、施工并保證使用效果。每個報警閥供水的最高噴頭與最低噴頭之間的高差不大于50m，如圖1所示。報警閥入口的水壓不應大于1.2MPa。

    2 消火栓給水系統的給水方式與選擇
    高層建筑由于高度大，室外給水管網水壓不能滿足高壓部分消防給水系統的水壓要求，因此必須加壓。加壓供水的方式有水泵———高位水箱、變頻調速水泵或氣壓罐給水。《高規》第7.4.7條規定：“采用高壓給水系統時，可不設高位消防水箱。當采用臨時高壓給水系統時，應設高位消防水箱...” [1]就臨時高壓給水系統而言，由于變頻調速水泵和氣壓罐都不能滿足火災初期的消防貯水及其它諸多因素，因而通常采用水泵———高位水箱給水方式[2]。
    2.1 不分區給水方式
    當建筑高度不超過70m時，一般有一層地下層，可采用不分區的給水方式。即消火栓給水系統為一個分區，設置屋面水箱和一組消防水泵，消防水泵的揚程一般50-100m H[2]O。當栓口出水壓力大于50mH[2]O時，應設減壓孔板或減壓穩壓消火栓。在室外設消防水泵接合器，體現“自救為主，外救為輔”。
    2.2 不分區給水方式
    1）當建筑高度超過70m，小于130m時，一般有1-2層地下層，可采用兩個豎向分區的分區給水。
    以下兩種給水方式比較適合。
    （1）減壓給水方式
    即設立屋面水箱和一組消防水泵，水泵的揚程一般100-170mH[2]O。高區通過減壓閥減壓向低區供水，如圖2所示。此種給水方式水泵機組少，占地面積小，系統簡單，節約造價。減壓閥占地面積小，有利于設計和施工。尤其是高低兩區交界的兩層失火時，只需要啟動一臺水泵。不足之處是電耗較大，但是消防水泵不經常運轉，還是比較經濟的。另一個問題是，對通過減壓閥的水流的水質要求較高。生活給水系統由于采用給水塑料管，水質較好，對減壓閥減壓給水很有利。消防給水管道一般采用鍍鋅鋼管，往往因長時間不運行而受到銹蝕，產生鐵銹等。一旦使用容易堵塞減壓閥前的過濾器或減壓閥，對滅火產生嚴重影響。考慮到這點，首先從設計上應優先采用耐腐蝕的管材、管件和閥門等，如熱浸鋅鋼管和管件或襯塑鋼管和管件及銅閥門或不銹鋼閥門等。其次加強日常管理工作，保證較好的水質。只要我們措施得力，以上問題是可以解決的。

圖2  消防栓給水系統減壓給水方式

    由于減壓閥具有上述的優勢，因而在消防給水系統中得到廣泛的應用。由重慶建筑大學建筑設計研究院設計的重慶醫科大學附屬第一醫院外科大樓，總建筑面積40600m2，地下兩層，地上23層，建筑高度89.3m。消火栓給水系統分為高低兩區。負2層至10層為低區，11-23層為高區。高區由水泵供水，低區由高區經減壓閥減壓后供給。火災初期10min用水均來自屋面水箱。國內外采用此種給水方式的實例較多。
    （2）并聯給水方式
    即高區和低區分別設高位水箱和一組消防水泵，如圖4中的I區和II區。兩個分區各自獨立給水，對水質的要求沒有減壓閥高，安全性好；比減壓給水方式耗電少：水泵集中設置在地下層，管理方便。為此低區多設一個分區水箱和一組水泵，增加了水箱和水泵的占地面積，與減壓給水方式相比，造價有所增加。當高低兩區交界的兩層中任一層失火時，兩組水泵都要啟動，對供電系統的容量要求增大。如果采用多級雙出口水泵，則可以減少一組水泵。因此根據實際情況，并聯給水方式也是首選方案之一。
    以上兩種給水方式在室內外都應設消防水泵接合器，消防時可以得到消防車的幫助。
    2）當建筑高度超過130m，小于200m時，為避免水泵揚程過高，壓水管太長，高區供水應采用串聯給水方式。這時高區（高度130m到200m）供水從下一個分區（高度130m以下）的高位水箱中抽水，壓水管進入高區環網，高區水泵揚程100mH[2]O左右。這種情況出現三個豎向分區。由此各分區高位水箱和水泵占用建筑面積較大，在樓層設備層中要解決好振動和噪音問題。由于上面分區供水受下面分區給水的影響，安全性較差。因為設備分散帶來管理的不便。這就要求提高設計質量，加強日常管理。
    由于下一個分區高位水箱（中間水箱）是最高分區的水源，其供水有兩種方法[3]：
    （1）在火災延續時間內最高分區的消防水量全部存貯于下一個分區的高位水箱內，安全性好。但增加了水箱的容積，同時增加了結構的荷重，此法在實際應用中有一定困難。
    （2）在地下層設置水泵作為轉輸泵，從貯水池內抽水向上轉輸流量。發生火災時，先開轉輸泵，再開最高分區的消防水泵，對水泵的控制要求較高。雖然安全性要差一些，但減少了結構的荷重，系統簡單。轉輸水泵的壓水管可以接至最高區水泵的吸水管上，轉輸流量進入中間水箱在火災初期消防流量未達到全流量時，可能會出現從水箱中溢流一部分水量，一般情況下不采用。但是當中間水箱設置的高度能夠以重力流保證本分區的消防水壓時，轉輸流量可進入中間水箱。高位水箱的重力流給水安全性更好，系統更簡單。如圖3所示。目前我國最高的建筑上海金茂大廈消防給水系統采用了此種方式，并且在中間水箱增加了消防貯水容積，更趨于安全。在超高層建筑中應體現“立足
    自救”的這一原則，如圖3中的第I區。而第I區和第II區仍應設水泵接合器。

    3）當建筑高度超過200m，小于250m時，有4個豎向分區出現，如圖4所示，I、II分區可以采用并聯給水方式，III、IV分區可以采用減壓給水方式。給水系統總體是串聯給水方式。
    4）當建筑高度超過250m時，可以根據實際情況選擇合理的給水方式，給水系統總體是串聯給水方式。并且應按《高規》規定，采取特殊的防火措施，由消防主管部門組織專題研究、論證。
    3 自動噴水滅火系統的給水方式與選擇
    自動噴水滅火系統的給水方式與消火栓給水系統基本相同，這里不再贅述。兩個系統的豎向分區相同，可共用高位水箱，充分利用設備層，這樣管理方便，安全性更好。
    4 關于消火栓給水系統與自動噴水滅火系統共用消防水泵的問題
    消火栓給水系統與自動噴水滅火系統共用一組水泵，減少了設備和設備的占地面積，節約了投資。但是由于只有一組水泵，如果水泵或管線發生事故，將對兩個系統的運行帶來影響。在火災初期，可能出現1-2個噴頭噴水或1-2個水槍滅火，勢必出現超壓現象。為保證消防時的安全，高層建筑特別是超高層建筑，為增強自救能力，消火栓給水系統和自動噴水滅火系統的水泵分開設置為好。
    5 結語
    高層建筑消防給水系統的給水方式主要由建筑高度確定。當建筑高度小于70m時，采用不分區的給水方式。當建筑高度大于70m時，應采用分區給水方式；其中當建筑高度為70-130m時，可采用減壓閥給水方式或并聯給水方式；當建筑高度為130-250m時，下面兩個分區可采用減壓閥給水方式或并聯給水方式，上面各分區應采用串聯給水方式及與其它給水方式相結合；當建筑高度大于250m時，還應采取特殊的措施。