建筑內(nèi)各種裝飾、陳設(shè)復(fù)雜，各種霓虹藝術(shù)燈光效果要求高，人員密度大，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，事故后果影響面寬，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)必須安全有效可靠。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)，并與地方消防主管部門協(xié)調(diào)，確定在該建筑室內(nèi)設(shè)消火栓消防給水系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。由于建筑功能要求及周圍環(huán)境條件限...

• 消防

• 系統(tǒng)

• 消火栓

• 室外

詳細(xì)內(nèi)容：

中圖分類號(hào)：TU991.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1000-4602(2001)05-0050-04

1　工程概況

金寶塔工程是昆明金寶山藝術(shù)陵園項(xiàng)目的一部分，位于昆明西山腳下毗鄰滇池，處于整個(gè)開發(fā)區(qū)的最高處。該建筑首層面積為1 317m2，頂層面積為335m2，建筑高度為50.38 m，共11層，為框剪結(jié)構(gòu)體系，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為一類一級(jí)。該建筑主要用于存放逝者骨灰、舉行悼念活動(dòng)、進(jìn)行宗教活動(dòng)等。建筑內(nèi)各種裝飾、陳設(shè)復(fù)雜，各種霓虹藝術(shù)燈光效果要求高，人員密度大，火災(zāi)危險(xiǎn)性大，事故后果影響面寬，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)必須安全有效可靠。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)，并與地方消防主管部門協(xié)調(diào)，確定在該建筑室內(nèi)設(shè)消火栓消防給水系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。由于建筑功能要求及周圍環(huán)境條件限制，水池、泵房置于室外(距建筑超過150 m)，水池不能作為供消防車取水的水池，特別是該工程不具備室外市政供水條件，需設(shè)置室外消防管網(wǎng)。考慮到轄區(qū)消防車能在10 min內(nèi)到達(dá)，室外消防管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)。

2　水源

該建筑消防給水水源為地下水，通過深井泵提升至鋼筋混凝土貯水池(室外地上設(shè)置)，利用地形高差，滿足消防水泵自灌吸水要求。鑒于地下水水位、水量的變化性及深井泵各種故障的可能性，在設(shè)計(jì)水池容量時(shí)，不考慮水池在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充水量更合適。由于該建筑室外無市政供水管網(wǎng)，不能提供室外消防用水量，水池消防用水有效容量按火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)室內(nèi)、外消防用水總量考慮。

室內(nèi)、外消防用水量如何確定是首先必須解決的問題。由于該建筑的功能類型及消防用水量標(biāo)準(zhǔn)在《高規(guī)》第7.2.2條中未包括，通過對(duì)其使用功能特點(diǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性、樓層情況、室外環(huán)境狀況等方面分析，最后確定該建筑消火栓消防用水量：室內(nèi)為30 L/s、室外為20 L/s，自動(dòng)噴水滅火消防用水量為26 L/s；火災(zāi)延續(xù)時(shí)間：消火栓系統(tǒng)為3 h，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為1 h。由此定出水池消防用水有效容積為633.6m3，為便于檢修時(shí)可獨(dú)立工作、分別泄空，水池分兩格設(shè)置。因水池為生活、消防共用水池，通過設(shè)置虹吸破壞管確保消防用水不被它用并滿足規(guī)范要求。

3　室外消防給水系統(tǒng)

該建筑的室外消防給水系統(tǒng)由水源、供水設(shè)施、供水管網(wǎng)、室外消火栓等部分組成。

3.1管網(wǎng)及供水設(shè)備

根據(jù)《高規(guī)》要求，室外給水管網(wǎng)沿消防車道繞建筑環(huán)狀布置，《高規(guī)》第7.3.6條指出：“在該范圍內(nèi)的市政消火栓可計(jì)入室外消火栓的數(shù)量”，故設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)此理解為室外消防給水系統(tǒng)可參照市政給水管網(wǎng)情況設(shè)置。根據(jù)地方消防主管部門意見，該建筑的室外消防供水管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)，生活、消防共用。管網(wǎng)消防功能主要體現(xiàn)在保證消防時(shí)所需水量，而消防時(shí)所需水壓由消防車從室外消火栓取水加壓實(shí)現(xiàn)，管網(wǎng)最不利點(diǎn)室外消火栓處自由水壓按0.10 MPa考慮。

室外消防給水系統(tǒng)采用水泵機(jī)組變頻調(diào)速運(yùn)行，通過壓力傳感信號(hào)控制水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)。設(shè)備包括三臺(tái)主泵(二用一備)，一臺(tái)穩(wěn)壓泵和一個(gè)氣壓罐。隨著設(shè)備開始運(yùn)行，二臺(tái)主泵和穩(wěn)壓泵向管網(wǎng)和氣壓罐充水，當(dāng)穩(wěn)壓罐壓力達(dá)到上限值時(shí)，設(shè)備停止運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)流量很小(如微小滲漏)或零流量時(shí)，設(shè)備切換到由氣壓罐供水，維持管網(wǎng)壓力，當(dāng)氣壓罐壓力降至下限值時(shí)，穩(wěn)壓泵隨即啟動(dòng)向管網(wǎng)加壓供水。隨著消防車從室外消火栓取水，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步降低，當(dāng)氣壓罐壓力降至主泵啟動(dòng)設(shè)定值，一號(hào)主泵啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速運(yùn)行，之后隨著消防流量增大到一定程度，依次實(shí)現(xiàn)二號(hào)主泵的變頻運(yùn)行以及二臺(tái)主泵各自向工頻自動(dòng)切換。

3.2室外消火栓

合理確定室外消火栓數(shù)量是確保室外消防給水系統(tǒng)功能的一個(gè)重要方面，對(duì)照規(guī)范時(shí)發(fā)現(xiàn)，《高規(guī)》條文規(guī)定和條文說明不太一致。按照《高規(guī)》第7.3.6條，室外消火栓數(shù)量按室外消火栓用水量確定。而條文說明中指出，室外消火栓數(shù)量應(yīng)保證供應(yīng)室外、室內(nèi)兩部分需要的滅火用水量。對(duì)此，設(shè)計(jì)作了如下考慮：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如果室內(nèi)消防系統(tǒng)水泵出現(xiàn)故障不能供應(yīng)室內(nèi)消防用水時(shí)，室外消火栓供水增補(bǔ)室內(nèi)用水量的不足，室外消火栓的數(shù)量按保證供應(yīng)室內(nèi)、外兩部分消防用水量考慮更合適。該建筑室內(nèi)、外兩部分消防用水總量為50 L/s，因每個(gè)室外消火栓負(fù)責(zé)用水量為10～15 L/s，故采用4個(gè)室外地上式消火栓。

4　室內(nèi)消防給水系統(tǒng)

4.1水泵接合器

水泵接合器的目的是應(yīng)急備用，當(dāng)系統(tǒng)消防水量不足，或消防水泵檢修、停電、發(fā)生故障時(shí)，需要利用消防車通過水泵接合器送水至室內(nèi)管網(wǎng)。因一個(gè)水泵接合器的負(fù)荷流量為10～15 L/s，對(duì)于室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)采用兩套地上式水泵接合器，對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)也采用兩套地上式水泵接合器。

4.2屋頂消防水箱

該建筑采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，需設(shè)屋頂消防水箱以供初期火災(zāi)的消防用水量。

①方案分析

該建筑頂部有一閣樓，正好放置屋頂水箱。由于古典建筑的各種構(gòu)造限制較多，水箱布置時(shí)其幾何形式存在這樣的特點(diǎn)：水箱平面尺寸大則高度尺寸小，高度尺寸大則平面尺寸小。試定水箱尺寸時(shí)發(fā)現(xiàn)，水箱高度H太大或太小，水箱體積V都不能滿足要求，此外水位控制對(duì)水箱高度還有要求。這就需要弄清楚，是不是閣樓本身不能滿足要求?怎樣進(jìn)行優(yōu)化而使水箱既能最大限度地適應(yīng)特定空間，又能滿足水箱容積要求和水位控制對(duì)其高度的要求?

根據(jù)建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)提供的條件，通過聯(lián)立水箱容積關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：就實(shí)際水箱寬度L取值，當(dāng)L小于一定值時(shí)，水箱容積V隨L的增加而增加；當(dāng)L大于一定值時(shí)，V隨L的增加而減小。求極值：L＝7.03 m時(shí)，Vmax＝57.90m3。

因?qū)嶋H水箱容積比Vmax小，綜合水箱邊長(zhǎng)L和高度H的關(guān)系、水箱容積要求、水位控制對(duì)水箱高度的要求、以及水箱底與樓面凈空距離的要求等，通過適當(dāng)調(diào)整水箱邊長(zhǎng)L和高度H，使水箱設(shè)置適應(yīng)了閣樓空間的限制。

②水位控制

屋頂水箱容積為26.2m3，(其中消防貯水容積為18.0m3)。水箱由泵房生活泵提升供水，生活泵一用一備，由水箱液位繼電器控制，根據(jù)設(shè)定的最低水位和最高水位啟、停。最低水位的設(shè)定考慮了兩方面的情況：一是高出消防水位＞100 mm，二是高出部分的水容量＞1 min的最高時(shí)用水量。這樣，既避免了水泵啟動(dòng)到管口出流這段時(shí)間供水的間斷，又防止了水泵啟動(dòng)過于頻繁。生活出水管采用虹吸管形式，位于最高消防水位處，并設(shè)伸出水面的虹吸破壞管，既確保消防用水不被它用，又做到使整個(gè)水箱的貯水流動(dòng)更新。

4.3室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)建筑室內(nèi)消防滅火任務(wù)，按《高規(guī)》要求，該建筑室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)為臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，管網(wǎng)呈立體環(huán)網(wǎng)布置。消防豎管采用DN100管徑，平面環(huán)網(wǎng)管采用DN125管徑，消火栓布置按要求保證同層任何部位有兩個(gè)消火栓充實(shí)水柱同時(shí)達(dá)到。引入管兩條，從該建筑的兩個(gè)不同方向接入。系統(tǒng)組成見圖1。

①消火栓

系統(tǒng)選用SN65消火栓、19 mm的噴嘴水槍、直徑為65 mm、長(zhǎng)度為25 m的麻質(zhì)水龍帶。按最不利消火栓水槍最小流量5 L/s要求計(jì)算，充實(shí)水柱為11.4 m，栓口所需壓力為18.5×104 Pa。為及時(shí)啟動(dòng)消防水泵，以及非消防專業(yè)人員及時(shí)取水槍滅火，室內(nèi)消火栓箱設(shè)遠(yuǎn)程啟泵按鈕，并配自救式小口徑消火栓SN25。

②增壓設(shè)備

由于建筑構(gòu)造的限制，屋頂水箱設(shè)置高度達(dá)不到頂層消火栓水壓要求，系統(tǒng)設(shè)置管道泵補(bǔ)壓，管道泵設(shè)于水箱間，通過遠(yuǎn)傳式壓力表自動(dòng)控制。

在分析作為增壓設(shè)備的管道泵控制壓力時(shí)，注意到了《高規(guī)》所涉及的條文有：第7.2.2條、第7.4.6.2條及第7.4.7.2條。因該建筑最大層高為5.1 m，經(jīng)計(jì)算可看出，只要滿足第7.2.2條中消火栓水槍最小流量的要求，就一定能滿足第7.4.6.2條中關(guān)于＞10 m充實(shí)水柱的規(guī)定。而就第7.4.7.2條來說，因建筑頂部三層消火栓幾何高差為9.0 m，如果按頂層消火栓靜水壓力達(dá)到0.07 MPa考慮，在火災(zāi)初期、消防水泵出流前(包括水泵出現(xiàn)故障不能出流的情況)，建筑頂部可能有三層的消火栓水槍都達(dá)不到最小出流量要求。所以，按靜水壓力是否達(dá)到0.07 MPa作為是否設(shè)置增壓設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)以及以靜水壓力值0.07 MPa作為增壓設(shè)備控制壓力的依據(jù)，對(duì)該建筑消防給水系統(tǒng)的安全性、可靠性都有不利的影響。該建筑消火栓消防給水系統(tǒng)增壓設(shè)備的控制壓力設(shè)定，經(jīng)計(jì)算按滿足最不利消火栓栓口壓力：18.5×104 Pa考慮。

4.4自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在各種不同功能的建筑中都具有很高的控火滅火率。該建筑采用臨時(shí)高壓濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)級(jí)、設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度為6L/(m2•min)、作用面積為200m2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量按計(jì)算取26 L/s。根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《自規(guī)》)，每個(gè)系統(tǒng)控制噴頭范圍不超過800個(gè)。該建筑設(shè)兩個(gè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，報(bào)警閥兩套，集中設(shè)于一層報(bào)警閥間，分別控制一至六層(低區(qū))和七至十層(高區(qū))滅火噴頭，管網(wǎng)布置成枝狀，系統(tǒng)圖見圖2。

①管網(wǎng)水力計(jì)算

為避免噴水的不均勻性影響系統(tǒng)滅火性能，按《自規(guī)》第7.1.1條的作用面積內(nèi)噴水強(qiáng)度要求進(jìn)行水力計(jì)算。最不利噴頭壓按5×104 Pa考慮，則其流量為0.94 L/s。

在包含最不利噴頭的作用面積內(nèi)，管網(wǎng)最小噴水強(qiáng)度的非最不利噴頭是與最不利噴頭鄰近連接的噴頭，其噴水強(qiáng)度計(jì)算如表1。

表1　非最不利噴頭的最小噴水強(qiáng)度計(jì)算 噴頭間距

(m) 管徑

(mm) 沿程阻力損失

(104 Pa) 噴頭壓力

(104 Pa) 噴頭流量

(L/s) 噴水強(qiáng)度

L/(m2•s) 3.0 25 1.16 6.16 1.04 0.116 32 0.25 5.25 0.96 0.107 3.6 25 1.39 6.39 1.06 0.082 32 0.30 5.30 0.97 0.075

由表1可看出：當(dāng)噴頭間距為3.0 m時(shí)，不論與最不利噴頭的連接管管徑是DN25或DN32，非最不利噴頭的最小噴水強(qiáng)度都不會(huì)低于規(guī)定值：6L/(m2•min)，即0.1L/(m2•s)的20%。當(dāng)噴頭間距為3.6 m時(shí)，采用DN32的管與最不利噴頭相連，其最小噴水強(qiáng)度則低于規(guī)定值的20%，達(dá)不到《自規(guī)》要求。

在包含最不利噴頭的作用面積內(nèi)(正方形布置)，具有最大噴水強(qiáng)度的噴頭，按《自規(guī)》第7.1.1條中不超過規(guī)定值20%的要求，其最大噴水強(qiáng)度為0.12L/(m2•s)，所要求的噴頭壓力及最大允許沿程水頭損失計(jì)算如表2。

表2 最大噴水強(qiáng)度噴頭的壓力要求

噴頭間距

(m) 噴頭流量

(L/s) 噴頭壓力

(104 Pa) 允許沿程阻力損失

(104 Pa) 3.0 1.08 6.61 1.61 3.6 1.56 13.80 8.80

由表2可看出：作用面積內(nèi)要達(dá)到噴頭最大噴水強(qiáng)度不大于《自規(guī)》要求范圍，則須調(diào)整管徑，以控制噴頭與最不利噴頭間的水頭損失。當(dāng)噴頭間距為3.0 m時(shí)，水頭損失須控制在1.61×104 Pa之內(nèi)；當(dāng)噴頭間距為3.6 m時(shí)，水頭損失則須控制在8.80×104 Pa之內(nèi)。

②系統(tǒng)組成

為便于監(jiān)控觀察火災(zāi)區(qū)域，每層配水干管設(shè)水流指示器及帶啟閉訊號(hào)的蝶閥，訊號(hào)傳至消防控制室。

每層管網(wǎng)末端設(shè)試水放水閥，便于管網(wǎng)維護(hù)檢修時(shí)管網(wǎng)沖洗放空。管網(wǎng)按要求設(shè)坡向放水閥，放水閥后連接放空管，放空管層層相連，到一層后接至報(bào)警閥室的排水溝，管徑為DN40。

按照《自規(guī)》要求，噴頭公稱動(dòng)作溫度為68 ℃，采用吊頂型玻璃球閉式噴頭。因水箱設(shè)置高度不能滿足高區(qū)系統(tǒng)最不利噴頭水壓要求，系統(tǒng)通過氣壓設(shè)備增壓，增壓泵揚(yáng)程按滿足高區(qū)最不利噴頭壓力：10×104 Pa要求設(shè)定，通過電節(jié)點(diǎn)壓力表自動(dòng)控制增壓泵的啟動(dòng)與停止。

5 結(jié)語

非常規(guī)條件下高層建筑消防環(huán)境相對(duì)較差，消防受制約因素多而復(fù)雜，其消防給水設(shè)計(jì)需要特別引起重視。

①合理、正確地分析確定消防水源、消防用水量以及設(shè)置相應(yīng)設(shè)施是首先必須解決的問題，設(shè)計(jì)中需要針對(duì)實(shí)際情況對(duì)規(guī)范及其條文說明進(jìn)行深入的理解、分析，確保系統(tǒng)安全、有效、可靠。

②從目前國情和實(shí)際效果看，消防車仍是滅火的重要手段。鑒于非常規(guī)條件下的消防實(shí)際，室外消火栓設(shè)置按滿足室內(nèi)、外消防用水量考慮可能更合適。

③對(duì)于建筑構(gòu)造等因素造成的限制，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行方案的可行性分析與優(yōu)化是十分必要的。