建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計的探析

江曉耀

廣州建筑產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司 廣東 廣州 510000

引言

建筑物根據(jù)不同建筑的用途，火災(zāi)的危險性，火災(zāi)的特性，以及環(huán)境條件和重要性等因素綜合考慮確定消防給水、消防設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計，使其既符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，確保消防系統(tǒng)及設(shè)施安全可靠，又同時不影響功能需求、建筑設(shè)計、裝修的效果。消防給水系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量，對保證整個建筑消防的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的現(xiàn)實意義，因此需通過確保消防給水系統(tǒng)設(shè)計，充分的發(fā)揮消防給水系統(tǒng)在不同建筑中的作用。

1 工程概況

國際花城四期四區(qū)項目，分兩個階段設(shè)計，同步施工驗收。第一階段包含1～6#住宅及相應(yīng)的地下室。1#、2#、5#、6#住宅地上32層，首層架空，其余樓層均為住宅，建筑高度為94.90m，按一類高層住宅設(shè)計；3#、4#住宅地上26層，首層架空，其余樓層均為住宅，建筑高度為77.50m，按一類高層住宅設(shè)計；地下一層為帶設(shè)備用房的汽車庫，且局部為人防。第二階段包括7-12#住宅、13-14#商業(yè)及相應(yīng)的地下室。7-12#住宅地上32層，首層架空，其余樓層均為住宅，建筑高度為94.90m，按一類高層住宅設(shè)計；13～14#商業(yè)為單層獨立商業(yè)，建筑高度為6.20m，按單層公共建筑設(shè)計。

2 消防用水量

項目的消防設(shè)計范圍包括：建筑紅線以內(nèi)的室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)等，消防用水量經(jīng)計算后按最大用水部位即車庫的選用，最大水量如表1。表中按以下參數(shù)計算：室外消火栓流量為20L/s，室內(nèi)消火栓流量為10L/s，消火栓火災(zāi)時間2h，自動噴淋流量為75L/s，火災(zāi)時間1.5h。

表1 消防用水量（m3）

室外消防由市政壓力直接供水，室內(nèi)消防由消防水池供水。項目消防給水系統(tǒng)中的管網(wǎng)，室外消火栓系統(tǒng)按25L/s設(shè)計，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)按20L/s設(shè)計。

3 室外消火栓系統(tǒng)

室外消火栓系統(tǒng)按市政供水采用，在四期一區(qū)北側(cè)市政管網(wǎng)引入一條DN200管，東南側(cè)環(huán)鎮(zhèn)北路市政管引入一條DN300供水管，滿足兩路水源要求。由上述引入管上分別引入一條DN200管作為本項目的消防水源，沿車庫內(nèi)上方敷設(shè)DN200室外消防環(huán)管。由于市政供水穩(wěn)定，本工程室外消火栓系統(tǒng)設(shè)置成獨立的室外消防給水系統(tǒng)，充分利用管網(wǎng)水壓，消防水池未需儲存室外的消防水量，可減少消防水池容積，且市政直供未受水池水量影響，能有效持續(xù)提供室外的消防用水，增強(qiáng)滅火性能，同時無須設(shè)置室外消防取水口、室外消防水泵及穩(wěn)壓措施，降低室外消防系統(tǒng)的復(fù)雜性，總體也降低造價，提升了安全性。本項目室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計時要注意以下幾個問題。首先，室外消火栓供水管網(wǎng)按不小于0.14MPa運行工作壓力設(shè)計，火災(zāi)時每個室外消火栓的自由水壓按不小于0.10MPa設(shè)計。從不同主道的市政給水管網(wǎng)接入2根引入管，并接至室外消火栓系統(tǒng)的環(huán)狀消防管網(wǎng)，且任一條斷流時，剩余的引入管仍可滿足系統(tǒng)消防設(shè)計流量，同時消防給水管道的直徑須根據(jù)流量，流速及壓力按標(biāo)準(zhǔn)計算確定，但不小于DN100。消防給水管道按每段內(nèi)連接不大于5個室外消火栓原則設(shè)置閥門，并將管網(wǎng)分成多個獨立管段。當(dāng)然，室外消火栓需圍繞建筑布置均勻，且不集中于建筑的一側(cè)布置，當(dāng)有建筑的消防撲救面時，在其一側(cè)布置至少2個室外消火栓，同時室外消火栓應(yīng)設(shè)置在不易機(jī)械撞擊的地方或采取防撞防護(hù)措施。建筑小區(qū)一般在住宅下方設(shè)有大底盤車庫，車庫頂板上方覆土深度約1.5m，部分設(shè)計將室外消火栓管網(wǎng)敷設(shè)在該覆土區(qū)域，這種敷設(shè)方式并不與規(guī)范沖突，設(shè)計可以按照埋地消防管道的設(shè)計要求，選擇耐腐蝕管材及相應(yīng)接口方式。

4 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)按臨時高壓消防給水系統(tǒng)設(shè)計，分高低兩區(qū)，1層以下（含1層）為低區(qū)，由消防泵組減壓后供水，首層以上為高區(qū)，由消火栓泵組直接供水。項目室內(nèi)消火栓系統(tǒng)包括消防水池、室內(nèi)消火栓、給水管網(wǎng)、消防水泵組、供重力穩(wěn)壓的高位消防水箱、水泵接合器和控制系統(tǒng)等組成。消防水泵房設(shè)于地下一層，消防水池有效容積不小于477m3。高位水箱設(shè)于1＃樓頂，水箱有效容積為18m3。消防水池安裝液位計，滿足就地明顯讀取水位信息，同時設(shè)計液位傳感器，并把消防水池水位信息向消防控制室傳輸，方便相關(guān)工作人員對水位實時掌握及響應(yīng)。消防水池設(shè)置最高報警水位和最低報警水位，同時設(shè)置自動向消防控制中心報警的水位（一般低于設(shè)計最高水位的50～100mm）。室內(nèi)消火栓采用2臺立式離心泵，一用一備，泵組設(shè)2條單獨的吸水管伸入消防水池的吸水槽內(nèi)，吸水管喇叭口低于消防水池最低水位1.8m，水泵出水口低于最低有效水位，滿足自灌吸水，且水泵進(jìn)口段采用偏心異徑管，避免形成氣囊。消防水泵組出水接入泵房內(nèi)單獨的高區(qū)室內(nèi)消火栓環(huán)管，環(huán)管上設(shè)計水錘消除器，泄壓閥等裝置，同時由該高區(qū)環(huán)管設(shè)2根輸水主管向車庫內(nèi)的高區(qū)室內(nèi)消火栓環(huán)狀管網(wǎng)供水，每根輸水管按供應(yīng)20L/s的流量設(shè)計。此外，泵房內(nèi)的高區(qū)室內(nèi)消火栓給水環(huán)管另設(shè)2根輸水主管，并經(jīng)減壓閥組減壓后與車庫內(nèi)的低區(qū)室內(nèi)消火栓環(huán)狀供水主管相連接，當(dāng)任1根輸水主管檢修時，其余輸水主管應(yīng)仍能提供20L/s的流量。泵房內(nèi)設(shè)置減壓閥組時，每條輸水管設(shè)置并聯(lián)的2組減壓閥組，每組減壓閥組設(shè)置閘閥、過濾器、前后自帶壓力表的減壓閥、閘閥、安全閥，同時設(shè)置流量測試接口。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)真正實現(xiàn)高效率的初期控火，主要是對其消火栓中的“充實水柱”是否真正達(dá)到著火點的參數(shù)來進(jìn)行判斷[1]。室內(nèi)消火栓中，由于塔樓為高層住宅，則按栓口動壓≥0.35MPa，且水槍充實水柱≥13m計，而車庫內(nèi)的消火栓，栓口動壓按≥0.25MPa、水槍充實水柱≥10m即可。各層中消火栓栓口出水動壓力大于0.5MPa時設(shè)置減壓孔板，減壓后出口壓力不得小于0.35MPa。減壓孔板只能減動壓，是利用水流經(jīng)過孔板時產(chǎn)生的局部阻力，實現(xiàn)減壓的一種構(gòu)造簡單、價格低的減壓裝置。由于減壓孔板水損計算較為簡便，所需的安裝尺寸也較小且便于安裝，因此，在消防給水工程配水管道上，減動壓通常采用的是減壓孔板[2]。

5 自動噴水滅火系統(tǒng)

地下室除了不適合用水撲救的部位外，均按中危險II級布置自動噴水。自動噴水采用帶濕式報警閥的系統(tǒng)，也是采用帶高位水箱及穩(wěn)壓的臨時高壓給水系統(tǒng)。項目中報警閥組設(shè)置于給排水專用的設(shè)備房間內(nèi)，設(shè)計中報警閥組控制的最多的灑水噴頭數(shù)為756只，滿足要求，連接報警閥進(jìn)出口的控制閥采用信號閘閥，報警閥組前并聯(lián)設(shè)計為環(huán)狀給水管道，且環(huán)狀供水管道由泵房的噴淋泵組設(shè)置的兩條輸水干管接入。每個報警閥組僅供水服務(wù)于地下室，其最高與最低位置均在車庫內(nèi)的灑水噴頭高程差不大于2m，滿足不大于50m的要求。報警閥組中的水力警鈴要求工作壓力≥0.05MPa，其位置設(shè)置于專用給排水設(shè)備間靠近公共通道的外墻上，且通過DN20的管道與報警閥連接，連接管最長為10m，滿足不大于20m的標(biāo)準(zhǔn)。專用給排水設(shè)備間內(nèi)設(shè)置專用排水溝及專用排水管，排至附近車庫集水井，以滿足試水或者拆卸維護(hù)時等情況的排水要求。自動噴水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計為共用梯屋面高位消防水箱，能滿足系統(tǒng)初期用水及穩(wěn)壓要求。由于項目中高位水箱設(shè)置于高層建筑梯屋面上，而僅在車庫內(nèi)設(shè)置噴淋，屋面與車庫高差將近100m，噴淋系統(tǒng)靜壓較大，故在穩(wěn)壓管接入報警閥組前環(huán)管時設(shè)置2組并聯(lián)的減壓閥組，閥后壓力為0.50Mpa，滿足系統(tǒng)穩(wěn)壓要求。每組減壓閥組組成與消火栓中相同，其中過濾器采用孔網(wǎng)直徑大于5目/cm2的、銅質(zhì)的、過流面積為管道截面積4倍的Y型過濾器，而采取的減壓閥為要求不氣堵不氣阻的帶鎖定閥位的比例式減壓閥。系統(tǒng)中，1個防火分區(qū)設(shè)置1個信號閥及1個水流指示器，同時每個防火分區(qū)系統(tǒng)最不利點設(shè)DN25試水閥（報警閥組最不利時為末端試水裝置）。末端試水裝置設(shè)置試水閥、壓力表以及流量系數(shù)為80的試水接頭，并自由出流至漏斗排入排水管道，最終排至車庫集水井。

6 消防水泵控制

在平時，消防水泵設(shè)計為自動啟泵狀態(tài)，提高消防給水的可靠性和滅火的成功率。消防水泵應(yīng)由專業(yè)的工作人員結(jié)合滅火情況確定停泵。設(shè)置自動停泵控制，這樣可能造成火災(zāi)撲救的失敗或挫折，對于仍在現(xiàn)場撲救的人員而言，突然自動停泵更會帶來不可預(yù)估的危險，因此不能設(shè)置消防自動停泵。消防泵的啟動應(yīng)有自動啟動、泵房和專用線路連接的控制室內(nèi)手動啟泵兩種方式。

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的消防泵利用消防水泵出水總管上壓力開關(guān)、天面消防水箱出口流量開關(guān)自動控制啟動。設(shè)置高位消防水箱穩(wěn)壓但不設(shè)穩(wěn)壓泵的臨時高壓室內(nèi)消火栓系統(tǒng)中，尤其是高低區(qū)共用高位消防水箱的低區(qū)系統(tǒng)，0.07～0.10Mpa的壓力差值較大，當(dāng)高位水箱中的水用掉一半，壓力開關(guān)的壓力值也只下降約0.01MPA，但達(dá)到這個下降值的時間卻是漫長的，是無法接受的?？梢?，這類系統(tǒng)單獨靠水泵出水管上的壓力開關(guān)自動啟泵是困難的，因為高位水箱水位下降緩慢，從而出水管的壓力開關(guān)中的壓力值也下降緩慢，導(dǎo)致壓力開關(guān)遲遲不能發(fā)出啟泵信號。對此，高位消防水箱穩(wěn)壓的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，消防水泵必須還要有更可靠的自動啟泵控制器件，這就是流量開關(guān)（高位水箱的出水管設(shè)置），流量開關(guān)啟泵流量初始設(shè)置1.33L/s，大于系統(tǒng)泄漏量。

自動噴水滅火的系統(tǒng)利用消防水泵出水總管上壓力開關(guān)、天面高位水箱的出口流量開關(guān)自動控制啟動外，同時另設(shè)置也由報警閥組中壓力開關(guān)等其他設(shè)計信號能直接有效自動啟動水泵。自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置流量開關(guān)啟泵，在有些情況下會對系統(tǒng)造成負(fù)面效果[3]。自動噴水滅火系統(tǒng)加設(shè)流量開關(guān)啟泵，出發(fā)點為增加一個啟泵控制，啟泵會更加安全和可靠，但同時應(yīng)該認(rèn)識到，不能僅僅設(shè)置靠流量開關(guān)啟泵。第一，這樣的控制有可能不會及時啟泵，如一個噴頭動作時流量開關(guān)未必會動作、發(fā)出啟泵信號，不像報警閥那樣一個噴頭動作后其壓力開關(guān)必須動作發(fā)出啟泵指令。對此，自動噴水滅火系統(tǒng)的水泵不可僅設(shè)流量開關(guān)自動開啟，必須還要有更可靠的能及時啟泵的控制器件，比如壓力開關(guān)進(jìn)行啟泵。第二，流量開關(guān)有可能會誤啟水泵，即沒有火災(zāi)、噴頭沒有動作情況下啟動水泵。上述2種情況取決于自動噴水滅火系統(tǒng)實際運行時一個噴頭動作時實際管網(wǎng)流量與初始流量開關(guān)設(shè)定值差值關(guān)系，所以實際運行時流量開關(guān)設(shè)定值還需根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)實際運行情況合理調(diào)試設(shè)定。

7 結(jié)束語

建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)建筑功能復(fù)雜、人員較密集、火災(zāi)撲救有一定難度等特點，結(jié)合自動噴水滅火系統(tǒng)能在早期有效撲滅起火點、具有滅火成功率高的優(yōu)勢，結(jié)合室外消火栓系統(tǒng)同室內(nèi)消火栓系統(tǒng)是消防隊員和建筑物內(nèi)人員進(jìn)行滅火的重要消防設(shè)施，以及其對提高滅火成功率、保障財產(chǎn)及生命安全的重要性，要充分考慮和確保消防給水系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量，確保系統(tǒng)的供水能力和安全可靠，并根據(jù)不同場所確定滅火系統(tǒng)的選擇，合理劃分消防給水各系統(tǒng)分區(qū)及各自控制系統(tǒng)，不能因為經(jīng)濟(jì)或美觀等原因影響消防給水系統(tǒng)的安全可靠性。