某丙類廠房的消防給水系統設計探討

呂玉潔

(青島市消防支隊，山東 青島　266071)

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某丙類廠房的消防給水系統設計探討

呂玉潔

(青島市消防支隊，山東 青島266071)

消防給水系統設計是整個消防設計中的關鍵內容之一。隨著技術規范的修改調整，如何能使改擴建工程盡可能利用現有消防水源、消防給水管網等消防給水系統，減少成本投入，又滿足現行規范要求，是規范調整期內普遍而又有實際意義的問題。以青島市某丙類廠房為例，對其消防給水系統中的消防水源設計進行探討，結合實際提出既滿足消防安全需要和現行技術規范要求，又滿足節約經濟的條件和措施，以期給同類工程提供參考。

消防給水；消防水池；高位消防水池；消防水源

制衣、制鞋、箱包、橡膠等生產類企業是我國目前工業生產的重要產業，大至大型集團公司、國有企業，下至家庭作坊，遍及全國各地。這些可燃固體的丙類廠房通常具有人員密集、可燃物多、火災荷載大等特點，其發生火災的幾率相對較大，且一旦發生火災極易蔓延擴大，燃燒產物一般含有有毒物質等，故在消防設計時，應加強對此類場所的主動防火設計，即加強消防給水系統工程、火災探測和防排煙工程等的設計。合理的消防給水系統能有效地控制初期火災的蔓延，將火災控制在一定的范圍內，對挽救群眾的生命財產安全有著重要的意義。

現行規范《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB 50974—2014)中，對消防水源給出了更明確的定義，調整了消防水池、消防水箱等有效容積的確定，這使得部分工程在廠區規模擴大、新工程建設中應重新考慮原有消防水源是否符合現有規范。如何更好地利用原有的消防給水系統，既能滿足規范要求、滿足消防給水設計安全可靠的原則，又能節約成本、實現經濟適用，是規范調整期內不得不考慮的問題。本文以青島市一丙類廠房為例，探討分析其消防給水系統的合理性。

1　工程基本概況

青島市某廠房東西長109.1 m，南北寬36.5 m，建筑面積13 421.68 m2，地上3層，高度16.8 m，用途為丙類通用廠房。廠房內的滅火設施主要有自動噴水滅火系統、室內外消火栓系統和滅火器等。該單位在廠區內部原有高位水塔(高位消防水池)1座，有效水容量540 m3；水池1座，蓄水容量1 500 m3，有效水位深度4 m；廠區引入1路市政給水管網，管徑DN200，壓力0.3 MPa。原市政給水管網供給水池補水，水池供給高位水塔補水。廠區內原有幾座丙類廠房，消防水系統全部由高位消防水池供給，滿足《建筑設計防火規范》(GB 50016—2006)中消防給水的要求。因規范調整，高位消防水池容積不再滿足此次新建廠房有效容積的要求，若單獨新建水池、泵房，必將造成重復投資，產生浪費。如何利用現有設施進行改造，是規范調整、建設單位擴建期普遍面臨的問題。該廠房的消防水系統設計是比較典型的設計案例。

2　消防給水系統設計

消防給水系統是建筑內部消防系統的基礎[1]。消防給水系統一般由消防水源、供水管網和消防水箱等供水設施組成。根據消防水源，建筑物的用途、高度、體積、安全可靠性能等因素來確定建筑物的給水形式。消防給水系統按加壓形式可分為高壓消防給水系統、臨時高壓消防給水系統和低壓消防給水系統[2]；按照供水方式可分為消防水泵串聯供水或并聯供水[3]，減壓水箱和減壓閥減壓的形式。無論何種供水方式，可靠性是衡量消防給水系統的最關鍵因素，即消防給水設施及管網應能保證在火災情況下及時供水，并滿足流量、壓力及用水量的要求。圖1～圖3即為高壓消防給水系統和臨時高壓給水系統的示意圖[2]。

圖1　重力高壓給水系統示意圖

圖2　常用臨時高壓給水系統示意圖

2.1建筑消防給水方式

建筑內部的消防給水方式，主要以高壓消防給水系統和臨時高壓消防給水系統最為常見，高壓消防給水系統與臨時高壓消防給水系統的主要區別在

圖3　臨時高壓給水系統(高位水池)示意圖

于臨時高壓給水系統在平時不能滿足水滅火設施所需的工作壓力、流量或消防用水量等，需在火災時能自動啟動消防水泵以滿足需求[4]。本工程中采用高位消防水塔直接供水的高壓消防給水系統，消防水塔內儲存540 m3的消防用水，并將生活水池改造為消防水池，為高位消防水塔供水。

采用高位水塔直接供水的高壓消防供水方式，是最可靠的消防給水方式。供水系統的設計壓力是依靠重力來實現的，這種供水方式的優點主要有三個方面：一是一直保持高壓，滿足消防水系統的壓力要求，一旦發生火災快速響應，及時撲救；二是沒有消防水泵設計，不必擔心水泵的日常故障和停電帶來的水泵無法啟用問題；三是供水系統簡單，日常維護方便，節約成本，經濟適用[5]。在工程設計條件允許的前提下，應盡量選擇采用高壓消防給水系統。

2.2消防補水設計

消防水池容量不能滿足消防用水量要求時，可以采用在火災情況下的消防補水。工程中只有1路市政給水，不能滿足消防水池應采用兩路消防供水的連續補水要求。轉輸水箱是超高層建筑中應用廣泛的、常見的、成熟的供水設備，主要有以下兩方面功能：一是上區輸水泵的吸水池；二是下區轉輸泵的調節水箱。對于轉輸水箱上區工程而言，其主要起著接力供水的作用。參照高層建筑中采用消防水泵轉輸水箱串聯供水方式供水的思路，并加以完善。

現行規范對轉輸水箱的儲水容積有著明確的規定，《全國民用建筑工程設計技術措施：給水排水》(2009年版)中規定其儲水容積按15～30 min的消防設計水量經計算確定，并不宜小于60 m3[6]；《消防給水及消火栓系統技術規范》中規定了“當采用消防水泵轉輸水箱串聯時，轉輸水箱的有效儲水容積不應小于60 m3”。若僅依照此規定，經計算轉輸水箱只需儲存水量162 m3即可。但考慮到工程實際，擬將廠區內現有的水池改造為消防水池，改造后的消防水池有效消防用水容量不小于756 m3，儲存了本工程所需的全部消防水量。具體的補水流程為市政供水管網供至生活、消防合用水池(有效消防用水量756 m3)，至補水泵(Q=60 L·s-1)，再兩路供水至高位消防水塔(有效容積540 m3)。

3　建筑內滅火設施設計

3.1建筑給水方式確定

建筑室內的主要滅火設施有室內消火栓給水系統、自動噴水滅火系統。從表1中對比發現，采用低位消防水池(生活、消防合用水池)供水時，消防水塔僅起到了消防水箱的作用，需要設置的消防設備較多，不能達到經濟和安全兼顧的目標。因此，本工程給水方式采用“高位水池臨時高壓給水系統”(給水壓力滿足自重給水要求，但消防用水量不足，需在火災時進行補水)。

表1　兩種臨時高壓給水系統對比表

3.2建筑消防用水量確定

由于廠區距離市區較遠，其配套設施相對落后，在考慮消防用水時主要立足于其廠區自身儲存的消防用水量，因此，應在滿足規范的前提下，結合實際盡可能進行冗余設計。根據工程的使用性質、規模等，查閱《消防給水及消火栓系統技術規范》可知，本工程同一時間內的火災起數為1起，火災時的水滅火系統為室內、外消火栓系統和自動噴水滅火系統，合計本工程需要的消防用水量為756 m3。建筑內各水滅火系統所需的設置參數如表2。

表2　水滅火系統設置參數

3.3系統設計壓力

消防給水的設計壓力應滿足其所服務的所有水滅火系統最不利點所需的滅火設施的壓力要求。本工程涉及的消防給水滅火系統為室內外消火栓給水系統、自動噴水滅火系統。

3.3.1室內消火栓系統壓力設計

消火栓給水系統所需要的設計壓力，宜按照下式進行計算：

(1)

式中，P為消火栓給水系統所需的設計壓力(MPa)；Pi為管道沿程水頭損失(MPa)；Pj為管道局部水頭損失(MPa)；k為安全系數，可取1.2～1.4；H為最低有效水位至最不利水滅火設施的幾何壓差；P0為最不利點水滅火設施所需設計壓力(MPa)。

3.3.2自動噴水滅火系統壓力設計

自動噴水滅火系統所需的設計壓力，宜按下式計算：

(2)

式中，P為自動噴水系統的設計壓力(MPa)；∑h為管道沿程和局部水頭損失的累計值，濕式報警閥取值0.04 MPa或按檢測數據確定，水流指示器取值0.02 MPa，雨淋閥取值0.07 MPa；P0為最不利點處噴頭的工作壓力(MPa)；Z為最不利點噴頭與消防水池的最低水位或系統入口管水平中心線之間的高差，當系統入口管或消防水池最低水位高于最不利點處噴頭時，Z應取負值(MPa)[7]。

經計算，工程中自動噴水滅火系統所需靜壓為1.016 MPa，消火栓系統所需靜壓力為1.021 MPa。現場檢測消防水塔最低有效水位相對壓力為1.037 MPa。消防水塔作為消防水源向系統供水時，依靠重力自流即可滿足自動噴水滅火系統、室內外消火栓給水系統壓力要求。

4　結論

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》中關于消防水源的有關規定，本工程采用生活、消防合用水池作為消防水源，采用高位消防水塔作為高位消防水池，總體方案可行。同時建議做以下調整：一是加大生活、消防合用水池中保留的消防用水量，使之達到本工程中所需的全部消防用水量；二是將生活、消防合用水池和高位消防水塔分別分格設置，使每格消防水池設置獨立的出水管和滿足最低有效水位的連通管且連通管的管徑應能滿足消防給水設計流量的要求。

[1] 王靜萱.大空間建筑消防給水系統的優化研究[J].武警學院學報,2014,30(10)：53-54.

[2] 中國中元國際工程公司.消防給水及消火栓系統技術規范:GB 50974—2014[S].北京：中國計劃出版社,2014.

[3] 劉英蘭.高層建筑消防給水設計之我見[J].中國新技術新產品，2008(11下):52.

[4] 楊琦華.高層建筑消防給水系統可靠性的研究[J].消防科學與技術,2001,19(5)：25-27.

[5] 謝光喆,吳成龍.某超高層建筑消防水系統設計探討[J].武警學院學報,2015,31(10)：49-53.

[6] 住房和城鄉建設部工程質量安全監管司，中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施：給水排水[M].2009年版.北京：中國計劃出版社，2013.

[7] 中華人民共和國公安部.自動噴水滅火系統設計規范:GB 50084—2001[S].2005年版.北京：中國計劃出版社,2005.

(責任編輯、校對李蕾)

A Discussion on the Design of Fire Protection Water Supply for a Class C Factory Building

LV Yujie

(QingdaoMunicipalFireBrigade,ShandongProvince266071,China)

The design of fire protection water supply is the key to a building fire design. With the design code on fire protection water supply and hydrant systems revised, the code has changed a little bit, hence some problems. It is important to balance the investment and the safety thereof. This paper analyzes the design of the fire protection water supply accordingly.

fire protection water supply; fire reservoir; gravity fire reservoir; fire water

2016-01-06

呂玉潔(1983—)，女，山東膠州人，工程師。

TU998.1

A

1008-2077(2016)04-0060-04