探討高層住宅室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 310000

摘要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市中的高層住宅小區(qū)也如雨后春筍般拔地而起，沿街商鋪、大型地下機(jī)械車庫(kù)也都與住宅綜合在一起。保護(hù)居民的人身財(cái)產(chǎn)安全是消防工作的首要重任，給排水設(shè)計(jì)工作更是消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重。本文將結(jié)合具體的工程案例，對(duì)室內(nèi)消防栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行闡述，以供相似工程探討和相互學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)；消防水泵；穩(wěn)壓泵

引言

高層建筑火災(zāi)蔓延速度快，途徑多；易燃合成材料多，燃燒猛烈；人員疏散困難，傷亡嚴(yán)重；火災(zāi)撲救困難，自救為主。高層住宅小區(qū)，容積率較高，年齡分布廣泛，加之小區(qū)沿街商鋪、大型地下機(jī)械車庫(kù)與住宅綜合在一起，人員密度和流動(dòng)性較大，火災(zāi)意外發(fā)生的概率和火災(zāi)帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失尤為嚴(yán)重?；馂?zāi)的預(yù)防和初期滅火是消除和減少火災(zāi)危害的最有效途徑。在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，必須綜合考慮整個(gè)項(xiàng)目的總經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及各單體建筑的用途和性質(zhì)，才能確定消防等級(jí)和消防設(shè)備參數(shù)。尤其是給排水設(shè)計(jì)工作，只有對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的指標(biāo)和單體的性質(zhì)明確之后，才能通過(guò)正確的計(jì)算確定火災(zāi)初期消防水箱的大小及消防水泵的流量揚(yáng)程等，來(lái)確保消防系統(tǒng)合規(guī)、合理、安全、穩(wěn)定的工作以保證居民的生命財(cái)產(chǎn)安全！本文以江西省某普通高層住宅小區(qū)為例，對(duì)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行闡述，以便相互探討和學(xué)習(xí)。

1 工程概況

本工程位于江西省上饒市，項(xiàng)目共有2棟24層高層住宅（底部設(shè)置3層商業(yè)用房），7棟18層高層住宅（部分底部設(shè)置2層商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)），1棟4層商業(yè)，1個(gè)地下一層的地下機(jī)械車庫(kù)。

2 消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)規(guī)范要求，本工程的消防給水系統(tǒng)涉及室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)及自噴給水系統(tǒng)。

2.1消防水量

本工程按同一時(shí)間內(nèi)只考慮一次火災(zāi)的建筑群設(shè)計(jì)，消防用水量按一類公共建筑（h>50m，20000m?

室外消火栓：30L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2小時(shí)；

室內(nèi)消火栓：40L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2小時(shí)；

自動(dòng)噴淋：40L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1小時(shí)。

2.2消防水池

消防水池按儲(chǔ)存2小時(shí)室內(nèi)消火栓用水、1小時(shí)自動(dòng)噴淋用水考慮，計(jì)算可知消防水池有效容積V=432m?，設(shè)于地下一層消防水泵房?jī)?nèi)，水源來(lái)自小區(qū)市政給水環(huán)管。

2.3室外消防系統(tǒng)

從相鄰的兩條市政給水干管上各引入1根DN300的進(jìn)水管，繞區(qū)域呈環(huán)狀敷設(shè)。沿道路布置室外消火栓，兩個(gè)消火栓之間間距不大于120米，保護(hù)半徑不超過(guò)150米，火災(zāi)時(shí)由城市消防車前來(lái)施救。

2.4室內(nèi)消防系統(tǒng)

根據(jù)消防規(guī)范的規(guī)定，本工程在高層住宅樓電梯前室、地下汽車庫(kù)、地下自行車庫(kù)和配套公建內(nèi)均設(shè)置消火栓，消火栓設(shè)置的原則是保證同層任一點(diǎn)均有兩股水柱同時(shí)到達(dá)，本工程室內(nèi)消火栓供水均由消防水泵加壓供給。

2.4.1消火栓系統(tǒng)最不利點(diǎn)確定

1#樓、2#樓為一類高層公共建筑（底部3層商業(yè)用房，4層至頂層為住宅），共24層，建筑高度72.07m，為小區(qū)內(nèi)建筑高度最高樓。1#樓地下室高度3.80m，2#樓地下室高度4.40m，1#樓24層消火栓至地下室底板高度為3.80+69.20+1.10=74.10m；2#樓24層消火栓至地下室底板高度為4.40+69.20+1.10=74.70m，由此確定2#樓24層處消火栓為本小區(qū)最高點(diǎn)。

沿程水頭損失計(jì)算：

1#樓 2#樓

序號(hào) 管徑

（mm） 流量

（L/s） 管長(zhǎng)

（m） 1000i 沿程水頭損失

（m） 管徑

（mm） 流量

（L/s） 管長(zhǎng)

（m） 1000i 沿程水頭損失

（m）

① 150 20 174.48 18.1 3.16 150 20 128.12 18.1 2.32

② 100 10 70.30 26.9 1.90 100 10 70.30 26.9 1.90

合計(jì) = 5.06m = 4.22m

局部水頭損失計(jì)算：

根據(jù) 可計(jì)算出泵房至1#、2#樓最高處消火栓管道局部水頭損失，

1#樓 = 1.52m，2#樓 = 1.27m。

1#樓、2#樓最高處消火栓所需的設(shè)計(jì)壓力根據(jù)：

—安全系數(shù)，可取1.20～1.40，取1.40；

—最低有效水位至最不利滅火設(shè)施的集合高差（m）；

—最不利點(diǎn)滅火設(shè)施所需的設(shè)計(jì)壓力，根據(jù)規(guī)范規(guī)定消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa，取0.35MPa。

1#樓 P1=1.40×（5.06+1.52）+74.10+35=118.32m

2#樓 P2=1.40×（4.22+1.27）+74.10+35=116.79m

由此可知1#樓24層處消火栓為本工程消火栓系統(tǒng)最不利點(diǎn)。

2.4.2消防泵選用

由上計(jì)算已知1#樓24層處消火栓為本工程消火栓系統(tǒng)最不利點(diǎn)，其所需的設(shè)計(jì)壓力即為消防水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程1.19MPa，消防水量為40L/s，查閱圖集選取消防水泵（Q=40L/s，H=1.20MPa，N=90kW），一用一備，置于地下一層消防水泵房?jī)?nèi)。

2.4.3高位消防水箱

本工程為一類高層公共建筑，根據(jù)規(guī)范高位消防水箱取36m3，做800mm高混凝土基礎(chǔ)，置于小區(qū)最高樓2#樓屋頂，水箱底標(biāo)高78.84m。

水箱高于小區(qū)內(nèi)任何消火栓及噴淋，最低有效水位高于滅火設(shè)施最不利點(diǎn)處的靜水壓力為：

H=（78.84+0.10+4.40）-（69.20+1.10+3.80）= 9.24m﹤10m，靜壓不能滿足規(guī)范要求，故本消防系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓泵。

2.4.4穩(wěn)壓泵

（1）穩(wěn)壓泵流量

穩(wěn)壓泵采用離心泵，設(shè)計(jì)流量不應(yīng)小于消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄漏量和系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)流量，按消防給水設(shè)計(jì)流量的1%～3%，且不宜小于1L/s，本工程取1L/s。

（2）穩(wěn)壓泵揚(yáng)程計(jì)算

穩(wěn)壓泵的啟泵壓力即穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力，也是氣壓水罐的最低工作壓力，據(jù)規(guī)范穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)是的靜水壓力應(yīng)大于0.15MPa，根據(jù)

—最不利用水點(diǎn)與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）；

—給水管網(wǎng)的總水頭損失（KPa）；

—最不利用水點(diǎn)需要壓力（MPa）。

計(jì)算可知=0.90MPa，據(jù)規(guī)范要求穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動(dòng)啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa，可知，消火栓泵啟泵壓力為0.80MPa～0.83MPa。

穩(wěn)壓泵的停泵壓力即氣壓水罐的最高工作壓力：

—?dú)鈮核迌?nèi)的工作壓力比（以絕對(duì)壓力計(jì)），取0.899；

計(jì)算可知=1.01MPa。

穩(wěn)壓泵揚(yáng)程：

—磨損系數(shù)，宜取1.05～1.10，取1.05；

—高位消防水箱最低水位與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）

計(jì)算可知穩(wěn)壓泵揚(yáng)程P=0.20MPa。

（3）氣壓水罐

本工程穩(wěn)壓泵配套氣壓水罐采用立式隔膜式氣壓水罐，氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積計(jì)算：

—水泵（或泵組）的出流量（m3/s），本工程為1.0L/s；

—安全系數(shù)，宜取1.0～1.3，取1.3；

—水泵在一小時(shí)內(nèi)啟動(dòng)次數(shù)，據(jù)規(guī)范要求不大于15次/h，取15次/h。

通過(guò)計(jì)算可知?dú)鈮核薜恼{(diào)節(jié)水容積=78L。

氣壓水罐的總?cè)莘e計(jì)算：

—?dú)鈮核薜乃莘e（m3），應(yīng)大于或等于調(diào)節(jié)水容積，據(jù)規(guī)范要求氣壓水罐有效儲(chǔ)水容積不宜小于150L，由上計(jì)算可知?dú)鈮核拚{(diào)節(jié)水容積=78L﹤150L，本工程取150L；

—?dú)鈮核迌?nèi)的工作壓力比（以絕對(duì)壓力計(jì)），取0.899；

—?dú)鈮核薜娜莘e系數(shù)，立式隔膜式為1.05。

通過(guò)計(jì)算可知?dú)鈮核薜目側(cè)莘e=1.56m3。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果=1.56m3，選用立式隔膜式氣壓水罐，直徑1000mm，設(shè)計(jì)壓力1.60MPa（?1000-1.6）。

由上可知，穩(wěn)壓泵流量1.0L/s，揚(yáng)程20m，一用一備，配套立式隔膜式氣壓水罐?1000-1.6，置于地下一層消防水泵房?jī)?nèi)。

2.4.5消防水泵接合器

消防水泵接合器的給水流量按每個(gè)10L/s計(jì)算，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量40L/s計(jì)算，本工程需設(shè)置4個(gè)消防水泵接合器，消防水泵接合器宜在每棟單體附近就近設(shè)置，每?jī)蓷潌误w中間設(shè)置一個(gè)水泵接合器，并應(yīng)在便于消防車使用的地點(diǎn)，距室外消火栓或消防水池的距離不宜小于15m，并不宜大于40m。

2.4.6分區(qū)供水

地下室消火栓靜壓H0=H4+100P-1.10

—高位消防水箱最低水位與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）；

—穩(wěn)壓泵揚(yáng)程（MPa）。

計(jì)算可得H0=101.64m。

根據(jù)規(guī)范要求，消火栓栓口處?kù)o壓大于1.0Mpa，消防給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水，故本工程消火給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分兩區(qū)供水。低區(qū)為地下車庫(kù)，由消火栓泵出水經(jīng)減壓閥減壓后供水，減壓閥后壓力0.50MPa；高區(qū)為地上部分，由消防水泵直接加壓供水，其中一層至19層消火栓采用減壓穩(wěn)壓型消火栓。

因考慮地上單體建筑內(nèi)的空間有限，為盡量不占用單體空間，將地下車庫(kù)分為低區(qū)，地上部分為高區(qū)，這樣既可以避免單體管井內(nèi)高區(qū)、低區(qū)消防管占用較多空間，不便于管理及檢修維護(hù)，又可以在地下室范圍內(nèi)合理的布置管線，避免立管成環(huán)影響單體局部層高及美觀性。

3 結(jié)束語(yǔ)

本工程中建筑群包括一類高層公共建筑、高層住宅、多層商店、一類機(jī)械汽車等性質(zhì)及類別區(qū)別較大，種類較多的建筑單體，應(yīng)將其各個(gè)羅列并綜合考慮，結(jié)合規(guī)范正確選出最安全合理的方案，這樣才能通過(guò)正確的計(jì)算得到各消防設(shè)備的參數(shù)，選用安全穩(wěn)固的消防設(shè)施。

作為一名給排水設(shè)計(jì)工作者，我們必須保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，不僅要緊隨規(guī)范做出安全的方案，還要更多的跟隨項(xiàng)目后期的安裝、調(diào)試、運(yùn)行，不斷發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題以及后日運(yùn)行中的問(wèn)題，將問(wèn)題一個(gè)個(gè)解決掉，努力讓以后的設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理。我們必須與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)習(xí)新知識(shí)，運(yùn)用新科技，培育新人才，只有我們?cè)O(shè)計(jì)人員自己的水平提高了，消防系統(tǒng)滅火效率才會(huì)提高，人民的生命財(cái)產(chǎn)才能得到更好的保障！

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介

王超飛，男，1989-，陜西西安人，大學(xué)本科，漢嘉設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，助理工程師，從事給排水工程設(shè)計(jì)。