对于简化建筑消防给水设计的思考

对于简化建筑消防给水设计的思考随着新修订中华人民共和国消防法的施行，建筑工程消防设计审核工作将独立出来，审核工作会更加专业认真。消防给水设计也将随着新技术、新设备的使用而不断改进，安全性会更高。而本文的简化设计决不意味着降低设计质量，消防给水系统成本占整个工程造价的百分之三十左右，这里只是探讨如何提高消防工程的性价比，设计出更加简洁安全的消防给水系统。另外希望本文能给建筑工程消防设计审核人员做个参考，实际使用是否可行还待进一步检验。一、简化设计的目的笔者在消防监督检查中，就发现很多建筑消防给水设计不合理，虽然也满足规范和使用要求，但性价比低或成本太高。比如既有高位水箱又有气压水罐；消防水泵已经实现变频运行，系统中仍安装稳压泵稳定管网压力；主泵、稳压泵都变频运行等等，给内行人一种重复建设乱花钱的感觉。本文旨在从节约成本和方便维护方面探讨如何简化建筑消防给水设计。二、常用建筑消防给水设备建筑消防给水工程由消防给水水源、消防给水设备、管路系统、室内灭火设备及系统附件组成。消防给水设备又可分为：自动给水设备（消防水箱）、主要给水设备（消防水泵）、临时给水设备（水泵接合器）、局部增压设备（气压消防给水设备）。现结合建筑设计防火规范，阐述三种常用消防给水设备工作原理。（一）高位消防水箱。指符合规范要求的静压满足最不利点消火栓水压的水箱，利用重力自流供水，设置在建筑的最高处，静压不能满足最不利点消火栓水压时，应设增压稳压设施。临时高压消防给水系统必须设置消防水箱，系统平时仅能满足消防水压而不能保证消防用水量。发生火灾时，通过启动消防水泵提供灭火用水量。（二）气压给水设备。是一种常见的增压稳压设备，包括气压水罐、稳压泵和一些附件。按气压水罐工作形式分为补气式、胶囊式消防气压给水设备，按是否设有消防泵组分为设有消防泵组的普通消防气压给水设备和不设消防泵组的应急消防气压给水设备。当所设消防水箱的设置高度满足不了系统最不利点灭火设备所需的水压要求时，应在建筑消防给水系统中设置增压稳压设备。这个增压设备可以仅仅是水泵，也可以是水泵和气压罐，设置气压罐可以减少泵的频繁启动。气压罐最低设计压力应满足消防给水系统所服务的消防设施所需的工作压力。其中应急气压水罐应能满足10min消防初期用水量，通常设备中不设稳压泵。（三）变频恒压稳压给水设备。包括水泵和变频控制柜，利用变频调速技术控制水泵的运行来达到稳定管网压力的目的。变频给水设备在结构以及控制方式上多种多样，较多采用“水泵组变频电控柜”的形式，其出色的“恒压变量”功能受到人们欢迎，主要功能如下。（）主泵变频稳压功能。平时无消防时，设备处于变频稳压工作状态，由电接点压力表采集管网水压信号，当管网水压低于稳压下限时，消防泵变频运行，向消防管网补水，当管网水压达到稳压上限时，消防泵软停止。（）自动换泵功能。消防主泵具有周期轮换稳压运行功能，换泵周期由变频柜程序设定，一般设定为2448h。若设备检测到稳压主泵故障时，立即切换到另一台主泵稳压运行，并报警显示。（）自动巡检功能。设备具有定期强制自动巡检功能或随时手动巡检功能，以防水泵长期不运转而锈死。巡检周期和单泵巡检运行时间可调。若水泵故障，设备可自动报警并记忆。（）自动消防恒压供水。设备接到消防信号，立即进入消防主泵恒压供水状态。变频柜具有循环软启动功能，若一台泵故障或流量不够，可自动变频启动另一台泵。消防信号解除，立即恢复至平时消防高稳压供水状态。（）智能消防功能。因火灾或管网漏水严重，在无消防信号情况下，设备自动进入消防高恒压供水状态并报警，防止真正火灾发生时水泵频繁启停，水压时高时低不稳，影响灭火用水。该类消防设备安装相对集中，配置简易，系统自动化程度高，减少了平时管理要分散保养、维护、检查的工作量。三、消防给水设计简化方法建规未明确指出建筑最不利点消火栓静水压力值，但有灭火时消火栓充实水柱的要求。消火栓的充实水柱为7m、10m、13m，对应的消火栓最小出水压力为0.16MPa、0.19MPa、0.22MPa。即该建筑高位水箱欲满足最不利点消火栓水压，必须要高出最不利点消火栓栓口16m、19m、22m，这显然是不现实的。通常的消防水箱只能满足灭火时前10min的消防用水量，而不能满足最不利点消火栓水压，所以必须采取补救措施，于是就产生了临时高压消防给水系统。即管网内最不利点周围平时水压和流量不满足灭火的需要，在水泵房（站）内设有消防水泵，在火灾时启动消防水泵，使管网内的压力和流量达到灭火时的要求。通常采用在消火栓处设置远距离启动消防水泵的按钮，或采用稳压设施，当室内消防管网压力降低时能及时启动消防水泵的方式。针对消火栓系统自动控制方式，给出如下给水设计的简化方法。（一）当建筑设置屋顶消防水箱时，具体实施方法可以采用：（1）消防水箱、工频运行的消防水泵和远距离启泵按钮组合；（2）消防水箱、工频运行的消防水泵和稳压泵组合；（3）消防水箱、变频运行的消防水泵组合。（二）当建筑屋顶不允许设置消防水箱时，可用气压水罐替代。此时气压水罐安装位置比较自由，根据实际需要确定，多数安装在首层或地下设备层，和屋顶水箱一样，也要保证灭火时前10min的消防用水量。同样可以采用：（1）应急气压水罐、工频运行的消防水泵和远距离启泵按钮组合；（2）普通气压水罐、工频运行的消防水泵和稳压泵组合；（3）普通气压水罐、变频运行的消防水泵组合。第一种组合是火灾情况下人不仅要打开消火栓灭火，而且必须按动启泵按钮才能启动消防水泵，后两种组合是火灾情况下人只需要打开消火栓灭火，消防水泵在管网压力不足时会自动启动。笔者根据实际工作经验发现，在保证安全供水的前提条件下，对使用单位来说，越简单的系统越好操作，设计“傻瓜”式的系统是最实用的。以上虽然只是以消火栓系统的给水设计为例提出了简化方法，其实，对于自动喷水灭火系统的给水设计也可以参照进行，只要根据场所实际要求选择最适合的简化设计就行了。建筑消防给水系统之浅析摘要：消防给水系统是建筑给排水系统中的一个重要组成部分。本文概述了建筑消防给水系统给水的方式选择，以及建筑消防给水系统存在的一些问题。关键词：建筑消防给水方式问题一、建筑消防给水系统给水的方式选择决定消防给水系统给水方式的因素是消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。自动喷水灭火系统的给水方式和消火栓给水系统基本相同，在此就不赘述。下面就简单叙述下消火栓给水系统的给水方式和选择。高层建筑由于高度大，室外给水管网水压不能满足高压部分消防给水系统的水压要求，因此必须加压。加压供水的方式有水泵高位水箱、变频调速水泵或气压罐给水。就临时高压给水系统而言，由于变频调速水泵和气压罐都不能满足火灾初期的消防贮水及其它诸多因素，因而通常采用水泵高位水箱给水方式。（一）不分区给水方式当建筑高度不超过70m时，一般有一层地下层，可采用不分区的给水方式。即消火栓给水系统为一个分区，设置屋面水箱和一组消防水泵，消防水泵的扬程一般50100mH2O。当栓口出水压力大于50mH2O 时，应设减压孔板或减压稳压消火栓。在室外设消防水泵接合器，体现“自救为主，外救为辅”。（二）分区给水方式1.当建筑高度超过70m，小于130m 时，一般有1- 2 层地下层，可采用两个竖向分区的分区给水。以下两种给水方式比较适合。（1）减压给水方式。即设立屋面水箱和一组消防水泵，水泵的扬程一般100170mH2O。此种给水方式水泵机组少，占地面积小，系统简单，节约造价。减压阀占地面积小，有利于设计和施工。尤其是高低两区交界的两层失火时，只需要启动一台水泵。不足之处是电耗较大，但是消防水泵不经常运转，还是比较经济的。另一个问题是，对通过减压阀的水流的水质要求较高。生活给水系统由于采用给水塑料管，水质较好，对减压阀减压给水很有利。消防给水管道一般采用镀锌钢管，往往因长时间不运行而受到锈蚀，产生铁锈等。一旦使用容易堵塞减压阀前的过滤器或减压阀，对灭火产生严重影响。考虑到这点，首先从设计上应优先采用耐腐蚀的管材、管件和阀门等，如热浸锌钢管和管件或衬塑钢管和管件及铜阀门或不锈钢阀门等。其次加强日常管理工作，保证较好的水质。由于减压阀具有上述的优势，因而在消防给水系统中得到广泛的使用。（2）并联给水方式。即高区和低区分别设高位水箱和一组消防水泵。两个分区各自独立给水，对水质的要求没有减压阀高，安全性好；比减压给水方式耗电少：水泵集中设置在地下层，管理方便。为此低区多设一个分区水箱和一组水泵，增加了水箱和水泵的占地面积，和减压给水方式相比，造价有所增加。当高低两区交界的两层中任一层失火时，两组水泵都要启动，对供电系统的容量要求增大。如果采用多级双出口水泵，则可以减少一组水泵。因此根据实际情况，并联给水方式也是首选方案之一。以上两种给水方式在室内外都应设消防水泵接合器，消防时可以得到消防车的帮助。2.当建筑高度超过130m，小于200m 时，为避免水泵扬程过高，压水管太长，高区供水应采用串联给水方式。这时高区（高度130m 到200m）供水从下一个分区（高度130m 以下）的高位水箱中抽水，压水管进入高区环网，高区水泵扬程100mH2O 左右。这种情况出现三个竖向分区。由此各分区高位水箱和水泵占用建筑面积较大，在楼层设备层中要解决好振动和噪音问题。由于上面分区供水受下面分区给水的影响，安全性较差。因为设备分散带来管理的不便。这就要求提高设计质量，加强日常管理。由于下一个分区高位水箱（中间水箱）是最高分区的水源，其供水有两种方法：（1）在火灾延续时间内最高分区的消防水量全部存贮于下一个分区的高位水箱内，安全性好。但增加了水箱的容积，同时增加了结构的荷重，此法在实际使用中有一定困难。（2）在地下层设置水泵作为转输泵，从贮水池内抽水向上转输流量。发生火灾时，先开转输泵，再开最高分区的消防水泵，对水泵的控制要求较高。虽然安全性要差一些，但减少了结构的荷重，系统简单。转输水泵的压水管可以接至最高区水泵的吸水管上，转输流量进入中间水箱在火灾初期消防流量未达到全流量时，可能会出现从水箱中溢流一部分水量，一般情况下不采用。但是当中间水箱设置的高度能够以重力流保证本分区的消防水压时，转输流量可进入中间水箱。高位水箱的重力流给水安全性更好，系统更简单。3.当建筑高度超过200m，小于250m 时，有4 个竖向分区出现， I、II 分区可以采用并联给水方式，III、IV 分区可以采用减压给水方式。给水系统总体是串联给水方式。4.当建筑高度超过250m 时，可以根据实际情况选择合理的给水方式，给水系统总体是串联给水方式。并且应按高规规定，采取特殊的防火措施，由消防主管部门组织专题研究、论证。二、建筑消防给水系统存在的一些问题（一）大空间的消防给水在消火栓给水系统中，常规的消火栓水枪在地面操作时，其充实水柱已无法达到大空间的上部着火部位。若增加栓口处的水压力，势必使水枪的反作用力加大，消防人员无法操作。在这种情况下如大型展览馆、室内体育馆等，有采用消防水炮装置的，但具体的设计要求不够明确。在自动喷水灭火系统中，设置喷头的高度太大不利于喷头的启动，也造成喷头的落水无足够的作用力穿透火焰上部。目前，国内规范明确室内净空高度超过的大空间建筑物，在其顶板或吊顶下可不设喷头。而今，世界上喷头技术的发展较快，出现了很多特殊场合使用的喷头。问题是如何将其使用。大空间的场所如建筑的中庭设置消防给水防止火灾的蔓延也是值得重视的问题。在建筑回廊外侧采用水幕给水系统效果故然很佳，但用水量过大，实际工程使用困难。现采用了防火卷帘和喷淋加密保护。但是，作为喷淋加密方式使用的是闭式喷头，效果到底如何很难确定。在加密喷头的作用、喷头布置间距、水量计算、给水延续时间等问题上，至今存在着不同的意见。（二）水力报警阀的设置建筑物规模出现了建筑高度的不断上升和单层面积的增大这对于自动喷水灭火系统中水力报警阀的设置位置提出了问题。它主要表现在报警阀是集中还是分散设置、报警阀控制的喷头数量、阀体的工作压力等问