對(duì)室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算的幾點(diǎn)探討

對(duì)室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算的幾點(diǎn)探討摘要根據(jù)最不利點(diǎn)消火栓栓口靜水壓力的計(jì)算，探討消火栓給水系統(tǒng)的分區(qū)問(wèn)題，提出消火栓系統(tǒng)的靜水壓力應(yīng)能滿足最不利點(diǎn)消火栓的最低工作壓力要求。探討消防水泵揚(yáng)程的計(jì)算方法，提出合理降低水泵揚(yáng)程，有利于減少建設(shè)投資。關(guān)鍵詞消火栓栓口靜水壓力消火栓系統(tǒng)分區(qū)消防水泵揚(yáng)程計(jì)算1規(guī)范中對(duì)消火栓系統(tǒng)分區(qū)和消火栓栓口靜水壓力的相關(guān)規(guī)定《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95，2005年，以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”）[1]“消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00MPa，當(dāng)大于1.00Mpa時(shí)，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。”“高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力。當(dāng)建筑高度不超過(guò)100m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07Mpa；當(dāng)建筑高度超過(guò)100m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15Mpa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時(shí)，應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施?！?消火栓給水系統(tǒng)分區(qū)探討根據(jù)“高規(guī)”①高位消防水箱的設(shè)置高度能保證規(guī)范中所要求的最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力（7m、15m）。②高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求，設(shè)增壓設(shè)施。以一棟27層高層住宅為例來(lái)說(shuō)明兩種情況的不同。該住宅層高3.00m，室內(nèi)外高差0.45m，建筑高度81.45m。第①種情況計(jì)算出的消火栓栓口最大靜水壓力為7+78=85m，豎向可以不分區(qū)。第②種情況，②種情況在設(shè)計(jì)中常采用消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備，且當(dāng)建筑高度大于50m時(shí)，增壓設(shè)備宜設(shè)于屋頂。本實(shí)例中，增壓設(shè)備設(shè)于屋頂，消火栓系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需消防壓力P=H1+H2，其中H1為水龍帶及消火栓本身的壓力損失，H2為水槍噴射充實(shí)水柱長(zhǎng)度（10m）所需壓力。要同時(shí)滿足水槍噴射充實(shí)水柱長(zhǎng)度（10m）和每支水槍最小流量5l/s,查直流水槍充實(shí)水柱技術(shù)數(shù)據(jù)表（19mm噴嘴）可得H2=17m，qxh2+2+5.22/1.577=2.9+2+17=22m，P值即為氣壓水罐的充氣壓力，考慮到消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置高度及穩(wěn)壓泵停泵壓力，則消火栓栓口最大靜水壓力大于22+78=100m，豎向應(yīng)該分區(qū)。以上兩種情況不同的主要原因是對(duì)最不利點(diǎn)消火栓栓口壓力要求不同造成的。究其實(shí)質(zhì)，第①種情況是臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)最不利點(diǎn)周圍平時(shí)水壓和流量不能滿足滅火的需要，在水泵房?jī)?nèi)設(shè)有消防水泵，在火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)消防水泵，使管網(wǎng)內(nèi)的壓力和流量達(dá)到滅火時(shí)的要求。第②種情況是穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，由穩(wěn)壓給水設(shè)備（穩(wěn)壓泵和氣壓罐）和消防主泵組成，平時(shí)系統(tǒng)壓力由穩(wěn)壓給水設(shè)備維持，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，主泵根據(jù)系統(tǒng)壓力變化自動(dòng)開(kāi)啟。按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，則第①種情況建筑高度達(dá)到96.45m（仍以層高3.00m，室內(nèi)外高差0.45m的住宅為例）時(shí)消火栓系統(tǒng)才考慮分區(qū)，此時(shí)消防泵的揚(yáng)程為128m。第②種情況建筑高度達(dá)到81.45m時(shí)，消火栓系統(tǒng)豎向即應(yīng)分區(qū)，此時(shí)消防泵的揚(yáng)程為111m。兩者建筑高度相差15m，揚(yáng)程相差17m。從初期火災(zāi)能否被及時(shí)有效地控制和撲滅以及保證供水管道和給水設(shè)備安全性來(lái)看，顯然第②種情況設(shè)計(jì)更為合理，在火災(zāi)初期，最不利點(diǎn)消火栓滅火所需的流量和壓力均能夠滿足，且整個(gè)管道系統(tǒng)內(nèi)壓力相對(duì)較小，在撲救火災(zāi)過(guò)程中，因水槍開(kāi)閉產(chǎn)生水錘而使給水系統(tǒng)中的設(shè)備受到破壞的可能性也相對(duì)減小。綜上所述，較好的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該是使消火栓系統(tǒng)的靜水壓力能滿足最不利點(diǎn)消火栓的最低工作壓力要求，而不是僅僅如“高規(guī)”中所規(guī)定的保證最不利點(diǎn)消火栓的靜水壓力，即高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)提高至滿足最不利點(diǎn)消火栓的最低工作壓力要求[2]。另一方面，若系統(tǒng)為穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，則系統(tǒng)內(nèi)靜水壓力應(yīng)考慮系統(tǒng)持壓，此時(shí)豎向分區(qū)高度不應(yīng)超過(guò)80m[3]。3消防水泵揚(yáng)程計(jì)算探討消防水泵揚(yáng)程的計(jì)算公式為：HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz,Hq為最不利點(diǎn)消防水槍噴嘴所需水壓，Hd為消防水帶水頭損失，HSK為消火栓栓口水頭損失，hz為消防水池最低水面與最不利點(diǎn)消火栓之高差，這四項(xiàng)值的計(jì)算均十分清楚，hg為管網(wǎng)水頭損失。消火栓管網(wǎng)水頭損失目前多按支狀管網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，消防泵的揚(yáng)程在滿足最不利點(diǎn)消火栓水壓要求的情況下按最不利條件（水池在最低水位、僅有一條供水管供水）進(jìn)行水力計(jì)算校核。經(jīng)這種方法計(jì)算出的管網(wǎng)水頭損失偏大。比較合理的計(jì)算方法是：室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的豎管流量根據(jù)最大可關(guān)閉豎管數(shù)量時(shí)，剩余一組最不利的豎管，并由這一組豎管平均分?jǐn)傁鹚ㄓ盟浚扛Q管的流量不應(yīng)小于規(guī)范中所要求的豎管最小流量。室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)橫干管的流量應(yīng)為消火栓用水量[4]。但是不論采用何種方式計(jì)算，都應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際情況。以18層普通住宅（層高3.00m，室內(nèi)外高差0.45m，室內(nèi)消防用水量20l/s）為例。按支狀管網(wǎng)最不利條件進(jìn)行水力計(jì)算校核，消防水泵揚(yáng)程（本例中為引入管接管壓力）HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz按第二種情況，每層設(shè)雙閥雙出口消火栓的情況與上述計(jì)算結(jié)果相同；一般普通住宅按每個(gè)單元兩根豎管，檢修時(shí)關(guān)閉停用豎管數(shù)為一根，因單元式住宅的每個(gè)單元之間有耐火性能較好的分隔墻進(jìn)行分隔，火災(zāi)在單元之間不易蔓延，因此最不利情況時(shí)，單元內(nèi)另一根豎管將承擔(dān)全部消防用水量20l/s，計(jì)算結(jié)果與按支狀管網(wǎng)相同。若18層普通住宅為通廊式住宅，按第二種情況關(guān)閉停用豎管數(shù)為一根時(shí)，最不利和次不利兩根豎管分別承擔(dān)10l/s消防用水量，則HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz與上述計(jì)算結(jié)果相差5m。上述算例均未考慮給水橫干管的水頭損失。當(dāng)室內(nèi)消防用水量更大時(shí)，兩種方式計(jì)算出的消防水泵揚(yáng)程也會(huì)相差更大。因此在計(jì)算消防水泵揚(yáng)程時(shí)應(yīng)考慮具體情況，在保證安全性的前提下充分考慮經(jīng)濟(jì)性，有利于減少建設(shè)投資，使設(shè)計(jì)更加完善[5]。4結(jié)語(yǔ)隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多，而高層建筑火災(zāi)的不斷出現(xiàn)，對(duì)高層建筑消防設(shè)施的安全性也提出更高要求。建議高層建筑考慮消防分區(qū)時(shí)，盡量采用穩(wěn)高壓系統(tǒng)，使消火栓系統(tǒng)的靜水壓力能滿足最不利點(diǎn)消火栓的最低工作壓力要求，同時(shí)在保證安全性的前提下，結(jié)合工程實(shí)際計(jì)算消防水泵揚(yáng)程，使設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)。參考文獻(xiàn)1G