論我國民用建筑的消防給水系統

沈衛東

隨著社會與經濟的發展,我國已經建立了以自動噴水滅火系統為主的消防結構體系,自噴系統在火災初期,從探測到噴頭動作儲水滅火,有著發現早、速度快、自動化程度高的優勢,但在火災后期,特別在火災1 h后,未能撲滅火災的情況下,由于建筑內部受到破壞,自噴系統將自行失去滅火功能,該方法被關閉,要保證消火栓系統繼續工作。消火栓系統仍是不可取代的主要消防手段,我國相關制度也規定高層建筑必須設室內、室外消火栓給水系統。其中建筑內部消火栓系統設計目的是滿足室內消火栓消防用水量和水壓,保證系統的安全運行。我國《高層民用建筑設計防火規范》規定室內消防給水應采用高壓或臨時高壓給水系統。本文在此具體探討了當前普遍應用的消火栓系統給水方式。

1 多層建筑消火栓系統的給水方式

多層建筑是指6層塔式或通廊式住宅、超過5層的民用建筑、超過4層的廠房和庫房等多層建筑等。這種建筑的單元式住宅單元每間有分隔墻分隔開,火災不易蔓延,允許成枝狀管網布置,同時允許采用一條進水管。生產、生活和消防合并的給水管道的進水管,應保證生產、生活用水量達到最大時,仍能滿足消防用水量;若為消防專用的進水管,應仍能保證100%的消防用水量。其給水方式可以分為以下幾類。

1.1 無水箱的給水方式

一般用在建筑物不高、室外給水管網的壓力和流量完全能滿足室內最不利點消火栓的設計水壓和流量時。該方法簡單,工程投資省,安裝維護簡單,充分利用室外給水管網水壓,節省能源。

1.2 有水箱的給水方式

有水箱的給水方式常用在市政管網水壓變化較大的居住區,當生活、生產用水量較少時,室外管網壓力較大,能夠向高位水箱補充水量;而當生產、生活用水較大時,室外管網壓力不能保證最不利點消火栓的壓力和流量。該方法充分利用室外管網壓力,節省能源,但是需要設高位水箱,增加結構荷載,占用建筑面積,換來系統運行的可靠性。

1.3 有水泵的給水方式

在室外管網壓力不能滿足消防水壓,又難以設置或不允許設置高位水箱的情況下,可以單設水泵從消防水池吸水加壓。如果允許在室外管網抽水,則可以根據外網壓力減小泵的揚程,節省設備投資。

1.4 有水泵和水箱的室內消火栓給水方式

用在室外管網壓力不能滿足室內消火栓給水系統的水量和水壓要求。此系統相比前兩種形式設備復雜,投資較多。該方法有兩種形式。水泵直接從室外管網吸水,充分利用外網壓力,節省投資;水泵從消防水池吸水,水池、水箱均儲存一定量的消防用水,供水壓力穩定,但能耗大,占用建筑面積大。

1.5 有氣壓的給水方式

室外給水管網壓力經常不足,不宜設高位水箱的建筑,水泵從室外給水管網或水池吸水加壓,利用氣壓水罐儲存和調節流量以及控制水泵運行。該方法供水可靠,水質較好,不需設高位水箱,但水壓波動較大,水泵平均效率低,啟動頻繁,能源消耗量大。

2 高層建筑消火栓系統的給水方式

在高層建筑中,建筑高度不超過50 m的工業與民用建筑物,一旦著火,消防隊使用消防車從室外消火栓取水,通過水泵結合器往室內管網送水,可協助室內撲滅火災。室外供水環網能滿足消防水量的要求、供水主管部門允許直抽的情況下,系統直接從室外供水環網抽水,可充分利用外網的壓力,消防水泵的揚程較低,系統簡單,不設消防水池,節省占地面積,維護管理方便。設計時,以室外供水環網最低進水壓力為設計參數,以室外供水環網的最高供水壓力進行校核。當室外供水環網無法滿足消防的水量要求,或者供水的主管部門不允許直抽時,需設計消防水池儲存消防用水量。當高位水箱的高度無法滿足最不利消火栓的水壓要求時,在高位消防水箱的儲水罐上設增壓泵或氣壓罐。

3 我國建筑消防給水系統的發展

我們知道,在消防給水中,穩定是首要條件。穩高壓給水系統就是能夠保證消防初期的水壓,水量也能得到不同程度的滿足,其特點在于擁有穩壓裝置。穩壓裝置有穩壓泵、氣壓設備、重力水箱,不論何種穩壓裝置,都必須滿足滅火設施所需用的消防用水水壓要求。非火災時,系統靠穩壓裝置的運行補償因管網滲漏而造成的壓降。火災時,前兩者啟動消防泵滿足系統的水量和水壓;后者啟動消防泵給水系統補充水量。它與高壓給水系統的不同是需要設置消防水泵,與臨時高壓給水系統的不同是因設穩壓裝置能保證火災初期的壓力和若干流量。但是由于穩高壓給水系統的特點,并且隨著社會的發展和工業水平的不斷進步,這種系統將越來越被廣泛的使用,成為給水的主要方式之一。

3.1 有穩壓泵的穩高壓給水方式

有穩壓泵的穩高壓給水方式是指在非火災時期的消防用水水壓靠穩壓泵運行來保證。穩壓泵的揚程應滿足最不利點處滅火設施水壓要求,穩壓泵的流量應大于管網漏失水量。消防主泵為柴油泵或有柴油發電機供電的電動泵,以保證在停電時運行正常,另一臺電動消防泵為備用泵,并可根據火場要求作為柴油消防主泵的補充泵,在設計中應盡量選用流量—揚程曲線平緩的消防水泵,以利于備用泵與主泵并聯運行。消防泵的流量和揚程應滿足室外消防用水、室內消火栓用水以及噴淋系統消防用水及其他消防用水的同時使用。穩壓泵設置,在設計中盡量選用流量—揚程曲線陡落的穩壓泵。揚程可根據消防系統的要求確定,可略低于消防泵揚程,但最小揚程不得低于最不利點設備所需的靜壓力要求。穩壓泵應有可靠的電源,即雙電源或雙回路的供電,并能自動切換。為防止超壓及造成破壞,消防泵出口管上應設置泄壓裝置,防止消防泵在無泄放運轉時過熱以及在滅火初期用水量少消防泵開啟后管網壓力猛增;可根據供水壓力設置減壓孔板、減壓閥等減壓措施;室外管網宜采用耐高壓管材。

3.2 有氣壓水罐的穩高壓給水方式

在本系統中,氣壓水罐的壓力由配套設置的水泵來提供。氣壓水罐的最低工作壓力應滿足最不利處滅火設施水壓,氣壓水罐的供水量應大于管網漏失水量。氣壓給水設備可用在有水箱的消防系統用于增壓穩壓,從功能上也可以用來替代消防水箱。此系統由于氣壓水罐壓力穩定,氣室部分的容積部分可減小;由微機控制,不僅壓力穩定,在消防水泵試驗和檢查時,以及消防水泵在火災初期時出水量小于設計的消防用水量時,都可防止消防系統的超壓;除消防系統裝設自動報警設備外,氣壓消防設備本身也具備報警功能;此系統附屬設備較多,適用于下置式,以便于管理。

3.3 有設重力水箱的穩高壓給水方式

本系統準工作狀態的消防用水水壓靠重力水箱的設置標高來保證,重力水箱的設置標高應滿足最不利處滅火設施的水壓要求,重力消防水箱配備向水箱進水的給水泵,其最大的優點是供水壓力恒定。

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