对高层建筑消火栓系统供水方式的

【摘 要】随着国民经济的迅速发展,城市建设突飞猛进,同时城市的人口不断增加,可使用的土地面积不断减少,势必造成都市向高空发展,建筑物越建越高.同时高层建筑发生火灾的可能性也在加大.为此本文就高层建筑消火栓系统供水方式进行了阐述.

【关 键 词】高层建筑；消火栓；给水系统

前言

高层建筑发生火灾具有以下特点:(1)火种多、火势猛、蔓延快,(2)消防扑救困难,(3)人员疏散困难,(4)经济损失大.因此《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)1.0.2规定:高层建筑的防火设计,必须遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理.本条说明高层建筑的消防要立足自救,即主要依靠室内消防设施.

立足于自防自救,高层建筑就必须要有可靠的消防设施,以迅速扑灭初期火灾,不使酿成大火,造成重大经济损失.《高规》7.1.1规定:高层建筑必须设置室内、室外消火栓给水系统.本条是从目前我国经济、技术条件为出发点,强调以设置消火栓系统作为高层民用建筑最基本的灭火设备.由此可见合理的设计消火栓消防给水系统的重要性.

《高规》规定高层建筑消火栓供水系统,当消火栓栓口处的静水压力大于1.0MPa时,应采用分区供水系统.通过分析各种分区供水系统的特点,注意其各自的消防技术要求,从而能更好地在以后的设计中合理运用这些系统,以下就几种分区方式进行探讨.

1并联分区供水方式

并联供水方式是指各分区独立设置消防水箱和消防水泵,并且水泵集中设置在建筑物的底层或地下室,分别向各分区供水.

这种供水方式的优点是:(1)各区是独立运行的给水系统,互不干扰,供水安全可靠,(2)水泵的集中布置便于管理维护,(3)运行动力费用经济.

其缺点是:(1)高区消防水泵的扬程很高,需采用耐高压的消防立管,水泵出水高压管线长.(2)当消防车压力不足时,高区的水泵接合器将失去作用.(3)管材耗用量大,费用增加.而并联供水方式又分为两种,下面就这两种供水方式进行讨论.

1.1并行供水方式

这种方式是指各区均有各自独立的消防水泵、消防水箱及消防管网等设备.

这种方式的显著优点是:适用于两种及两种以上不同功能组建的商住楼、综合楼、写字楼,特别是对今后有不同物业管理公司使用的建筑,以及分二期实施且高、低差较大的建筑工程.

主要缺点是:

1.1.1由于各区都独立,水泵台数较多,泵房所需的面积也较大.

1.1.2各分区消防水箱均需要储存10min的消防水量与生活调节水量,水箱容积较大,占地面积亦较大.

1.1.3当两区分界面的楼层发生火灾时,需同时启动两区的消防泵,相应的供电计算负荷要按相邻两区同时用电来考虑,同时其消防流量将潜在富裕1倍.

1.1.4消防水池容积依据规范以火灾延续时间内的消防用水量计算,两区同时用水,则此时消防实际用水量有可能比规范规定的消防用水量要大,消防水池储水量就不能保证规范规定的火灾延续时间内的消防水量.

1.2多出口水泵供水方式

多出口水泵国外早已运用于高层建筑分区中,国内近年也逐步用于高层建筑分区供水中.多出口水泵的工作原理和普通多级离心泵基本一样,只是普通多级离心泵只有一个出水口,而多出口多级离心泵则是在壳体上、轴的不同位置设有多个出水口,在实际设计中一般只选用两个出口即高压出水口和低压出水口的水泵.水泵工作时,液体由吸水管吸入,顺序地由前一个叶轮压出进入后一个叶轮,每经过一个叶轮,液体的比能就增加一次.所以泵的总扬程是按叶轮级数的增加而增加的.高压出水口设于壳体的末端,流体流经多个工作叶轮而产生高扬程,而低压出水口则与其相反设于壳体的中段,流体仅流经部分叶轮便从出水口流出.高、低压出水口的扬程大小由设计需要而定,但必须是单个工作叶轮的整数倍.工作时多出口水泵多个出水口可同时出水,也可单独出水.流量分布为:吸水口流量Q为第一出水口Q1和第二出水口Q2之和.

根据多出口多级离心泵的工作原理,把它运用于高层建筑消防分区给水系统是合适的,将其高压出水口连接在高区系统管网,低压出水口连接在低区系统管网.这样多出口水泵起到了一泵当作两泵的作用,满足了高层建筑分区消防用水的需要,既减少了变配电设备,又减少了泵房及变配电间的建筑面积,既降低了工程费用,又可满足消防要求.

2串联分区供水方式

随着高层建筑物高度的增加,设计中为避免管道压力过大,减少使用耐高压的消防水泵及管道配件,一般都采用串联供水方式.该系统分区设置水箱和消防水泵,水泵分散布置,自下区抽水供上区用水.各区初期火灾的10min用水由各区水箱供给,此后启动消防泵,消防泵压力满足各区消防给水系统最不利点消火栓所需水压.高区初期火灾由屋顶水箱供水,水压不足的上部几层由增压设备供水,此后由串联消防水泵供水.

串联水泵供水有两种方式,一种为加压泵通过分区管网直接与地下设备层消火栓泵串联,另一种为加压泵通过分区水箱间接与地下设备层消火栓泵串联,启动消防泵的同时开启分区水箱进水管上的电动阀.就这两种方式相比,第二种优于第一种,因为这里的中间水箱除储存初期火灾10min的用水量外,还储存加压泵5min的吸水量,供水安全可靠,同时分区水箱还对下区起减压和稳压作用.

串联供水方式只是在系统供水设施与管道配件难以满足直接供水要求时才采用的一种供水方式.一般只用于超高层建筑,对于普通高层建筑不宜采用.因为串联的级数越多,系统控制就越复杂,安全度也就越低.串联系统各区的消防泵、分区水箱、屋顶水箱等的工作状态都应在消防控制中心显示,并对各种不利状态发出警告信号,供水系统的全部阀门宜采用带启闭信号的监控阀.为确保消防设备的安全及灭火指挥应急、事故处理,串联系统的串联消防泵、分区水箱应设在避难层或机电设备层中,且消防电梯应能到达上述设备层面.

3分区水箱减压供水方式

减压水箱供水方式,该系统分区设置水箱,由地下泵房内消防水泵统一加压,上区供下区用水,利用减压水箱减压供水.

此种方式,火灾初期10min消防用水量,高区由屋顶水箱供给,低区由减压水箱供给,减压水箱容积根据《高规》第7.4.7.3条,并联给水方式的分区消防水箱容量应与高位消防水箱相同.正常消防后,由设在地下设备层的消防泵供水,其中低区用水由减压水箱减压,在水箱进水管上设置电动阀和液位控制阀,电动阀与消火栓泵联锁.

减压水箱供水方式省去了一套低区消防泵,因而只有一套高区消防泵,较好地解决了消防给水分区分界面楼层发生火灾时的消防给水问题,且供电负荷不会增加,高、低区消火栓系统又可同时供水.此种方式减少了水泵房及与水泵相关的配电实施,从而减少了一次性投资,设备与管道简单,造价低,且设备布置较集中,维护管理也较方便.但这种方式也有其不足之处:(1)减压水箱是静压水箱,为保证室内消火栓出水压力,其重力供水高差应大于24.5m,另外减压水箱设置高度还应结合生活给水系统分区最不利点的最小静水压有7～10m的要求,这样则很难找到理想的设置位置.(2)减压水箱消防进水管上的电动阀、液位控制阀常年不动作,易产生故障,且增加了系统联动控制的复杂性.(3)水箱占地面积较大,中间水箱水质难以保证且较易漏水,能源消耗较大.

4减压阀分区减压供水方式

减压阀供水方式是指多个分区采用一组屋顶水箱、消防泵,通过安装在管道上的减压阀向各分区供水.减压阀供水的最大优点是可减少一组消防泵、分区水箱,不占楼层房间面积,重叠管路少.因为无论是并联、串联或设减压水箱的供水系统,都存在水泵、水箱和设备过多,管路重叠较多,占用建筑面积大等缺陷,特别是对于中间不设管道层的高层或超高层建筑来说,中间水箱要占主体建筑中的宝贵面积,既给建筑设计造成困难又给房地产开发商造成一定的经济负担.另外减压阀供水方式还避免了水箱水的二次污染问题,改善水质缓解了水箱进水的水流噪声,改善环境条件,解决了水箱浮球阀关闭不严而造成的水量流失问题.因此采用减压阀来实现分区供水,就可以克服上述缺陷,为最佳分区方式.

减压阀供水方式的关键设备是减压阀,所以应将其作为主要的消防设备来认真对待,严格管理,定期保养和维护.根据《高规》规定,输水干管不应少于两条与环状消防供水管网连接,且当其中一条发生故障时,其余引入管仍能保证消防用水量和水压的要求.所以减压阀应以两个以上并联工作,当其中一个检修时,其余管道应仍能保证全部消防水量.由于减压阀前应设过滤器,而目前Y型过滤器只允许水流水平流动或自上而动,因此在向上流及有可能向上流的管道上不应设置减压阀.

消火栓给水系统中应用的减压阀要求能减动压和静压.主要有弹簧式减压阀、比例式减压阀和可调节(恒压)减压阀三种类型.从结构型式上可分为隔膜和活塞两种类型.尽管形式不同,但是其作用原理均相同,即作用在隔膜或活塞上的力等于零.在高层消防给水系统中,主要选用的是比例式减压阀.比例式减压阀的阀前、阀后的压力呈一个固定的不变比值.其特点是结构简单、阀体体积小、工作稳定、密封性能好、安装维护方便、使用寿命长,最大的优点是减压而不减流量.比例式减压阀的减压比是指在水流静止状态下,减压阀进口端与出口端的压力之比,当水流动时出口端的实际压力比静水时压力略有降低.

当采用减压阀供水方式时,分区不宜设置太多,并且不宜采用串联分区减压方式.这主要是因为在系统计算中,下区的起点压力是由上区的出水压力、水头损失与高差所决定的,而且它们之间是相互影响的.因此当串联数较多时,其供水可靠性较差,当其中一组出现故障时将会产生放大作用,从而影响整个系统的运行.

5结语

通过以上几种供水方式的综合分析比较,在超高层建筑中,宜采用串联供水方式,在普通高层建筑中不宜采用串联供水方式,而应采用其它形式的供水方式.减压阀减压方式,具有管网系统简单,水泵少,泵房及其配电间面积小,一次投资省等优点,应为首选的一种供水方式.在设计中,应结合建筑物的功能特点,分析比较,选择一种合适的供水方式.