室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計用水量的方案分析

1、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計用水量的方案分析摘要：目前室內(nèi)消火栓是各種建筑中最為常見的滅火設(shè)施之一，規(guī)范中明確規(guī)定了各種性質(zhì)建筑的最低室內(nèi)消防用水量。然而，在實際使用 當(dāng)中，一般室內(nèi)消防用水量比規(guī)范規(guī)定的要高，為避免設(shè)計的系統(tǒng)存在安 全隱患，使設(shè)計的系統(tǒng)用水量方案切實可靠，在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際使用情消火栓栓頭 水槍水泵接合器 消防供況進行計算分析確定。關(guān)鍵詞：消火栓用水量 水泵消防水池1概況：隨著我國國民經(jīng)濟的不斷迅 猛發(fā)展，各種性質(zhì)的建筑越來越多 地呈現(xiàn)在人們的視野中。人們對于 建筑的防火要求越來越重視、要求 越來越高。我國建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB 50016-2006,以下簡稱“建規(guī)”）及 高層民用建筑

2、設(shè)計防火規(guī)范（GB 50045-95, 2005 年版，以下 簡稱“高規(guī)”）中明確規(guī)定了各種 性質(zhì)建筑的最低室內(nèi)消防用水量。 而城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范（GB 50788-2012）第 3.6.10 條規(guī)定：“消防給水系統(tǒng)的水量，水壓應(yīng)滿足使 用要求”。那么室內(nèi)消防用水量是 應(yīng)該只滿足建規(guī)或高規(guī)中規(guī)定的 最低用水量，還是滿足消火栓實際 的出水量呢？條文解釋中也沒有 明確這一點。筆者理解：應(yīng)滿足室 內(nèi)消火栓實際使用的出水量。在對室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計用 水量方案進行分析之前，我們先來 了解一下室內(nèi)消火栓系統(tǒng)中消火 栓栓頭及水槍的參數(shù)。2室內(nèi)消火栓栓頭及水槍參數(shù)：建規(guī)及高規(guī)中均規(guī)定每個消 火栓出水量不得小

3、于5L/S。水槍出流量計算公式為:根據(jù)表1可知栓口壓力為Hxh22qxhHsk 二 AdLdqxh罟 Hsk0.17MPa時，口徑為19mm的水槍出流量為5.2L/S。隨著栓口壓力的式中Hxh消火栓栓口的最低水壓（O.OIOMPa）;Hd 消防水帶的水頭損失（O.OIOMPa）;Hq水槍噴嘴造成一定長度的充實水柱所需水壓（O.OIOMPa）;Ad水帶的比阻，口 徑為65mm的襯膠水帶比阻為 0.00172;Ld 水帶長度（m）,一般為25m；qxh 水槍噴嘴射出 流量（L/s）;B 水槍水流特性 系數(shù)，口徑為19mm的系數(shù)為 1.577;Hsk消火栓栓口水頭損失，宜取0.02MPa。根據(jù)此公式

4、計算可得表1。增加，水槍的出流量也隨之增加， 當(dāng)栓口壓力達到0.50MPa時，水槍 出流量可達到8.9L/S。高規(guī)中規(guī)定當(dāng)栓口壓力超過0.50MPa時，應(yīng)采取減壓措施。設(shè) 計人員一般都采用減壓穩(wěn)壓消火 栓來達到減壓目的。根據(jù)資料，我 們可以查得圖1。根據(jù)圖1我們 可以看出隨著栓前壓力的改變減 壓穩(wěn)壓消火栓栓后壓力也不是一 個定值，而是隨著栓前壓力的增 加，栓后壓力也隨之增加，水槍出 流量也同時增加。例如：當(dāng)栓前壓 力為0.50MPa時，栓后壓力 0.27MPa,水槍出流量為 6.5L/S； 當(dāng)栓前壓力為0.90MPa時，栓后壓 力接近0.30MPa,水槍出流量為 7.0L/S。栓后壓力（O.O

5、IOMPa）15.017.018.520.020.522.524.527.0水槍流量（L/s）4.95.25.45.55.76.06.26.5栓后壓力（O.OIOMPa）28.029.029.530.032.533.547.050.0水槍流量（L/s）6.66.76.87.07.17.58.58.9表1直徑為19mm的水槍壓力及流量圖1 SNW65-皿-H型減壓穩(wěn)壓消火栓壓力特性曲線 P1為栓前壓力3室內(nèi)消防系統(tǒng)布置方案：我們以一棟綜合樓為例，假設(shè) 有一棟層高均為3m、地下2層、 地上25層、建筑高度為75m的綜P2為栓后壓力我們可以從高規(guī)中查得室內(nèi)消火栓最小用水量為40L/S，每個消火栓最小

6、出流量為5L/s。這就意味著火災(zāi)時將同時使用8個室內(nèi)消合樓火栓這里筆者列舉三個消火栓布置方案，三個方案第25層消火栓 壓力均按0.17MPa計。為方便計算， 暫且忽略各立、支管道阻力損失。-2層消火栓栓前靜水壓力為0.96MPa，由于不超過 I.OOMPa, 所以豎向不分區(qū)。每個消火栓箱內(nèi) 均設(shè)置25m長DN65消防水帶一條 及槍口直徑19mm的水槍一個。消 火栓入戶管及水泵接合器設(shè)均在-1 層，入戶所需壓力為0.90MPa。方案一：栓前壓力不超過0.5MPa的采 用普通室內(nèi)消火栓，即1525層（15 層栓前壓力為0.47MPa）。栓前壓力超過0.5MPa的采用減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓，即-214層

7、 （14層栓前壓力為0.5MPa）。室內(nèi)消火栓消防用水量按40L/S來設(shè)計，室外設(shè)三組地下式 水泵接合器，消防水池按3小時室 內(nèi)消火栓用水量來計算，即432m3。 我們選用某廠家的出水量為40L/S、 揚程為0.90MPa的切線（恒壓）消 防供水泵。方案二：栓前壓力不超過0.40MPa的采 用普通室內(nèi)消火栓，即1825層（18 層栓前壓力為0.38MPa）。栓前壓力超過0.40MPa的采用 減壓穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓，即-217層 （17層栓前壓力為0.41MPa）,且 在第18、19、20層消火栓口處加 設(shè)孔口直徑為26mm的減壓孔板， 使這三層的栓后壓力控制在 0.200.30MPa之間（水槍出流

8、量控 制在5.77.0L/s之間）。室內(nèi)消火栓消防用水量按 56L/S來設(shè)計，室外設(shè)四組地下式 水泵接合器，消防水池按3小時室 內(nèi)消火栓用水量來計算，即 604.8m3。我們選用某廠家的出水量 為60L/S、揚程為0.90MPa的切線 （恒壓）消防供水泵。方案三：栓前壓力不超過0.5MPa的采 用普通室內(nèi)消火栓，即1525層； 栓前壓力超過0.5MPa的采用減壓 穩(wěn)壓室內(nèi)消火栓，即-214層，且 除第25層外栓口均加設(shè)減壓孔板， 根據(jù)不同的栓前壓力計算減壓孔 板孔口直徑（在這里，筆者不在作 詳細計算），使栓后壓力控制在 0.170.20MPa之間（水槍出流量控 制在5.05.5L/s之間）。室

9、內(nèi)消火栓消防用水量按44L/s來設(shè)計，室外設(shè)三組地下式 水泵接合器，消防水池按3小時室 內(nèi)消火栓用水量來計算，即 475.2m3。我們選用某廠家的出水量 為40L/s、揚程為0.90MPa的切線（恒壓）消防供水泵。4室內(nèi)消防系統(tǒng)設(shè)計用水量方案 分析：我們把上面三個方案分別進 行計算分析（消防水池只計算了室 內(nèi)消火栓用水量，室外消火栓及自 動噴淋滅火系統(tǒng)等其他消防用水 應(yīng)另行計算并疊加，這里不再做詳細計算）。方案一：此方案系統(tǒng)壓力及消防用水 量均滿足高規(guī)中的規(guī)定，也不超 壓，看似沒有問題。然而，我們來 進行計算分析：在實際使用時，在第15層消 火栓出口壓力最大，為 0.47MPa, 這時槍口出流

10、量為8.5L/S，八個消 火栓同時使用總流量將達到68L/S ； 即使超過0.5MPa的消火栓使用了 減壓穩(wěn)壓消火栓，在-2層處，栓前 壓力為0.96MPa,由圖1可知，栓 后壓力為0.30MPa,此時水槍出流 量為7.0L/S，八個消火栓同時使用 總流量也達到56L/S。由圖2可以 看出，兩個流量都已經(jīng)超出了所選 泵的供水能力，且隨著泵出水量的 增加，所選泵的功率增加很快，不 利于消防用電安全；泵的揚程也迅 速下降，無法保證消火栓的出水壓 力，且3小時內(nèi)室內(nèi)消防實際總用 水量也達到了 734.4m3,比此方案設(shè)計的432m3的儲水量超出了 302.4m3,換句話說即使消防泵能滿 足0.90M

11、Pa的壓力及68L/S的流 量，但432m3的消防水量也只能保 證1.76小時消防供水。在看水泵接 合器，我們知道一個水泵接合器一 般按1015L/s的補水能力來計，三 個水泵接合器相加最大也只能補 充45L/S，無法滿足系統(tǒng)的實際用 水量要求。由此可見，此方案存在 著很大的安全隱患。08162432404856 Q (L/s)圖2 XBD9/40G-L性能曲線XBD9/40G-L表示：立式切線（恒壓）消防泵組額定流量為 40L/S，額定壓力為0.90MPa。方案二：在實際使用時，僅使用普通消 火栓的最大出口壓力為0.29MPa（第21層），槍口出流量為6.7L/S； 僅在栓口處加減壓孔板的最

12、大出 口壓力為0.28MPa （第18層），槍 口出流量為6.6L/S;使用減壓穩(wěn)壓 消火栓的最大出口壓力為0.30MPa（第-2層，栓前壓力0.96MPa）， 槍口出流量為7.0L/S。由于采取了 減壓穩(wěn)壓消火栓及減壓孔板等減 壓措施，使本建筑所有消火栓槍口出流量控制在了 5.07.0L/s之間，且泵的額定供水能力也能滿足8只 水槍同時使用的最大用水量56L/S; 四組水泵接合器合計最大補水量為60L/S，也能滿足實際消防用水 量最大值時的用水需求；消防水池 儲水量能滿足流量為56L/S、使用 時間3小時的消防用水；由圖3可 以看出，即使是8只水槍同時使用 的最小流量為40L/S時，泵的揚程

13、 及輸入功率均不影響泵及室內(nèi)消 火栓系統(tǒng)的正常使用。因此，此方 案是安全可靠的。015304050607080 Q (L/s)圖3 XBD9/60G-W性能曲線XBD9/60G-W表示：臥式切線（恒壓）消防泵組額定流量為 60L/S，額定壓力為 0.90MPa。方案三：實際使用時，由于整個系統(tǒng)采 取了普通消火栓加減壓孔板和減 壓穩(wěn)壓消火栓加減壓孔板的減壓 措施，使栓后壓力控制在 0.170.20MPa之間（水槍出流量控 制在5.05.5L/s之間），系統(tǒng)的用水 量控制在了 4044L/s之間；三組水 泵接合器總補水量為 45L/S，能滿 足實際消防用水量最大值時的用 水需求；消防水池儲水量能滿足流 量為44L/S、使用時間3小時的消 防用水；由圖2可以看出，當(dāng)系統(tǒng) 用水量在44L/S時，揚程的下降及 功率的上升都不是很大，對消火栓 的系統(tǒng)影響較小，在正常且能安全 運行范圍內(nèi)。由此可見，此方案亦 是安全可靠的。5小結(jié)：由此可見，方案一存在著很大 的安全隱患；方案二和方案三均為 可靠的方案，這兩個方案的差別在 于：方案二，消防水池大、減壓穩(wěn) 壓消火栓多、消防水泵選型大、使 用安全度高；方案三，消防水池小、 減壓孔板選用多且孔口直徑需根 據(jù)栓前壓力進行計算、壓力控制較 復(fù)雜