高层建筑消防灭火系统可靠性的探讨

摘要：随着社会经济的迅速发展，高层建筑逐渐成为了经济和文化综合体。由于其本身的楼层高度的影响，空间跨度的影响以及功能较为复杂，一旦发生火灾且没有一个可靠的灭火系统进行支撑，那么会发生难以补救的灾难。所以高层建筑消防灭火系统的可靠性问题受到人们的高度重视，本文围绕这个问题进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：消防灭火；可靠性；自喷式灭火；喷水系统；最优决策

中图分类号：TU998文献标识码： A

引言：我国相应行业的规范要求确定了高层建筑的消防方法，高层建筑消防的灭火系统逐渐地被人们所重视，常见的高层建筑的消防措施有3种。室内消火栓系统是较为常见的消防措施，通常在高层建筑中，这种方法通常由专业人员或者大楼内部人员受过专业训练的人员来操作，但是由于火灾具有突发性，在火灾到来后，室内消火栓系统的应用率很低，并且由于消火栓的保修和维修问题得不到足够的重视，因此，室内消火栓系统并不是主要的消防系统。通常在火灾发生后，消防人员基本都是通过消防车内的水进行灭火，其原因一般为消防人员不了解失火楼层的内部结构，不能迅速的进行灭火行动，其次消防人员对楼内灭火系统的完好性不得而知，为了不错过最佳的灭火时机，因此，通常采用自带水进行灭火。另一种灭火系统是自动喷水式灭火系统，工程造价低、灭火效率高、维修费用低等诸多优点，使得自动喷水式灭火系统逐渐的成为高层建筑的主流灭火系统。在我国高层建筑中，这种灭火系统逐渐的被利用，同时需要进一步研究的方向是如何进一步提高自动喷水式灭火系统灭火的可靠性能且减少灭火后喷水对高层建筑的损耗作用等。火灾自动报警系统是一种能够在火势蔓延开来前进行提前报警，并通过联动设备来进行防范。其优点显而易见，即可以及时的预报火灾，最大限度地减少火灾对高层建筑的损害，但由于现实中自动喷水式灭火系统存在的种种问题，即经常性的出现误报、错报，使得工作人员难以掌握和控制火灾实情，使得其不能在工程中得到广泛的应用。

1、高层建筑自喷式防火系统可靠性研究

自喷式防火系统可靠性研究是通过整数规划和非线性规划的方式给出最优可靠度的方法，建立了高层建筑在给定防水系统总造价的前提下，向各子系统分配造价后达到最大可靠度。

1.1高层建筑自喷式防火系统供水量可靠性

自喷式防火系统供水量是对高层建筑防火系统管理和设计的重要环节。设Q为总供水能力，n为n个消防子系统，则总供水能力为：

其中对于子系统的喷水系统的不确定性影响因素主要由以下几点，一是用水对象的个数的不确定性，二是各子系统的用水量的不确定性，即，是不确定因子，即造成了总用水量的不确定性。

总用水量Q的概率分布以及分布规律对高层建筑自喷式防火系统的设计和管理有着重要的意义。同时不同的高层建筑自喷式防火系统具有不同的概率分布以及分布规律，因此，在对概率分布以及分布规律设计时需要从给水、控制设计等方面进行研究。

1.2自喷式防火系统最优可靠度

自喷式防火系统可靠性是指能够合理地完成既定的工作任务的功能。即在无火灾的情况下需要满足有一定的水压和水量，在有火势的时候能够有后续充足的水量和水压，并符合规范的要求。为了提高自喷式防火系统的可靠度指标，应在总系统中采用备用系统，其实行方式可为当共有-个子系统时，当存在n个(n＜m),子系统能正常使用时则消防系统即可使用，即存

在m-n个备用子系统，同时子系统出现故障的概率为：

自喷式防火系统的可靠性是整体防火系统可靠度设计的重要环节，自给防火排水功能不仅要完成及时供水的功能，而且高层建筑防水功能需要其持续的工作，即通过整体系统下的各个子系统要满足设计要求的可靠度，为了使得各子系统的设计满足既定要求，则需要花费大量的资金进行维护，但如果不满足既定要求，一旦出现火灾问题，则更会带来不可挽救的损失。因此，对于设计人员而言，需要找出满足设计要求的耗费与火灾发生后的损失之间的对应关系，进行优化评估和设计，使得两者的关系达到最优化，提高整体可靠度。

1.3自喷式防火系统最优决策

自喷式防火系统最优决策问题分为5类决策问题，通过表1对5类决策问题的介绍，使得自喷式防火系统的可靠度计算评价体系更加完整。自喷式防火系统的可靠度研究及最优化决策问题的研究是高层建筑防火系统的重要评价方法，这种方法将消防系统用数学的方法定量的进行描述，有利于决策人员对可靠度评估做出理论上的依据。同时这种方法应包括更多的细节问题，如通过在火灾发生后造成的经济损失，来规划喷水设备的具体规格等方面因素，才能更进一步的对整体可靠度做出完善评价。其对高层建筑自喷式防火系统提出了可靠的理论依据，同时设计人员在设计过程中不仅要结合规范要求进行设计，而且要通过已有经验进行判定。

2、高层自动喷水系统及其控制研究

自动喷水消防系统是能够自动喷水灭火并能够相应地发出警报的控制系统，通过其控制简单、维修方便等优点，被广泛的应用在了能够使用水灭火的高层建筑中。在高层建筑中，通常依据建筑的建筑类型、风格以及建筑用途，将消防灭火系统的类别分为两大类，分别是闭式自动喷水系统和开式自动喷水系统，下面分别介绍闭式自动喷水系统中的湿式自动喷水系统，以及开式自动喷水系统中的雨淋系统。

2.1湿式自动喷水系统

湿式自动喷水系统是由喷头系统、管道系统以及报警系统等组成，由于在报警前后期报警阀内都充满着水，因此，又称之为湿管系统。在火灾发生后，由于空气中的温度迅速升高，水流指示器和湿式报警阀被激活，通过信号指示指明火灾的具置，由于报警阀内外压力的影响，在发出报警信号后压力开关开启，将信号传输给报警控制器，最后消防水泵被激活，达到消防灭火的作用，图1表示出了湿式系统的工作原理。

2.2雨淋自动喷水系统

雨淋系统由喷头系统、雨淋控制器、警报系统等组成。当火灾发生后，所有的雨淋喷头打开，达到消防的作用。发生火灾后，信号被传输给火灾探测器，火灾报警控制器以声光报警的形式打开雨淋阀，最终形成整体消防回路。图2反映了其工作原理。

3、应用实例

重庆某大厦应用了恒压消防系统，利用重力向下进行消防，如图3。

如图所示，由于水泵高度有限，因此在与水泵临近的几层处不能有足够的压力来进行自动喷水系统的控制，解决方案是在屋顶临近几层的水泵处装设增压泵。在-3层处装设有自动喷水系统和消火栓系统，在顶部水箱缺水的时候通过-3层的补水系统可以有效地补充灭火水分，在火灾发生时，顶部水箱可以有效地针对大部分楼层进行消防，与楼层顶部临近的几层处通过加压泵也可以达到消防的作用。最终，整体大楼通过自动喷水恒压系统达到灭火效果。

这种灭火方式在火灾前几分钟由高位水箱直接供给，系统喷水消防各个喷头的水压变化很小，这样可以有效地减少喷水压力对喷头的损耗，由于此建筑采用的是共用水泵，共用水泵需经常检修和排查，因此，这种消防系统比常规的消防系统的可靠性更加有保障。

4、高层建筑消防防火措施

4.1在建筑中设置安全隔离层

安全隔离层是高层建筑中为了预防火灾而修建的特有楼层,让处于建筑高层的人们在火势蔓延到当前楼层后,消防人员不能抵达,消防水车射程也不够的情况下进行自救,逃入隔离层暂时避难。然而,这种隔离层由于建造成本非常昂贵,所要考虑的因素过于繁多,所以通常只在一些大型商厦中见到,居住用的电梯公寓中这种隔离层则较为稀少。对于此种情况,相关部门可以考虑出台硬性政策,要求高层建筑在修建时就必须具有安全隔离层,并让人们充分认识到隔离层在火灾中能够起到的作用。

4.2建立完善的消防安全管理与消防设施维护制度

将消防安全责任化是建立完善的消防安全管理制度的首要条件。对于许多高层建筑存在的管理责任方不明确的现象,在建筑投入使用之前就应该加以规划,明确责任关系,将具体的消防安全责任指派到相应的法人身上。定期展开防火检查活动,对建筑内存在的火灾隐患及时发现,及时清除。针对建筑的消防问题还可以共同指派一到数名消防安全管理员,让管理人员专门负责日常的防火措施。在有条件的地方,还可以进一步在每一个楼层派驻消防管理员,来更大程度上确保火灾不会发生。

5、结束语

总之，随着高层建筑的不断增加，消防灭火系统设施必须要处于长期可用的状态，而且必须具有可靠性，只有这样，当火灾真正来临的时候，才能充分发挥它应有的作用，将损失降到最低。

参考文献：

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