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中图分类号:TU892 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)09-0312-01
目前,我国各地楼房火灾事故不断,给人民的生命财产带来了很大的损失,消防设施的设计及配置是否合理是控制火灾的关键环节之一。消防喷淋系统是一种消防灭火装置,是目前应用十分广泛的一种固定消防设施,它具有价格低廉、灭火效率高等特点,根据功能不同可以分为人工控制和自动控制两种形式。系统安装报警装置,可以在发生火灾时自动发出警报,自动控制式的消防喷淋系统还可以自动喷水并且和其他消防设施同步联动工作,因此能有效控制、扑灭初期火灾。
1 设计思考因素
1.1 消防用水能否与生活用水共用水池
《建筑给水排水设计规范》第3.2.8条规定:生活饮用水池应与其它用水的水池分开设置。但在该规范第3.7.2条的条文中又提出:“居住建筑加压泵站的储水池的总容积,除应储存生活用水的调节容量外,还应储存消防用水”。有设计人员认为“消防用水不能与生活用水合用水池,该分开设置”,其依据就是《建筑给水排水设计规范》第3.2.8条。对“消防用水能否与生活用水共用水池”的问题,有设计人员认为可以合用,因为规范对这方面没有明确要求,而且消防是短暂的,火灾结束后可通过放水、换水的方式,来达到不影响水质的目的。
1.2 室内消火栓系统能否与自动喷水灭火系统共用管道
《建筑设计防火规范》:(GB50974-2014)规定:“室内消火栓给水管网与自动喷水灭火设备的管网,宜分开设置;如有困难,应在报警阀前分开设置”,原《高层民用建筑设计防火规范》也有类似规定:“室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分开设置,有困难时,可合用消防泵,但在自动喷水灭火系统的报警阀前(沿水流方向)必须分开设置”。由此可见,现行规范有“室内消火栓给水系统与自动喷水灭火系统分开设置”的要求。之所以要求两者分开设置,目的在于减少消火栓系统与自动喷水灭火系统的相互影响。特别是防止室内消火栓打开时,自动喷水灭火系统供水不足。但如果自动喷水灭火系统和室内消火栓系统完全分开设置,会造成投资的大量增加。合用室外管道后,一方面可大量地节省室外管道投资:另一方面,因室外消火栓管道是环状敷设的,也可提高自动喷水灭火系统的供水安全性,另外,还为将来的运行管理提供方便。为避免发生火灾时消火栓系统与自动喷水灭火系统的争水现象,在设计室外管道时,可适当放大室外给水管的管径,降低消防水在管道中流速,从而达到既降低投资、又不影响消防效果的目的。
1.3 高低区消防给水能否共用管道
“分设消防泵、共用管道”是指分别设置高区消防泵和低区消防泵,高、低区消防泵均可向合用的管道中供水。高区发生火灾时,启动高区消防泵供水;低区发生火灾时,启动低区消防泵供水。此方案最大的优点在于节省投资,另外一个优点是不需在低区设置减压设施,因为当低区发生火灾时启动的是低区消防泵,而不是高区消防泵,所以不存在超压问题。
1.4 如何设置建筑的水泵房
在建筑中设置两个水泵房,分别用于消防用水泵房和生活用水泵房,各负其责,消防用水泵房应该是常规情况下不能动用的水资源系统,它是火灾出现时使用的供水系统,是整个建筑的消防供应中心,建筑中的喷淋装置和消火栓都和消防用水泵房想连接。而生活用水泵房则用于居民日常生活的水源供给,在建筑出现险情的时候也动用生活用水泵房的水源,这样分开来处理,有效的解决了二者用水的不协调。
2 科学给水设计措施
2.1 喷头设置
喷头布置是否合理,将决定喷头能否及时动作,能否按规定的强度喷水,这直接关系到喷淋系统的成败。总的原则是“喷头应布置在顶板或吊顶下易于接触到火灾热气流并有利于均匀布水的位置”,应防止各种障碍物对喷水形成阻挡而削弱喷淋系统的灭火能力。喷头间距不宜按规范规定的最大距离设置,这样做不易达到规范要求的喷水强度。
2.2 管路与报警阀的设置
在自动喷水灭火系统的管路上,不允许设置其他用水的设备,包括消火栓。每个系统必须设置报警控制阀。为了保证系统的可靠性能,必须限制每个报警阀控制的喷头数量:湿式系统喷头数量不超过800个。报警阀应安装在明显而便于操作的地点,距离地面高度一般为1m左右。两侧距墙不小于0.5m,正面距墙不小于1.2m。安装报警阀的室内地面应采取排水措施。水力警铃应安装在公共通道或值班室附近的外墙上,并应设有便于检修和试验的阀门。末端试水装置的设置应设于系统保护的每个防火分区和楼层中配水管道最不利点处,且应易于操作和观察,并应便于其出水排入排水管道。
2.3 控制最低点喷头压力
《自动喷水灭火系统设计规范》第501条规定,喷头的工作压力一般为0.1MPa,提出了系统中最不利点处喷头的最低工作压力≥0.05MPa。当发生火灾、供水泵启动之前,允许由消防水箱或其他辅助供给系统启动初期的用水量和水压。
可以通过采用缩小喷头间距、增大管径等其他措施来满足最不利点喷头在最低工作压力下的喷水强度。因此在设置了高位消防水箱时,喷头的最低工作压力宜取0.05MPa,但在计算喷淋水泵等增压设施的扬程时,喷头工作压力宜取0.1MPa。当自动喷水灭火系统无法采用高位消防水箱而采用气压供水设备供应初期火灾用水时,在确保供水可靠的前提下,最不利点喷头处的工作压力宜采用0.05MPa,并按相应的危险等级和喷水强度要求布置喷头。
3 结语
在设计工厂的喷淋消防给水方案的过程中,要注意控制阀、喷淋头、泵、等设备的认证问题,同时还要注意消防泵的扬程问题。要求设计人员在设计的过程中,要坚持实事求是、与时俱进的原则,严格按照国家标准与现实需求进行设计,为工厂的消防安全、乃至整个社会的消防安全做出贡献。
背景
沈阳某剧场位于繁华的市中心,始建于1971年,原设计层数为二层,总座位1700余座,总建筑面积7000多平方米。见附图(一)由于当时的建设标准相对较低,使用期间虽经数次改造,但其基础设施特别是建筑消防设计与现行的相关标准和规范以及正常的演出要求仍有较大差距,存在诸多安全隐患,主要表现为消防系统至今未能通过消防验收。目前,根据消防局下达的整改意见,剧场的演出活动已停止,需进行彻底的消防改造,经消防验收合格后方可使用。
根据省有关部门关于剧场基础设施改造的批复意见,我院接受此工程改造工作。设计前对建筑的现状及设计图纸进行了深入的了解,充分掌握现状相关基础资料,经过与建设单位,消防部门确定了整改方案。经整改工程完成后,可以基本消除其安全隐患,恢复了常年性演出并为进一步的发展奠定基础。本文就消防给水改造设计谈一点体会。
1. 现状
1.1 剧场现有消火栓供水系统,采用水池―水泵―气压罐供水方式,现有地下蓄水池一座,位于剧场东侧锅炉房内,蓄水容积为170立方米。原剧场内无高位水箱,依靠气压罐稳压供水,而且水压上下幅度大。运行压力不稳定性,水容积满足不了十分钟的消防水量,而且很难满足常高压运行。
1.2 原室内消火栓数量不足,不能满足剧场任何地点的二股水柱覆盖。剧场内无消火栓。
1.3 原自动喷洒系统设置不够,仅新装修的贵宾休息室设有自动喷洒系统,其它部位没设。剧场观众厅闷顶高2.5m,吊棚为木结构,电缆线纵横交错,没设自动灭火系统,火灾隐患极大。
1.4 消防水池水量不足,仅有170吨,根据计算消防水池蓄水量应815m3,严重的不足。
2. 消防水量
消防水量计算见下表:
用水量名称 用水量标准 延续时间 一次用水量(吨) 备注
室外消火栓 30L/s 2 216 室外水量不计内
室内消火栓 15L/s 2 108
自动喷洒 30L/s 1 108
水幕系统 2L/s.m 3 350 L=16.2m、
雨淋系统 16L/min.m2 1 250 S=260平米严2
累计 1032
原有消防水池 -170立方米
火灾期间进水量 -360立方米 市政D300mm补水量120吨/时
经考证,剧场周边室外有三处室外消火栓,室外消防水量不计入水池容积。消防蓄水池容积应816立方米。
3. 改造方案
3.1 靠剧场建筑本身增加高位水箱,结构改造工程投资巨大。修建地下消防蓄水池及消防泵房,周边紧靠商铺和干道不具备施工条件。我们提出要要与临近的沈阳联营公司联系,剧场消防改造一部分可利用该公司的消防设施。该公司地下二层900立方米消防蓄水池及消火栓水泵,自动喷洒水泵,剧场的消火栓环网与联营地下一层低区消火栓环网对接,两管间增加阀门,低区水压位0.9MPa,由设在20层屋顶18立方米高位水箱定压。为确保水源的可靠性,原有170吨消防水池仍然使用,作为水幕及雨淋系统使用。自动喷洒系统管网接自地下二层消防泵房,为不影响联营公司原湿式报警系统,在剧场北侧,(靠近联营侧)一,二层间的夹层内设报警阀间,原舞台上报警阀移至报警阀间。(剧场闷顶内自动喷洒报警阀组单独设置)。
3.2 剧场原没有设置高位水箱,采用的是膨胀稳压系统,本次消防改造利用联营公司高位水箱,共同满足初期火灾十分钟要求。本建筑消火栓全部采用减压式消火栓,自动喷洒管网的水流指示器前设减压阀组。阀后压力不大于0.5MPa。
3.3 剧场原设有消防栓给水系统。消防栓布局不合理,观众厅内无消火栓,很难保证二股水柱同时到达。本次改造利用原有消火栓管网,增设消火栓的配置,消除空白点使之布局合理,闷顶面光桥处增设有消防卷盘的消火栓。
4. 自动喷洒系统.水幕系统及雨淋喷水灭火系统
4.1一,二层观众厅已设有自动喷洒灭火系统。一,二层休息厅。化妆室,一.二层门厅,内走道需增设闭式自动喷洒系统,火灾设计危险等级为中危险级二级,每层设水流指示器及末端试水装置。喷头采用68度普通下垂型,湿式报警阀组设在一层。每组所负担的喷头总数一般控制在不超过800只,湿式报警阀采用环状管网联接。观众厅的闷顶内设自动喷洒系统
4.2 舞台口,以及与舞台口相连的侧台,后台的门窗洞口设置防火分隔水幕系统,由水幕喷头和感温雨淋阀组成。设计标准按每米2L/S。此部分已于2001年改造完毕。已经消防部门验收合格。、本次改造不含此部分。
4.3 舞台的葡萄架下部设置雨淋喷水灭火系统。采用开式喷头,系统由雨淋阀控制,每个雨淋阀控制的喷水面积不大于260平米,由火灾报警系统控制,自动开启雨淋报警阀和启动供水泵后,向开式洒水喷头供水。此部分已于2001年改造完毕。
4.4 雨淋报警阀组原设置在舞台内,没有单独房间分隔,火灾时难以操作或疏散,经本次改造,雨淋阀位置移至舞台北南侧,单独房间防火墙分隔,对外单独出口。
4.5 联营公司原消火栓系统和自动喷洒系统为一套加压系统二用一备设计水量60L/s(符合当时的消防规范要求),但无雨淋及水幕系统。中华剧场需增加雨淋及水幕水泵各二台。专供剧场舞台的雨淋及水幕系统。
5. 固定灭火器
固定灭火器配置按严重危险级标准配置,火灾类别为A,B类火灾,采用磷酸胺盐灭火器.。
6. 消防水泵接合器
剧场西南侧环形通道,设地上式消防水泵接合器六组,(其中消火栓系统,自动喷洒系统及雨淋系统各二组)火灾时由消防车引自室外消火栓通过水泵接合器向室内消防管网供水。
8. 结语
消防设施改造不同于新建工程,它与当时条件,设计标准,历史背景关系很大,消防改造应从关键点着手,火灾重点隐患要彻底解决,枝节问题可适当降低标准。也能满足规范区别对待,要求程度的不同的用词规定。这样既满足消防标准不低,减少施工周期,减低整改投入的资金,达到令人满意的效果。
参考文献:
住宅小区消防给水设计关系到住宅小区消防的有效性。随着人们对住宅小区消防给水的关注,住宅小区内的消防给水设计有了一定的发展,但是仍然存在着一些不足之处。这些设计上的瑕疵,会导致消防给水的不畅,不仅会造成住宅小区的贬值,还会威胁住宅小区内居民的生命安全。因此,在新的发展形势下,如何优化住宅小区消防给水的设计,提高住宅小区的消防有效性已经成为住宅建筑业亟待解决的问题。
一、住宅小区消防给水设计的现状
虽然我国住宅小区消防给水设计获得了一定的成绩,但是依然存在着许多问题。第一,大多数的住宅小区都是依据现在推行的防火方针进行的消防给水设计设定与生活给水分离的、独立的消防给水系统,但是室外水管的应用压力较大,设计起来难度较大,另外设立独立的消防给水系统,需要投入大量的人力物力,成本较高,造成房地产成本的增长;第二,为了迎合当前防火规范中“消防水箱要具有较大的容积”的规定,住宅小区的消防水箱大都放置在住宅屋顶,对住宅的承重造成了压力;第三,现行的防火规范中要求住宅小区要设立单独的消防水池或者限定消防水池内的水位线,保障不随便使用消防水,这导致消防水池的水得不到流动,水质很容易变坏,严重影响住宅小区的消防效果,还造成了消防水的浪费[1]。
上述问题的存在,导致住宅小区消防给水有效性的降低,严重威胁到住宅区内居民的生命安全,也会引发居民与物业的矛盾,降低住宅小区的价值。故此,在新的发展背景之下,如何优化住宅小区消防给水的设计已经成为建筑行业亟待解决的问题。
二、优化住宅小区消防给水设计的意义
伴随着房地产业的兴盛和社会文明的推进,人们对于住宅的要求不再是简单的庇护所,对它的安全性提出了更高的要求。为了满足人们当下对住宅小区安全性的诉求,我们必须优化住宅小区内的消防给水设计。同时,市场经济背景下,房地产企业之间的竞争愈演愈烈,提高住宅小区的消防给水设计,是塑造房地产企业良好形象的途径之一,也是实现房地产企业自身发展、提高自身竞争力的必然要求。再者,优化住宅小区内的消防给水设计,还能够降低消防给水的施工难度,实现消防给水工程成本的有效控制,进而获得房地产业效益的最大化[2]。
由此可以看出,在住宅小区中实现消防给水设计的优化,提高消防给水的科学性、合理性迫在眉睫。
三、优化住宅小区消防给水设计的策略
1、消防与生活给水合用水池与管道
我国大多数的住宅小区采用独立消防给水系统,造成设计施工难度大、投资成本高的问题[3]。为了解决这一问题,首先,我们可以设立消防给水与生活给水的公共水池和公共管道,一方面能够达到消防的作用,缓解室外消防给水的紧张状况;另一方面大大缩减分设消防与生活给水水池、管道的资金,有效控制房地产企业的成本,实现资源的有效利用。其次,在采用“消防给水与生活给水共用水池和管道”的设计时,还要注意分设消防给水系统与生活给水系统,保障消防用水的优质和生活用水的卫生,避免二者的水质污染。
2、合理设置住宅小区的消防水箱
目前我国的防火规范中明确规定,消防水箱应当具备较大的容积,以至于大多数住宅小区的消防水箱都防止在住宅的房顶,增大了住宅承重负荷,增加了房地产企业的成本,对建筑物的立面施工造成了阻碍,严重影响小区内的环境,也不利于后期对消防给水系统的维护工作[4]。
为了解决这一问题,我们必须合理设置住宅小区的消防水箱。在每一个住宅小区内仅安置一个消防水箱,并安置一个增压设备,保障达到住宅小区的消防给水压力的需要。我们应当将水箱和增压设备放在住宅小区的最高处,水箱的容积大约在17立方米~19立方米之间。
3、充分利用消防水,保障消防给水的水质
消防给水的水质直接关系到住宅小区消防效果的优劣。现行的防火规范中要求住宅小区要设立单独的消防水池或者限定消防水池内的水位线,保障不随便使用消防水,这导致消防水池的水得不到流动,水质很容易变坏,严重影响住宅小区的消防效果,还造成了消防水的浪费[5]。
针对上述问题,我们必须充分利用消防水,保障消防给水的水质。为了能够确保消防给水的水质,首先,我们要在日常工作中注意定期对消防给水的水池和管道进行清理。其次,最好每一个月或者半个月给消防给水的水箱(水池)换一次水。再次,响应“节约用水”的号召,对于消防水池换下来的水,不要随意丢弃,可以利用这些水对住宅小区内的植物进行灌溉,充分利用这些水资源。
4、室内消火栓系统与自动喷水灭火系统合用管道
现行的消防规范明确指出,要分开设置消火栓系统和自动喷水灭火系统,避免两个系统之间的干扰。但是这样一来,就会增加房地产企业的投资,影响住宅区的收益[6]。为了解决这一问题,我们可以让消火栓系统与自动喷水灭火系统合用一根管道,既能够减少是室外管道建设的成本投入,又能够降低布设管道的难度,提高两个系统的安全性,便于两个系统的协同维护与管理。我们在设置室外的管道之时,可以根据住宅特点和居民需求,适当扩大管道的直径,保证消防水的流速适中。
5、科学设置住宅小区内的水泵房
水泵房的设置科学与否直接影响到住宅小区内消防效果,因此,我们必须科学地设置住宅小区内的水泵房,保障住宅小区消防给水的通畅性。首先,我们要严格遵循当今的消防规范,尽量分别设置自动喷淋泵和消火栓泵,有必要时也可以公用消防泵。其次,要选择合理的位置建设消防水泵房,最好是将它设置在住宅小区的中心位置,以保证与地面和小区内各栋楼的距离相近,也能够提高管理效率;再次,要保证消防水泵房内的设备先进、合格,把好“入门关”,坚决抵制劣质设备进入小区的消防水泵房,还要注意对相关仪器设备的实时监测、及时发现问题、反馈问题、解决问题,保证仪器设备的正常运行。
结束语
人民生活水平不断提高,对建筑物中的人居环境提出了更高的要求。因此,在新的发展形式之下,我们在建筑工程中要通过“谨慎选择空调设备的材料、严格审核空调系统设计参数、有效控制空调系统噪音、打造高素质空调安装队伍、强化空调安装施工后调试检测的技术”等途径改进供暖通风与空调机安装的工艺,进一步促进建筑行业的发展。
参考文献
[1]刘明亮.住宅小区消防给水设计问题探讨[J].武警学院学报,2010,04(12):136-137.
[2]雷辉,陈丕辉,邓学军.某高层住宅小区消防给水系统设计简介[J].黑龙江科技信息,2010,18(09):190-191.
[3]王伟瑜.关于高层住宅小区消防给水设计的探讨[J].科技创新导报,2011,05(12):103-104.
0.前言
本文试图根据国内工程实践经验和有关规范规定,以及城市供水的变化等,提出消防水泵直接从城市给水管网吸水的消防给水系统设计计算原则。
1.城市自来水压力的变化影响因素
1.1周期性变化因素城市自来水的水压和水量因时间的变化而变化,主要与作息时间和居民生活工作习惯有关,包括日变化周期、周变化周期和年变化周期。我国规定城市自来水的水压不应低于0.14MPa。
1.2其他影响因素
影响城市自来水压力变化的因素还有管道内部阻力变化和城市自来水管网新增客户用水量增加等。城市自来水压力随着使用年限增加,其管道内部结垢使管径减少,造成管道阻力增大,在消防用水时,水压会降低。随着时间的推移,城市自来水管网新增客户或因生活水平的提高而使用水量增加,也会使水压下降。
2.消防水泵直接从城市自来水管网吸水的有效压力和流量确定
目前,我国消防设计规范关于常高压消防给水系统的有关规定是:如采用高压或临时高压给水系统,管道的压力应保证用水总量达到最大,且在任何建筑物的最高处时,水枪的充实水柱仍不小于10m;在计算水压时,应采用喷嘴口径19mm的水枪和直径65mm、长度20m的麻质水带,每支水枪的计算流量不应小于5L/s。在实际工程中该条文很难操作。
2.1城市自来水直接作为消防给水的压力和流量确定
文献介绍了美国FM保险公司的具体规定,通常是在消防接管处附近的2个相邻的城市消火栓来测量城市自来水的压力和流量,然后通过计算确定在设计流量下的压力是否满足系统设计要求。
消火栓的出流量Qa按式(1)计算:
Qa=2.108Cdj2PV1/2 (1)
式中:Qa——测试余压时的流量(流量测试消火栓在流速测试管测试的流动压力为PV时的流量),L/min;
C——消火栓栓口出流系数(通常根据栓口与消火栓外壳的连接方式确定,当为圆角时,C=0.9;当为直角时,C=0.8;当有突出部位时,C=0.7,为保险起见,C系数在每种情况下均降低0.1);
dj——室外消火栓栓口直径,通常为65mm,80mm和100mm;
PV——流量测试消火栓在流速测试管测试的栓口动压,MPa。
根据上述试验和计算公式,可计算出城市自来水的静压力和余压下的流量,并根据式(2)进行计算:
PT=PS-(PS-Pr)(Qa/QT) (2)
式中:PT——城市自来水与消防给水系统接口处的压力,MPa;
PS——消火栓的测试静压(即邻近消火栓不出水时的压力),MPa;
Pr——邻近消火栓出流时,测试消火栓的剩余压力,MPa;
QT——自动喷水系统需要的城市自来水的出流量,L/min。
通过式(2)可以绘制出城市自来水的供水压力流量曲线,并求出1.5倍设计流量时的压力是否满足额定流量下压力的65%,从而确定城市自来水压力能否满足消防给水系统的压力和流量的要求。
目前,我国还没有相应的城市自来水作为消防时的压力和流量测试方法和规范,考虑到城市自来水压力周期性变化的因素,在城市自来水直接作为消防水源时应考虑折减系数或以实测数据为依据。
文献[1]建议取当地静压的0.7~0.9倍作为城市自来水直接作为消防用水的压力依据。在老城区,通常管网管径偏小,系数宜为0.7,而在新建区域,因给水管径足够大,当从不小于DN400的给水干管上接管时,建议采用0.9的系数。具体可按式(3)计算。
PR=kP0 (3)
式中:PR——城市自来水与消防给水系统接口处消防时的实际使用压力,MPa;
P0——城市自来水与消防给水系统接口处的静压力,MPa;
k——系数,建议取0.7~0.9。
2.2设计计算原则
消防水泵直接从城市给水管网吸水,其室外消防给水一般也由城市给水管网直接供水,此时根据8.1.3条“如采用低压给水系统,管道的压力应保证灭火时最不利点消火栓的水压不小于0.10MPa”的规定,当消防水泵直接从城市给水管网吸水时,一是城市自来水直接作为消防用水,应依据本文2.1的要求确定室内的消防用水的压力和流量;二是应满足室外消防给水管道上消火栓处的压力不应低于0.10MPa。
建筑物或小区给水干管与城市给水管网相接处的压力应根据本文2.1提供的方法计算确定,消防水泵吸水口的压力应根据建筑物或小区给水管网的具体情况进行计算,见式(4)。
PP=PR-h1-Z/100 (4)
式中:PP——为消防水泵吸水口处的压力,MPa;
h1——城市自来水与消防给水系统接口处至消防水泵吸水口的水头损失(包括沿程和局部水头损失),MPa;
Z——消防水泵吸水管中心线在城市自来水与消防给水系统接口处的几何高差,m。
若附近城市给水管网上有消火栓,或小区内消防给水管网上有消火栓,则应验证消火栓处的压力不应小于0.10MPa。
当PR小于0.10MPa时,不允许消防水泵直接从城市给水管网吸水,当PR大于0.10MPa时,应由式(5)验证消防水泵是否能直接从城市管网吸水。
PX=PR-hX-ZX/100 (5)
式中:PX——小区最不利室外消火栓处的压力(从地面计算起),MPa;
hX——城市自来水与消防给水系统接口处至小区最不利室外消火栓处的水头损失(包括沿程和局部),MPa;
ZX——小区最不利室外消火栓地面至城市自来水与消防给水系统接口处的几何高差,m。
当PX小于0.10MPa时,不允许消防水泵直接从城市给水管网吸水;当PX大于0.10MPa时,允许消防水泵直接从城市管网吸水。
3.结论