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消防学术:消防给水设计若干问题的启示
非飞霏
2018年07月09日 15:05:29
只看楼主

     引言:建筑的消防安全至关重要,对此不管是建筑的设计者还是建筑设计防火审核人员(包括设计单位的审查人及施工图审查机构人员),认识是高度一致的;虽然消防系统是为建筑服务的重要配套系统,但消防设计仅是建筑设计中的一部分,若无重大火灾隐患不可“为消防而消防”,否则在增大不必要投入的同时甚至产生某些不利影响。建筑消防给水系统设计作为建筑消防设计的一部分,需要建筑专业的配合,以保证建筑专业的功能、效果的充分实现。

     引言:建筑的消防安全至关重要,对此不管是建筑的设计者还是建筑设计防火审核人员(包括设计单位的审查人及施工图审查机构人员),认识是高度一致的;虽然消防系统是为建筑服务的重要配套系统,但消防设计仅是建筑设计中的一部分,若无重大火灾隐患不可“为消防而消防”,否则在增大不必要投入的同时甚至产生某些不利影响。建筑消防给水系统设计作为建筑消防设计的一部分,需要建筑专业的配合,以保证建筑专业的功能、效果的充分实现。

     近年来一种难以名状的“高标准、严要求”在无限地蔓延,使设计难度在不断地增加,建设费用在不断地提高,而实际效果却没有本质的提升。笔者认为,这种现象应适时适量地予以制止,现以两个消防给水设计实例说明之。

屋顶消防水箱出水管管径之确定

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图1  高位水箱示意图


      国标GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》(以下简称《消规》)第5.2.6条规定:高位消防水箱出水管管径应满足消防给水设计流量的出水要求,且不应小于DN100;但是这里所说的设计流量是多少,并不明确,部分审核人员及设计人员认为应该按《消规》第3.5.2条确定,由此以来仅供室内消火栓使用的屋顶水箱出水管,最大出水量就要达到40L/s,这样出水管直径就要为φ200、φ250,甚至更大。这与通常所设计的φ100、φ150消火栓竖管及顶层水平其联络管不匹配,而且也没有任何意义,这是因为:  


(1)消防水箱的主要作用是供给建筑初起火灾时的消防用水,这一时段基本为10~15分钟。对于在此时段内的消防用水量尽管《消规》未进行明确的规定,但笔者认为,按《消规》第3.5.2条进行设计并不恰当。首先,对于建筑物的使用者,根本不可能在这么短的时间组织人员使用两支以上的室内消火栓进行火灾扑救。另外,在《消规》第9.2.3条条文说明关于消防电梯井排水的说明中指出,“消防队到达以前建筑物内的水枪使用按最大 2股水柱考虑……”


(2)两支标准DN65毫米的室内消火栓出水量可按5.0L/S计算。实际上,两支19毫米的标准水枪的出水量,在《消规》规定的一类高层民用建筑屋顶水箱的压力为1.0MPa下,每支水枪的出水流量也就是4.0L/s左右。


(3)实际工程中,屋顶水箱下部还设置有稳压泵,气压水罐及阀门等,但这些都不会使初期消防水量增加,反而会由于稳压泵流量的限制,会使水量减少。

综上所述,笔者认为消防水箱下部的出水管管径,选择φ100、φ150并综合室内消火栓管网的设计最后确定,是比较合适的。


消防水池与消防水泵之自灌式吸水

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图2  消防水池最低有效水位示意图

     关于《消规》第4.3.9条,国家建筑标准图集15S909《消防给水及消火栓系统技术规范》给出了两种基本方式。对于右侧的方式是否符合《消规》5.1.12的要求,设计与审查人员争议较大。


     《消规》5.1.12 消防水泵吸水应符合下列规定:消防水泵应采取自灌式吸水;这是消防水泵安装的最基本要求,也是较为可靠的方式。但是规范并没有明确自灌方式的持续时间,如果是全过程都要求自灌(如上图中左图所示),当然是最可靠的。如图2中右图所示,90%以上的水量能保证水泵自灌式吸水要求,只有不到10%的水量处于水泵轴线以下,这主要是考虑建筑底板的完整性,这对于结构、防水、施工等有许多益处,但这样设计是否符合消防要求呢?两派争论非常激烈。笔者认为这符合实际灭火需要,不会因此出现水泵不能正常工作的问题。实际工程中不应为了这一点几乎没有实际意义的心里安慰,让建筑结构承受巨大的负担。具体阐述如下:

(1)标准图中已经表示水泵运转的全过程中,一直处于自灌的条件下,只是后期少量水量不满足该条件;


(2)在水泵连续运转的过程中,是否自灌没有任何意义;如果说按照最长的火灾扑救时间3小时考虑,此时所剩水量不足1/10,最多是半小时的水量;


(3)有人怀疑,此时恰巧有水泵启动(可以是备用泵启动,或主泵在运行过程中因故停泵再启),是否能够保证自灌吸水的要求,其实这种情况下,由于吸水管密封性能较好,吸水管内维持负压条件,吸水管内的水是可以维持较长时间的,实验证明可以维持数天;


(4)通俗讲,大家可以看农村压水机的工作原理与实践,即便是上面敞开口,也可以维持人们挑一担水回家,再返回继续压水的时间。

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图3 农村压水机工作过程示意图

     此外,还可以通过在进水管吸水处增加一个活塞,形成底阀就更保险了(实际上意义并不太大)。关于底阀的漏水率的问题,各厂家都有数据,笔者也进行了大量试验,利用两层楼的自然压力,设置敞开的水箱下部安装底阀,其漏水情况如表1所示,试验装置如图4所示:


表1 不同管径水泵吸水管的底阀漏水情况

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图4  底阀漏水试验装置


     综上所述,通过以上两则示例可以充分表明,一味的强化系统设置标准,只会增加系统运行的复杂性,并不能提高系统运行的可靠性,还会造成造价费用提高,增加其他专业(土建)的设计难度。建筑消防给水设计在满足国家相应标准规范的前提下,应从灭火理论和灭火实际出发,考虑系统实际运行状况,结合工程特点,进行相应的系统设计。

丹青墨雪
2018年07月12日 08:45:17
3楼
好资料,学习了,尤其底阀这个
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llww0217
2018年07月13日 07:39:03
4楼
很好的资料,学习了。
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