浅析消防水池有效容积及影响因素.doc

消防水池有效容积探讨-浅析消防水池有效容积及影响因素摘要 本文比较了消火栓起点压力不同时，消防水池有效容积理论值与实际值的差距，以及关于消防水池最低有效水位的讨论。工程实际中应该在满足自灌吸水的前提下确定消防水池的有效容积，保证有足够的消防用水量。消防水泵的选用应该用水泵的性能曲线进行校核，避免消防水池的水被提前抽光。关键词 消防水池 有效容积 最低水位 消防水泵 Discussessomeproblemsof fire pool- Analysis the effective volume and the lowest water level of fire poolWei Rui, Yang Qingyuan(Zhengzhou University multi-functional Design And Research Academy Limited Company, Zhengzhou, 450000)Abstract： This paper compares the actual value of the fire pool and the effective volume of the theoretical, when fire hydrant pressure is not in the same starting point, and discusses the lowest effective level fire pool.In practical engineering, the effective volume of the fire water should meet the self- irrigation water to ensure that there is enough fire water. The fire pump should be checked by the pump performance curve, to avoid the fire pool water is pumped in advance.Keywords：The fire pool The effective volume The lowest water level Fire pump 1. 引言 在我国经济飞速发展的情况下，各类建筑拔地而起，城市里高楼林立，如果没有可靠的消防设施作为保障，一旦发生火灾，将会造成巨大的人身和经济损失。2009年央视某配楼火灾事故、2010年上海某高层住宅楼火灾事故，这些突如其来的事故无一不在给人们敲响着警钟。火灾发生时，消防水泵从消防水池中抽水，将水输送到各灭火设备进行灭火。在消防设计工程实践中，关于消防水池的设计技术已经相当成熟，想要在技术上寻找新的突破具有一定的难度。但是，消防水池设计时部分设计人员仅按规范规定的最小用水量确定消防水池的有效容积，没有对消火栓系统进行具体的计算，还有一些施工单位施工时没有精确测量，这些都会造成消防水池有效容积不足。消防水池最低水位的确定业内一直都有争议，本文结合了设计规范、技术措施、标准图集中对消防水池最低水位的不同规定，分析不同水位对消防水池有效容积的影响，使设计人员在设计时灵活把握尺度，既不影响工程造价，又能保证足够的消防用水量。2. 消防水池有效容积计算消防用水量的计算公式：V建筑消防给水一起火灾灭火用水总量（m3）；V1室外消防给水一起火灾灭火用水总量（m3）；V2室内消防给水一起火灾灭火用水总量（m3）；q1i 室外第i种水灭火系统的设计流量（L/s）；t1i 室外第i种水灭火系统的火灾延续时间（h）；n 建筑需要同时作用的室外水灭火系统数量；q2i 室内第i种水灭火系统的设计流量（L/s）；t2i 室内第i种水灭火系统的火灾延续时间（h）；m 建筑需要同时作用的室内水灭火系统数量。消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014(以下简称消规)7.4.12条第二款1：“高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算；其他场所，消火栓栓口动压不应小于0.25MPa，且消防水枪充实水柱应按10m计算。”以建筑给水排水工程2第三册第88页例2-1为例，“某高级酒店，地下一层，地上16层，层高3.1m，建筑总高度50.7m，总建筑面积为31500m2。市政外网管径DN300，有2根引入管，管径均为DN100，市政水压为0.3MPa，市政管网可满足室外消防用水量。”分别按2014版消规和老规范对本项目的消火栓系统进行计算，并比较消防水池有效容积计算值与理论值的差别，计算结果详见表1、表2。表1某高级酒店消火栓系统计算结果（按2014版消规）管段名称起点压力MPa管道流量L/s管长m管径mm流速m/s水力坡降MPa/m损失MPa累计损失MPa终点压力MPa0-10.35006.983.11000.790.000120.00040.00040.38141-20.381414.293.11001.610.000520.00160.00200.41402-30.414021.9243.51001.570.000490.02130.02330.87033-40.904221.92202000.630.000030.00060.02390.87094-50.870943.84202001.250.000130.00260.02650.87355-60.873558.13202001.660.000220.00440.03090.87796-70.877958.1332001.660.000220.00070.03160.87867-80.878658.13202001.660.000220.00440.03600.9146表2新老规范消火栓系统计算结果比较管段名称按2014版消规计算按老版规范计算起点压力MPa管道流量L/s流速m/s终点压力MPa起点压力MPa管道流量L/s流速m/s终点压力MPa0-10.35006.980.790.38140.189255.000.560.22051-20.381414.291.610.41400.220510.441.180.25242-30.414021.921.570.87030.252416.301.840.71703-40.904221.920.630.87090.717016.300.470.71744-50.870943.841.250.87350.717432.600.930.71885-60.873558.131.660.87790.718843.041.230.72126-70.877958.131.660.87860.721243.041.230.72167-80.878658.131.660.91460.721643.041.230.7240该项目室内消火栓用水量的理论计算值V=4033.6=432 m3。如果消火栓栓口起点压力为0.19MPa，经计算，充实水柱长度11.450m，该建筑室内消火栓用水量为43.04L/s。消防水池补水管经为DN100，分别按孔口出流和经济流速计算，取较小者作为室外给水管网补水量，即9.4L/s。消防水池有效容积计算值V=3.6（43.04-9.4）3=363m，计算值与理论值的差值V=363-432=-69m。此时理论计算值消防水池有效容积比计算值多69m。如果消火栓栓口起点压力为0.35MPa，经计算，充实水柱长度18.516m，该建筑室内消火栓用水量为58.13L/s，消防水池有效容积计算值V=3.6（58.13-9.4）3=526.3m，计算值与理论值的差值V=526.3-432=94.3m。在消规实施后，如果还以理论计算值确定消防水池的有效容积，显然不合适。高层民用建筑设计防火规范和消防给水及消火栓系统技术规范关于消防水池有效容积的规定并没有减去火灾延续时间内消防水池的补水量。建筑设计防火规范GB50016-2006第8.6.2条3，当室外给水管网供水充足且在火灾情况下能保证连续补水时，消防水池的容量可减去火灾延续时间内补充的水量。笔者认为，此条同样适用于高层民用建筑。3. 消防水池最低有效水位对水池容积的影响3.1不同最低有效水位的确定方法3.1.1吸水喇叭口往上600mm为最低水位消防给水及消火栓系统技术规范1GB50974-2014第4.3.9条第一款，消防水池的出水管应保证消防水池的有效容积能被全部利用。消防水池的有效水深是设计最高水位至消防水池最低有效水位之间的距离。消规1对消防水池最低有效水位的解释是：消防水泵吸水喇叭口或出水管喇叭口以上0.6m水位，当消防水泵吸水管或消防水箱出水管上设置防止旋流器时，最低有效水位为防止旋流器顶部以上0.2m。此观点与全国民用建筑工程设计技术措施 给水排水4（2009版）基本一致，区别是技术措施中规定防止旋流器顶部以上0.15m。图1对消防水池最低水位的不同情况分别做了说明。图1 消防水池最低水位A消防水池最低水位；D吸水喇叭口直径；h1喇叭口底到吸水井底的距离；h3喇叭口底到池底的距离3.1.2最低水位淹没水泵放气孔消防专用水泵选用及安装504S204中规定：对于工业建筑和多层民用建筑，消防水泵宜采用自灌式吸水，而对于高层民用建筑，消防水泵应采用自灌式吸水。建筑给水排水设计规范6GB50015-2003第2.1.32条关于自灌的定义：水泵启动时水靠重力充入泵体的引水方式。04S204中明确要求对于卧式消防水泵，消防水池满足自灌式启动水泵的最低水位应高于泵壳顶部放气孔，如图2所示。图2 水池最低水位高于泵壳顶部放气孔图示3.1.3最低水位淹没泵轴高层民用建筑设计防火规范7GB50045-95第7.5.4条关于最低水位的解释：“自灌式吸水的消防水泵比充水式水泵节省充水时间，启动迅速，运行可靠。因此，规定消防水泵应采用自灌式吸水。由于近年来自灌式吸水种类增多，而消防水泵又很少使用，因此规范推荐消防水池或消防水箱的工作水位高于消防水泵轴线标高的自灌式吸水方式。” 3.2不同最低水位条件下水池容积的差别下面以流量40L/s，扬程80米的卧式恒压切线消防泵为例，计算不同最低水位时消防水池有效容积的差别。假设消防水池地面与消防泵房地面在同一高度，消防水池有效容积432m，水池有效水深2.9m，水池面积150m2，水泵基础高80mm，此时水泵轴线高度658mm，水泵放气孔高度988mm。水泵轴线与放气孔高度处水池容积的差别V1=150（0.988-0.658）=49.5m。消规确定消防水池最低水位的方法则灵活很多，如图1所列四种情况，当设置吸水坑时，在前三种示例中（1）的最低水位即水池地面，可以减少消防水池的储存量，节省投资；另外两种使消防水池存有一部分无效水位，火灾时不能被利用。（4）方案则比较经济合理，减少了吸水坑的设置，节省了土建方面的投资，在吸水管上设置放置旋流器，此种情况下最低水位高于水池地面约400mm。实际工程中，消防水池最低水位的确定不仅要满足消规第4.3.9条的规范，还要满足水泵自灌吸水的要求。如果泵房地面与水池地面高度一致，则水池存在1m左右的无效水位，这种情况下可以考虑设置防止旋流器，而没必要设吸水坑。如果要增加水池的利用率，就需要降低泵房的高度，但是这样势必会压低泵房的深度，而且流量、扬程越高的水泵，尺寸就越大，泵房地面与水池地面的高差也就越大，加大了设计和施工的难度。4. 水泵选型不当对消防水池有效容积的影响分析消防水池有效容积经计算确定后，为保证有效的消防用水量，还应选择合适的消防水泵，避免消防水池有效容积不足。盛杰总结了消防水泵的选型对消防水池容积的影响8，主要表现在以下两个方面：选用的消防水泵的流量、扬程等参数高于实际值，导致火灾发生时消防水池内的水被提前抽空，保证不了火灾延续时间内消防水池持续供水；选用的消防水泵的流量、扬程等参数与实际值吻合，但是没有利用水泵的性能曲线进行校核，导致消防水池容积不足。5. 总结与建议（1） 将火灾延续时间内最小消防用水量作为消防水池的有效容积不合适，应该对建筑的消防系统进行计算，确定室内消火栓用水量，再计算火灾延续时间内消防用水量与补水量的差值，此值即为消防水池的有效容积。（2） 消防水泵的选用应该用水泵的性能曲线进行校核，避免消防水池的水被提前抽光。（3） 工程实际中应该在满足自灌吸水的前提下确定消防水池的有效容积，保证有足够的消防用水量。参考文献【1】消防给