對室內消火栓給水系統(tǒng)設計與計算的幾點探討

對室內消火栓給水系統(tǒng)設計與計算的幾點探討摘要根據(jù)最不利點消火栓栓口靜水壓力的計算，探討消火栓給水系統(tǒng)的分區(qū)問題，提出消火栓系統(tǒng)的靜水壓力應能滿足最不利點消火栓的最低工作壓力要求。探討消防水泵揚程的計算方法，提出合理降低水泵揚程，有利于減少建設投資。關鍵詞消火栓栓口靜水壓力消火栓系統(tǒng)分區(qū)消防水泵揚程計算1規(guī)范中對消火栓系統(tǒng)分區(qū)和消火栓栓口靜水壓力的相關規(guī)定《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045-95，2005年，以下簡稱“高規(guī)”）[1]“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00Mpa時，應采取分區(qū)給水系統(tǒng)?！薄案呶幌浪涞脑O置高度應保證最不利點消火栓靜水壓力。當建筑高度不超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07Mpa；當建筑高度超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.15Mpa。當高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時，應設增壓設施?！?消火栓給水系統(tǒng)分區(qū)探討根據(jù)“高規(guī)”①高位消防水箱的設置高度能保證規(guī)范中所要求的最不利點消火栓靜水壓力（7m、15m）。②高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求，設增壓設施。以一棟27層高層住宅為例來說明兩種情況的不同。該住宅層高3.00m，室內外高差0.45m，建筑高度81.45m。第①種情況計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種情況在設計中常采用消防增壓穩(wěn)壓設備，且當建筑高度大于50m時，增壓設備宜設于屋頂。本實例中，增壓設備設于屋頂，消火栓系統(tǒng)最不利點所需消防壓力P=H1+H2，其中H1為水龍帶及消火栓本身的壓力損失，H2為水槍噴射充實水柱長度（10m）所需壓力。要同時滿足水槍噴射充實水柱長度（10m）和每支水槍最小流量5l/s,查直流水槍充實水柱技術數(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)壓設備設置高度及穩(wěn)壓泵停泵壓力，則消火栓栓口最大靜水壓力大于22+78=100m，豎向應該分區(qū)。以上兩種情況不同的主要原因是對最不利點消火栓栓口壓力要求不同造成的。究其實質，第①種情況是臨時高壓消防給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)管網(wǎng)內最不利點周圍平時水壓和流量不能滿足滅火的需要，在水泵房內設有消防水泵，在火災時啟動消防水泵，使管網(wǎng)內的壓力和流量達到滅火時的要求。第②種情況是穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，由穩(wěn)壓給水設備（穩(wěn)壓泵和氣壓罐）和消防主泵組成，平時系統(tǒng)壓力由穩(wěn)壓給水設備維持，發(fā)生火災時，主泵根據(jù)系統(tǒng)壓力變化自動開啟。按照現(xiàn)行規(guī)范進行設計，則第①種情況建筑高度達到96.45m（仍以層高3.00m，室內外高差0.45m的住宅為例）時消火栓系統(tǒng)才考慮分區(qū)，此時消防泵的揚程為128m。第②種情況建筑高度達到81.45m時，消火栓系統(tǒng)豎向即應分區(qū)，此時消防泵的揚程為111m。兩者建筑高度相差15m，揚程相差17m。從初期火災能否被及時有效地控制和撲滅以及保證供水管道和給水設備安全性來看，顯然第②種情況設計更為合理，在火災初期，最不利點消火栓滅火所需的流量和壓力均能夠滿足，且整個管道系統(tǒng)內壓力相對較小，在撲救火災過程中，因水槍開閉產(chǎn)生水錘而使給水系統(tǒng)中的設備受到破壞的可能性也相對減小。綜上所述，較好的設計方案應該是使消火栓系統(tǒng)的靜水壓力能滿足最不利點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)定的保證最不利點消火栓的靜水壓力，即高位消防水箱的設置高度應提高至滿足最不利點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)內靜水壓力應考慮系統(tǒng)持壓，此時豎向分區(qū)高度不應超過80m[3]。3消防水泵揚程計算探討消防水泵揚程的計算公式為：HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz,Hq為最不利點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消火栓之高差，這四項值的計算均十分清楚，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)進行計算，消防泵的揚程在滿足最不利點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）進行水力計算校核。經(jīng)這種方法計算出的管網(wǎng)水頭損失偏大。比較合理的計算方法是：室內消火栓給水系統(tǒng)的豎管流量根據(jù)最大可關閉豎管數(shù)量時，剩余一組最不利的豎管，并由這一組豎管平均分攤消火栓用水量，但每根豎管的流量不應小于規(guī)范中所要求的豎管最小流量。室內消火栓給水系統(tǒng)橫干管的流量應為消火栓用水量[4]。但是不論采用何種方式計算，都應該結合工程的實際情況。以18層普通住宅（層高3.00m，室內外高差0.45m，室內消防用水量20l/s）為例。按支狀管網(wǎng)最不利條件進行水力計算校核，消防水泵揚程（本例中為引入管接管壓力）HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz按第二種情況，每層設雙閥雙出口消火栓的情況與上述計算結果相同；一般普通住宅按每個單元兩根豎管，檢修時關閉停用豎管數(shù)為一根，因單元式住宅的每個單元之間有耐火性能較好的分隔墻進行分隔，火災在單元之間不易蔓延，因此最不利情況時，單元內另一根豎管將承擔全部消防用水量20l/s，計算結果與按支狀管網(wǎng)相同。若18層普通住宅為通廊式住宅，按第二種情況關閉停用豎管數(shù)為一根時，最不利和次不利兩根豎管分別承擔10l/s消防用水量，則HP=Hq+Hd+HSK+hg+hz與上述計算結果相差5m。上述算例均未考慮給水橫干管的水頭損失。當室內消防用水量更大時，兩種方式計算出的消防水泵揚程也會相差更大。因此在計算消防水泵揚程時應考慮具體情況，在保證安全性的前提下充分考慮經(jīng)濟性，有利于減少建設投資，使設計更加完善[5]。4結語隨著國家經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，高層建筑越來越多，而高層建筑火災的不斷出現(xiàn)，對高層建筑消防設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，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消火栓的最低工作壓力要求，同時在保證安全性的前提下，結合工程實際計算消防水泵揚程，使設計更為經(jīng)濟。參考文獻1G