浅析重力供水消防系统在超高层建筑中的应用
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摘要：随着新型城镇化的加快推进，城市建筑数量和高度不断刷新，涌现出一大批超高层建筑，而消防供水系统作为超高层建筑的系统组成部分，其设计质量关乎建筑使用群体生命财产安全，应提高对系统设计与应用的重视程度。文章从实践角度出发，对重力供水消防系统在超高层建筑中的应用进行全面解读，在有效掌握重力供水消防系统应用原理的基础之上，以应用实践为研究手段深入分析系統的优点与缺点，坚决预防和遏制超高层建筑火灾事故发生，有效保证超高层建筑的消防安全。
关键词：重力供水;消防系统;超高层建筑;应用
1 重力供水消防系统的原理
从原理学角度来看，重力供水消防系统的运行得益于水体的重力势能做功。目前国内外所采用的重力供水消防系统中包括底座、水泵等都是其结构的重要组成部分，不同于其他结构的是重力供水消防系统底座设有储水槽，出水口和进水口分设于储水槽两侧，重力式活塞被安装至储水槽上方，以专门的供水泵与进水口相连。供水泵以进水口为传送介质，负责与储水槽的运输工作，途径出水口为超高层建筑输送水资源。在进水口和水泵两者之间设置有单向截止阀，供水时水泵加压，在压力的作用下水将通过储水槽流入出水口，终点是位于建筑的供水系统。但是当供水量大于所需水量时，水压将重力式活塞体顶起，当上移到上止点时，则水泵停止转动。此时，储水槽内的水在活塞体重力的作用下继续供水，当活塞体下移到下止点时，水泵自动启开。重复上述步骤，则供水系统可连续不断地向超高层建筑的用户提供水源。
2 水泵抽水向水池供水的蓄水方法
相较于普通层高建筑，超高层建筑中单纯依靠自来水水压难以将水输送至顶层蓄水池，介于此情况，在超高层建筑供水系统采用加压原理进行抽水，确保高层用户正常用水，通常情况下，在加压水泵应用过程中应避免其与供水管的直接连接，若坚持以此为供水依据，需活动当地相关部门的批准。加压水泵的应用要求之所以严格是由于其在实际运行前期将管网内水压抽至最低标准，导致无法为周围用户提供充足用水，严重时极有可能加重供水管道内空气含量。另外，若管道浅埋过程中受外界因素影响发生渗漏现象，为污水进入管道内提供了可乘之机，在某种程度上导致供水质量不达标。在超高层建筑中若需要通过加压水泵才能完成高层供水任务时，需在位于建筑本体供水管位置多设置一个蓄水池。将超高层建筑中加压水的进水口与蓄水池的出水口相连，如此一来，需在超高层建筑中建设两个蓄水池以确保供水系统有效运行。但从整体来看，这种系统建设方法无形中增加了超高层供水系统设计开发时的成本，且供水质量与直供水质量相比差异明显，建筑用户用水质量难以得到有效保障。因此，为确保整个超高层建筑正常用水，应在结合建筑实际情况的基础上，增设一套备用水泵，当运行水泵出现故障时，备用水泵作为替补运行，从而避免供水系统因水泵故障而导致的断水现象。
3 重力供水消防系统的优劣
重力供水消防系统在具体供水方式上主要以高位水箱重力供水为主，通常，在静水压水柱达到80m时，高位水箱与社减压阀产生交集，这种运行机制有助于超高层建筑分区供水的有效实现。对于建筑本身而言，不仅使得整个供水系统运行的安全性、可靠性及稳定性，且在建筑处于断电状态下时，依然能够保持高效率运转，相较于传统加压供水消防系统，重力供水消防系统在运行质量及效果方面有着明显优势，具体如下：
第一，当超高层建筑发生突发性断电、停电现象时，重力供水消防系统仍能够源源不断的为用户进行水供应，可有效规避因用电故障所导致的停水现象;
第二，传统供水系统缺乏传输水箱，其体积庞大，维修技术复杂，而重力供水系统出现故障时维修起来较为方便，管理难度不大，设备整体运行机制通俗易懂，有助于超高层建筑利用率的全面优化与改善;
第三，在重力供水消防系统中，无论是消防泵还是生活泵均可用于消防工作，区别于普通消防系统，重力供水消防系统在消防安全性及实效性方面有着双重保障。但整体上来看，该系统在实际运行过程中经济性及效益性不明显，尚未在国内各大建筑工程中广泛推广与普及;
第四，在重力供水消防运行时，由于建筑楼层在高度上的不一致性，导致其所需供水压力也不尽相同，一般情况下，低楼层用户用水压力较大，随着楼层高度的不断增加，供水压力逐渐减小。因此，将重力供水系统应用于10层以上建筑时，则需在其以下楼层加装减压装置，确保水压所处压力范围的合理性及规范性，避免因水压过大而导致的用户配水装置损坏等问题。此外，水池中必须有一个通气孔，使蓄水池内的空气压力与大气压力相等，这就使这种供水系统不能在全密闭的管路中进行，水的质量比直供水差些，因此国家规定采用重力供水方式时，要定期清洗水池。
4 重力供水消防系统的应用
当前阶段，重力供水消防系统在我国的应用尚未达到普及程度，在部分发达城市的超高层建筑中较为常见，其中作为典型的应用案例当属广州市广州塔，是重力供水消防系统的应用先驱，建筑物总高大于438m，水塔设置于建筑的第85层位置，通过钢管管道与塔顶连接，与消防水管相通后管道方向专至下一楼层。整个建筑水塔数量为2 个，与其他部分共同组成重力供水消防系统，从建设结构来看，水塔主体以钢筋混凝土浇筑而成，可达到540吨的蓄水总量。广州塔重力供水消防系统可在建筑物发生火灾断电的情况下，系统内部各设备仍可独立运行，在自身重力作用下水塔内的水可自行抵达各消防水管。
此外，重力供水系统在供电系统中所采用线路为具有特殊性质的电路检测系统，不仅可实时监督供电线路通电情况，且在某种程度上有助于供电线路高温预警。在该系统中，城市管网中的水通过水泵抵达建筑物高位水箱，并通过自身重力均匀分配至各给水管网。为了均衡水压，在竖向主干管上配有减压阀。将现场控制器DDC应用于监控系统，实施检测高水位水箱，一旦水位发生超标现象系统将自动发出警报，现场工作人员可通过与水箱水位实际情况，决定是否开启或者停止水泵。对水泵压差进行全过程检测，掌握系统最新工作状态。此外，当水泵受外界环境因素或者自身机制影响产生严重故障时，应对其进行及时更换，启用备用水泵。从重力供水系统实际应用情况来看，其在供水过程中的压力整体趋于稳定，大部分水可长期储存于专门的水箱，有着极为可靠、安全、高效的供水，但唯一不足在于水箱自身所带来符合量严重威胁建筑体的稳固性。
结语
综上所述，重力供水消防系统在超高层建筑中应用有着较高的合理性，从另一角度来看，在超高层建筑中引入重力供水消防系统所要面临的是各种各样的挑战与基于。一方面，系统的应用无形中增加了对建筑设计人员的技能要求;另一方面，重力供水消防系统对现代科学技术的发展起到了良好的推动作用，为建筑消防系统发展开辟了新的道路。重力供水消防的应用确定了超高层建筑消防系统工程的设计参数，为超高层建筑等典型工程消防系统工程提供了技术支撑，预示着国内消防事业迈上了新台阶。
参考文献
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