超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)的研究及設(shè)計

況 東

(中國建筑上海設(shè)計研究院有限公司, 上海 200062)

0 引 言

自發(fā)布《公安部消防局2017年工作要點》通知起,公安部消防局一直大力推進“智慧消防”建設(shè),強化信息數(shù)據(jù)深度應(yīng)用,提高針對火災(zāi)的技防水平?！爸腔巯馈笔侵腔鄢鞘性诔鞘邢李I(lǐng)域的具體應(yīng)用。

消防安全是公共安全的重要組成部分,不僅事關(guān)居民生命財產(chǎn)安全,也關(guān)乎生產(chǎn)安全、能源安全、經(jīng)濟安全和社會安全等諸多方面。而目前的消防滅火系統(tǒng)中,“無水”在全國都是常見的。有關(guān)部門對于存在的消防給水系統(tǒng)的普查還處于現(xiàn)場督促階段,如何快速有效地發(fā)現(xiàn)隱患、排除隱患是本文研究的重點。

1 超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計

國家已經(jīng)頒布的消防給水方面的相關(guān)規(guī)范有:GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[1]、GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[2]、GB 5135.21—2011《末端試水裝置作為自動噴水系統(tǒng)第21部分》、GB 25506—2010《消防控制室通用技術(shù)要求》等。超高層建筑的火災(zāi)特性具有如下特點:

(1)超高層體積大,建筑內(nèi)可燃物比較多且分散,火災(zāi)隱患多。

(2)超高層的高層區(qū)域因為消防車噴水高度不夠,受科技手段限制,一旦沒水,滅火困難;

(3)超高層建筑都有一個核心筒,里面是電梯井及各類風(fēng)井管井,該結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生煙囪效應(yīng),導(dǎo)致煙氣上升速度大大提升。

(4)超高層的消防管網(wǎng)發(fā)生故障沒水時很難被及時發(fā)現(xiàn),對超高層建筑而言,其消防設(shè)計主要還是注重事后補救。

消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)的運行首先要保證消防水池(箱)有充足的水量;其次要保證消火栓、水噴淋管網(wǎng)壓力及消防水泵的正常起停;最后要保證消防閥門暢通。

傳統(tǒng)的消防設(shè)計滿足消防規(guī)范要求即可,而不考慮超高層建筑的消防給水系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時因無水、無壓造成的噴淋范圍小、消防栓救援射程不足等問題,忽略了平時消防用水安全的可靠性問題,因此,想要確保消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)發(fā)揮作用,就要研究消防系統(tǒng)的動作機制并研發(fā)一套系統(tǒng)對其進行有效的監(jiān)控。

2 超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)

本文設(shè)計的超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)具有以下功能:實時監(jiān)測、控制消防管網(wǎng)狀態(tài),并將消防水池(箱)水位、噸位、管網(wǎng)壓力、流量、末端壓力、水流、壓力開關(guān)、信號閥等數(shù)據(jù)上傳至主機;當(dāng)消防管網(wǎng)狀態(tài)異常時,中控室主機報警,應(yīng)急狀態(tài)下可持續(xù)監(jiān)測并將系統(tǒng)監(jiān)測到的消防數(shù)據(jù)上傳至云平臺。

超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)由消防管網(wǎng)監(jiān)控主機、末端試水裝置及顯示裝置、消防水池(箱)水位探測器及顯示裝置、消防管網(wǎng)壓力探測及顯示裝置、流量開關(guān)(流量計)及顯示裝置、消防管網(wǎng)設(shè)備采集裝置組成。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以總線形式將消防管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主機、智能末端試水裝置、消防水池(箱)水位探測裝置、流量開關(guān)(流量計)及顯示裝置、消防管網(wǎng)壓力探測裝置及可采集信號蝶閥、壓力開關(guān)、水流指示器等設(shè)備數(shù)據(jù)的采集裝置相連,監(jiān)控數(shù)據(jù)可實時上傳至消防管網(wǎng)監(jiān)控主機。

3 超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)的工作原理及末端監(jiān)控設(shè)計

超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)的工作原理如下:

(1) 消防水池(箱)水位探測器:監(jiān)測被保護消防水池(箱)的水位參數(shù)變化,一般由水位傳感器和信號處理單元組成。

(2) 消防管網(wǎng)壓力探測器:監(jiān)測被保護消火栓或消防管路的壓力參數(shù)變化,一般由壓力傳感器和信號處理單元組成?？梢赃h(yuǎn)程監(jiān)測消火栓,栓口動壓力不應(yīng)大于0.50 MPa。當(dāng)大于0.50 MPa時,核查減壓裝置減壓情況。對于高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8 m的民用建筑等場所而言,消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35 MPa,消防水槍充實水柱應(yīng)按13 m計算。其他場所的消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.25 MPa,消防水槍充實水柱應(yīng)按10 m計算。此外,液壓探測器可探測建筑每層配水管入口處壓力是否不大于0.4 MPa。

(3) 消防給水監(jiān)控模塊:接收水流指示器、信號閥、壓力開關(guān)和消防給水設(shè)備的動作信號,并將信號傳送至消防給水系統(tǒng)控制器。

(4) 智能末端試水裝置(電動型):由電動閥、壓力傳感器、試水噴嘴、控制及顯示單元組成,可以由控制及顯示單元顯示當(dāng)前管道上的靜態(tài)壓力值,確認(rèn)是否不超過1.2 MPa。該裝置還可以遠(yuǎn)程打開電動閥,顯示管道上的動態(tài)壓力值和流量值,以確認(rèn)末端動態(tài)壓力值不小于0.05 MPa,再將這些信息傳送到消防控制室的自動末端試水系統(tǒng)主機屏幕,可準(zhǔn)確掌握當(dāng)前閥門的開閉狀態(tài)。

(5) 末端試水裝置(手動型):由試水閥、壓力表、試水噴嘴組成,需要物業(yè)人員到末端試水裝置處手動打開閥門,并使用對講機或電話聯(lián)系消防控制室,確定報警閥組、水流指示器、壓力開關(guān)、水泵起動等是否正常。在超高層等大型公建項目中,末端試水裝置分布較散,數(shù)量較多,安裝位置大多比較隱蔽;不易被發(fā)現(xiàn),給每季度的消防水系統(tǒng)檢驗工作帶來很大難度。發(fā)生火災(zāi)時,滅火工作存在巨大隱患。因此消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)全部應(yīng)采用智能末端試水裝置(電動型)。

消防泵房數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖如圖1所示。高位水箱數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖如圖2所示。消防給水立管數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計如圖3所示。實驗消火栓數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖如圖4所示。報警閥數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖如圖5所示。電動型末端試水裝置數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖如圖6所示。

圖1 消防泵房數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

圖2 高位水箱數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

圖3 消防給水立管數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

圖4 實驗消火栓數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

4 超高層建筑消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計

在超高層建筑“晉江普尚國際中心”中設(shè)計了消防給水監(jiān)控子系統(tǒng),通過研究消防管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)動作流程,分析梳理拓?fù)錁?gòu)架,設(shè)計了國內(nèi)第一個超高層建筑的消防給水監(jiān)控子系統(tǒng),建成后將為以后建立建筑物數(shù)據(jù)模型火災(zāi)預(yù)案及推演滅火取水優(yōu)化方案提供數(shù)據(jù)支持。消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計圖如圖7所示。

圖5 報警閥數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

圖6 電動型末端試水裝置數(shù)字化監(jiān)控設(shè)計圖

圖7 消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計圖

消防給水監(jiān)控子系統(tǒng)的優(yōu)點如下:(1) 確保消防水系統(tǒng)24 h處于備戰(zhàn)狀態(tài),做到隨時啟動,隨時滅火;(2) 進行遠(yuǎn)程監(jiān)控,可及時發(fā)現(xiàn)隱患;(3) 可提前發(fā)現(xiàn)消防管網(wǎng)壓力異常,避免更大的財產(chǎn)損失;(4) 便于檢查,所有火警信息控制器一鍵發(fā)現(xiàn)。

GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第13.7.7條已經(jīng)明確:民用建筑內(nèi)的消防水泵不宜設(shè)置自動巡檢裝置,取消了消防巡檢柜。設(shè)計一套消防管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對工程造價的影響大抵與消防巡檢系統(tǒng)相當(dāng),但消防管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在功能上更優(yōu)于消防巡檢系統(tǒng),對于消防管網(wǎng)的安全運行具有很好的替代性。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計了消防給水監(jiān)控子系統(tǒng),并將該系統(tǒng)應(yīng)用在工程項目“晉江普尚國際中心”中,解決了消防設(shè)計注重事后補救卻忽視管網(wǎng)無水或設(shè)備損壞的安全隱患問題,使得超高層建筑的消防系統(tǒng)能在發(fā)生火災(zāi)時,可協(xié)助消防報警系統(tǒng)保證消防管網(wǎng)的安全使用,可有效避免管網(wǎng)無水時導(dǎo)致的人員傷亡及財產(chǎn)損失。