建筑物消防給水系統(tǒng)增壓穩(wěn)壓設(shè)施的探討

甄 珍

1 設(shè)置增壓穩(wěn)壓設(shè)施的目的

目前,我國大部分建筑采用的是臨時高壓給水系統(tǒng),意味著管網(wǎng)內(nèi)平時壓力并不高,水壓和流量均不能滿足最不利點的要求,只有在消防水泵啟動后,才能達(dá)到管網(wǎng)壓力滿足滅火需要。在火災(zāi)發(fā)生的初期,消防水泵不能及時向系統(tǒng)提供滅火所需的水量和水壓,只有靠消防水箱來保持,但消防水箱的設(shè)置位置通常是保證不了建筑頂部數(shù)層的消防栓給水系統(tǒng)壓力,為保證消防泵正常啟動前滅火設(shè)備一開啟就能及時出水滅火,應(yīng)設(shè)增壓穩(wěn)壓設(shè)施?，F(xiàn)行《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)第7.4.7.2條規(guī)定:高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證最不利點消火栓靜水壓力。當(dāng)建筑高度不超過100 m時,高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07 MPa;當(dāng)建筑高度超過100 m時,高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15 MPa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時,應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施。對自動噴水滅火系統(tǒng)而言,《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《噴規(guī)》)第5.0.1條規(guī)定:系統(tǒng)最不利點噴頭的工作壓力不應(yīng)低于0.05 MPa。且《噴規(guī)》第10.3.1條規(guī)定:采用臨時高壓給水系統(tǒng)的自動噴水滅火系統(tǒng),應(yīng)設(shè)高位消水箱,其儲水量應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。消防水箱的供水應(yīng)滿足系統(tǒng)最不利點處噴頭的最低工作壓力和噴水強度。雖然《噴規(guī)》未明確說設(shè)置增壓設(shè)施,但比照《高規(guī)》筆者認(rèn)為,當(dāng)高位水箱不能滿足噴頭的最低工作壓力和噴水強度時,也應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施。

2 常用的增壓穩(wěn)壓設(shè)施

2.1 高位消防水箱最經(jīng)濟的穩(wěn)壓設(shè)施

我國規(guī)范要求采用臨時高壓給水系統(tǒng)的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑,應(yīng)設(shè)高位消防水箱。高位消防水箱的三大作用:1)提高臨時高壓消防給水系統(tǒng)的可靠性;2)保證火災(zāi)發(fā)生后所需提供的初期消防用水量,規(guī)范要求消防水箱應(yīng)儲存10 min的消防用水量;3)提供系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)和火災(zāi)初期消防系統(tǒng)所需的水壓。消防水箱是靠重力自流工作的,應(yīng)設(shè)置在建筑的最高處。若水箱架設(shè)的高度能滿足消防給水系統(tǒng)最不利點對靜壓的要求時,按照規(guī)范要求就不需要另行設(shè)置增壓穩(wěn)壓設(shè)施了。因此,高位消防水箱是最經(jīng)濟的穩(wěn)壓設(shè)施。在實際工作中,將高位水箱設(shè)在電梯機房頂上,高位水箱距頂層的消火栓垂直高度一般都大于7 m,能夠滿足消火栓最不利點的靜水壓力。

2.2 穩(wěn)壓泵

穩(wěn)壓泵設(shè)置在系統(tǒng)頂部靠近水箱處,是用來給氣壓罐補水,以保證氣壓罐內(nèi)始終儲存有30 s的消防用水量,從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的?！陡咭?guī)》在第7.4.8條及條文說明中對水泵流量提出了具體要求,對消火栓給水系統(tǒng)不應(yīng)大于5 L/s,對自動噴水滅火系統(tǒng)不應(yīng)大于1 L/s,其出水量滿足一個消火栓用水量或一個自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭的用水量,其目的是能盡快啟動消防水泵的主泵。穩(wěn)壓泵應(yīng)與消防主泵連鎖,當(dāng)主泵啟動后,穩(wěn)壓泵應(yīng)能停運。

2.3 氣壓罐

氣壓罐(本文所指的氣壓罐為隔膜式氣壓罐)是利用玻義耳—馬略特定律即在定溫條件下,一定質(zhì)量氣體的絕對壓力和它所占的體積成反比的原理制造的穩(wěn)壓設(shè)備,儲存一定水量供系統(tǒng)水量調(diào)節(jié)之用,將系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍之內(nèi),以降低消防水泵的啟動次數(shù)?！陡咭?guī)》中規(guī)定氣壓罐的調(diào)節(jié)水量宜為2支水槍和5個噴頭30 s的用水量,即2×5×30+5×1×30=450 L。

在氣壓罐中有四個壓力控制點分別為 P1,P2,PS1,PS2(見圖1)。其中,P1為氣壓罐的設(shè)計最小工作壓力;P2為消防水泵的啟動壓力;PS1為穩(wěn)壓泵啟動壓力;PS2為穩(wěn)壓泵的停泵壓力。若建筑物發(fā)生火災(zāi),隨著滅火設(shè)備的開啟,氣壓罐內(nèi)的水減少,壓力降低,當(dāng)壓力由 PS2降至 PS1時,穩(wěn)壓泵啟動,但穩(wěn)壓泵流量小,氣壓罐得不到有效地補水,壓力繼續(xù)下降,當(dāng)壓力降至 P2時,信號回到消防控制室,自動啟動消防水泵向管網(wǎng)內(nèi)供水。當(dāng)消防水泵啟動后,穩(wěn)壓泵便自動停止運轉(zhuǎn),消防增壓穩(wěn)壓工作完成。

3 增壓穩(wěn)壓設(shè)施在應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

3.1 氣壓罐代替消防水箱

在實際工作中,見到過個別建筑未設(shè)消防水箱,只設(shè)氣壓罐和穩(wěn)壓泵,并同時供消火栓系統(tǒng)與噴淋系統(tǒng),且氣壓罐為450 L,僅滿足30 s的消防用水量。施工單位認(rèn)為:一旦發(fā)生火災(zāi),滅火設(shè)備開啟,氣壓罐壓力下降,下降至P2時,消防水泵就自動啟動了,有消防水池作水源,消防給水設(shè)施能正常運行。雖然《噴規(guī)》第10.3.2條規(guī)定不設(shè)高位消防水箱的建筑,可設(shè)氣壓罐作供水設(shè)備;《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第8.4.4條也規(guī)定設(shè)置臨時高壓給水系統(tǒng)的建筑物應(yīng)設(shè)置消防水箱(包括氣壓水罐、水塔、分區(qū)給水系統(tǒng)的分區(qū)水箱)。但規(guī)范均對其容量做出了要求:應(yīng)滿足10 min消防用水量。顯然,這種“小罐”是滿足不了10 min消防用水量的要求。應(yīng)注意,“小罐”是與高位消防水箱配合使用的,是為高位水箱高度不足時,為其出水增壓的。因此,不允許用“小罐”取代高位消防水箱。

3.2 穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓

有的施工單位在消防水箱消防出水管上直接設(shè)置穩(wěn)壓泵,用以增壓,使水箱出水滿足最不利消火栓、噴頭的壓力要求。實際上,直接用穩(wěn)壓泵配合高位水箱穩(wěn)壓,會造成穩(wěn)壓泵啟動頻繁,水泵磨損快,管網(wǎng)內(nèi)水擊嚴(yán)重。由于水幾乎不具備可壓縮性,所以會出現(xiàn)穩(wěn)壓泵一開壓力就上去,稍有泄漏壓力又迅速下降的現(xiàn)象,這種穩(wěn)壓方式不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3.3 穩(wěn)壓泵出水管不設(shè)止回閥

有些建筑的水箱間在表面上看似乎很完整,設(shè)有氣壓罐、旁通管、兩個穩(wěn)壓泵并且一備一用。但實際運行起來,系統(tǒng)會延遲升壓,水回流至水源。其主要錯誤是:每臺穩(wěn)壓泵的出水管上無各自的止回閥,旁通管也未設(shè)止回閥。當(dāng)一臺穩(wěn)壓泵工作時,工作泵的高壓水通過另一臺不工作泵和旁通管回流至消防水箱。其次,穩(wěn)壓泵停運時,氣壓罐的高壓水也會通過兩臺泵和旁通管回流至消防水箱。

3.4 加壓水流直接接向報警閥后

在自動噴水滅火系統(tǒng)中,經(jīng)過穩(wěn)壓泵加壓的水流應(yīng)經(jīng)過報警閥,不允許直接向報警閥之后的系統(tǒng)側(cè)加壓。若加壓水流接向報警閥后,一旦發(fā)生火災(zāi),噴頭爆破灑水,管網(wǎng)內(nèi)壓力降低,穩(wěn)壓泵啟動工作,消防水箱內(nèi)的水會不斷地向管網(wǎng)內(nèi)供水,在此期間由于水流沒有經(jīng)過報警閥,壓力開關(guān)和水力警鈴不能發(fā)出警報,也就無法啟動噴淋泵。由于消防水箱只儲存了10 min用水量,會發(fā)生消防水箱的水用完后,自動噴水滅火系統(tǒng)無水可用,直接影響了滅火的進(jìn)程。

[1] GB 50016-2006,建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[2] GB 50045-95,高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3] GB 50084-2001,自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 李念慈,張明燦,萬月明.建筑消防工程技術(shù)[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,2006:278-284.