摘要:现行《建筑设计防火规范》GB50016-2006中关于高位消防水箱、消防水泵的设置规定不明确,消防水泵的启动控制方式容易引起误报、误启动?现就本人的认识和体会谈谈对(1)消防水箱(气压水罐)设置及高位消防水箱设置高度问题；(2)消防水泵的设置问题；(3)消防水泵启动问题等三个问题的看法?
关键词:建筑消防设计；高位消防水箱；消防水泵
1 消防水箱(气压水罐)设置及高位消防水箱设置高度问题
因气压水罐如想储存一定量消防用水的话,其容积要大于储存水量?这就要求在储存同样体积的消防用水的情况下,气压水罐的体积必须大于高位消防水箱?而且,气压水罐与高位消防水箱相比,储水能力低,供水可靠性差,占用房间布置设备又不受建设方的欢迎?因此,笔者建议仍然使用设置高位消防水箱的方法解决多层建筑初期火灾扑救?在实际工程中本人亦多采用高位消防水箱?
消防水箱设置在建筑物的最高处,可以靠重力自流给室内消防管网提供压力?新版《建规》中关于消防水泵的设置及消防水箱设置高度规定仍然不明确?可参照条款只有第8.4.3条第8款规定:“高层厂房(仓库)和高位消防水箱静压不能满足最不利点消火栓水压要求的其它建筑,应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮,并应有保护设施?”据此,是否设置消防水泵取决于高位消防水箱是否能满足最不利点消火栓的水压要求?关于水压,《建规》第8.4.3条第7款款规定了“水枪的充实水柱应经计算确定,甲、乙类厂房、层数超过6层的公共建筑和层数超过4层的厂房(仓库),不应小于10m；高层厂房(仓库)、高架仓库和体积大于25000m3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑,车站、码头、机场建筑等,不应小于13.0m；其它建筑,不宜小于7m?”现以水枪充实水柱长度Sk=7m、水枪喷嘴口径19mm计算高位消防水箱的设置高度?
最不利点消火栓栓口处所需水压,应由下式计算:
Hxh=hd+Hq=AdLdq2xh+q2xh/B
式中Hxh—消火栓栓口处所需水压(mH2O)；
hd—消防水带水头损失(mH2O)；
Hd—水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(mH2O)；
Ad—水带的比阻,选用65mm口径衬胶的水带,则Ad=0.00172；
qxh—消火栓射流出水量(L/s),根据直流水枪充实水柱技术数据,充实水柱7m时,19mm口径水枪流量为3.8L/s；
Ld—水带长度(m)选用Ld=25m；
B—水流特性系数,19mm口径水枪喷嘴的B值为1.577?
Hxh=0.00172×25×3.82+3.82/1.577=9.78mH2O
水箱设置高度可按下式计算:
H=Hxh+hsk+hw-2.2
式中H—消防水箱最低水位与建筑物屋顶标高差(m)；
Hxh—消火栓栓口处所需水压(mH2O)；
Hsk—消火栓栓口水头损失(mH2O),据有关资料:hxh<2mH2O；
hw—最不利点消火栓与水箱出口间管段水头损失(mH2O),
2.2—最不利点消火栓口与建筑物屋顶标高差(m)
hw=hy+hj其中hy为沿程水头损失,hj为局部水头损失,按沿程损失10%计算?取消防用水量为15L/s,选用DN100的消防管道,设管段长度L=30m,查水力计算表,v=1.8m/s,1000i=27.45mH2O,则hy=iL=0.02745×30=0.824m,hw=1.1hy=1.1×0.824=0.91m.
H=9.78+2+0.91-2.2=10.49m
水箱设置如此之高,在实际工程中难以做到,从而不能满足最不利点消火栓水压要求?
2 消防水泵的设置问题
通过对高位消防水箱设置高度的计算和分析,根据《建规》8.4.3条第8款款规定,多层民用建筑需设置消防水泵?
在多数情况下不允许消防泵直接从市政管网中吸水,这样就需要设置消防水池和缓冲水箱?这与屋顶高位水箱设置重复,还需要单独占用房间布置设备及相应的控制设备和动力供应,增加了消防工程投资,使用管理也很不便?实际工程中多数情况下都只设水箱,未设消防水泵,规范条文形同虚设?
众所周知,多层建筑的室内消火栓消防给水系统,只要求用来扑救初期10min内的火灾,10imn以后则由城市的消防队来扑救,即只用来扑救初期火灾?仅仅为了扑救初期火灾而由于水箱高度不能满足最不利点消火栓所需水压,就要求设置消防水泵显得要求过高了?这种要求,在工程设计中有时还难以做到(如住宅及中小学教学楼)?其实,对于多层建筑,为了保证火灾初期10min内的消防用水,由于消防水箱内已贮存10min的消防用水,所以只需在消防水箱出水管上设置一组增压泵,就可以圆满地解决这个问题?这里提请设计者注意的是:高层建筑中增压泵的流量是有限制的,即:对消火栓系统,其流量不应大于5L/s；对自动喷淋系统,其流量不应大于1L/s?而在多层建筑中,笔者认为增压泵的流量应是该建筑的消防用水量?上述建议既可简化多层建筑中消火栓消防给水系统,易于在工程实施,也不会对初期火灾的扑救造成不利的影响?其实,由于增压泵设在屋顶,是轻载启动,启动速度快,反而对扑救初期火灾有利?
另外,在市政管网能够满足室内外消防用水量的前提下,笔者认为可以考虑根据建筑物不同的用途来确定多层建筑物是否设置消防泵?对于厂区及一些大型的公共建筑,设立消防泵无疑是必要和可行的?因为他们可以对工人和管理人员进行必要的培训,组成业余消防组织,而使其具备一定的自救能力?而对于一般的居民住宅,应该立足于依靠专职的消防人员扑救为主,因为对于一般的居民来说在突发事件中操作消火栓有一定难度,尤其对老人、孩子而言还可能出现危险,也就是说不按具有自救能力考虑?所以,在住宅楼内仅设消火栓,管网接消防水泵接合器,依靠城市消防车升压供水,当然采用该方式必须满足两个条件:a.市政管网的供水能满足室内外的消防用水量,否则应设消防水池；b.在该建筑(群)的周围应有具有足够消防能力的消防车库(其距离应有规定)?
另外,《建规》中对于水箱设置高度能满足最不利点消火栓水压要求的其他建筑并没有明文规定是否需设置消防水泵?这给各地消防主管部门执行《建规》时造成一定的迷惑,也是消防设计人员与有关部门一直争论不休的焦点之一?建议应予以明确规定?
3 消防水泵的启动问题
消火栓系统是多层民用建筑最基本的灭火设备,发生火灾时,消防水泵及时、迅速启动加压是其正常运行的重要保障?为此,《建规》制定了该条文第8款的规定,以便迅速远距离启动消防水泵?但万一出现如下情况:(1)无火灾时人为启动消火栓处按钮:(2)发生火灾时?慌乱中先启动按钮,再展开水枪、连接接扣、开启栓口、持枪射水等过程中,由于操作不熟练而延误时间,或仅启动按钮而来不及开枪射水?这两种情况都会造成消防管网超压并极有可能引起管网爆破?为了避免上述情况下消火栓按钮或误动作所带来的误报、误启动?笔者认为,每个室内消火栓处的按钮不宜直接启动消防水泵,可以把它作为警报信号传送给消防水泵房或消防值班室、提醒管理人员应立即查明、核实火情,防止误报?为此,于消防水泵出水管处设置水流指示器,并由其发出的水力信号直接启动消防水泵?另外,也可设置小型气压罐,通过电接点压力表将信号传给控制装置,控制装置控制水泵开启?当然,紧急状况下,在消防水泵房内,或消防值班室亦可直接启动消防水泵?
最后强调一点,为确保安全可靠,无论采用哪一种启动方式,水泵的动力供应均应为消防专用电源?以上仅为本人设计过程中的一些想法,说出来供大家参考,不当之处,望各位同仁批评指正,共同商榷?
参考文献
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2006[S]北京:中国计划出版社,2006
[2]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2009年版)[S]?北京:中国计划出版社,2005