摘要:文章简要归纳和分析了建筑内部消火栓常用的给水方式。首先介绍了现有的消火栓给水系统的分类,然后探讨了不分区的消火栓给水系统、并联分区、串联分区以及稳高压给水系统等的原理、选用要点及其优缺点。
关键词: 消火栓 给水方式 并联给水 串联给水
一、引言
建筑内部消火栓系统是建筑内部最主要的灭火系统,它对于快速有效的扑灭建筑火灾,保障建筑的防火安全有着重要意义。如果一栋建筑的消火栓系统设计不合理,一旦发生火灾,在消防车无法快速到达或达不到火灾楼层高度的话,就有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。所以在建筑给水排水设计中一定要充分重视对消火栓系统的设计,尤其是选择其给水方式时,一定要保证压力和流量符合消火栓消防用水的要求。下面笔者将简要探讨建筑内部消火栓常用的给水方式。
二、现有的消火栓给水系统的分类
1.按用途分。建筑室内消火栓给水系统按用途来分,可分为专用消防给水系统、生活消防共用、生产消防共用、生活生产消防共用给水系统等,主要是根据用水要求来选择的。但各种方式在设计时都应注意不要影响消防用水的稳定性和可靠性。
2.按使用时的压力分。室内消火栓给水系统按使用时的压力来分,可分为低压、临时高压、高压、及稳高压消防给水系统四种形式。但无论选择何种方式,一定要保证室内最不利点消火栓的用水压力要求。
3.按管网形式分。室内消火栓给水系统按管网形式来分,可分为枝状和环状管网消防给水系统。为保证供水的安全性,室内消防应采用环状管道或环状管网,即使在某段损坏时,仍能供应必要的消防用水。环状管网还要有可靠的水源保证,至少要有两条进水管,其中任一条损坏时,其余进水管仍能满足进水量要求。环状管网又有平面环网、竖向环网、立体环网等几种基本形式。
三、不分区的消火栓给水系统
1.无加压泵和水箱的室内消火栓给水系统。当建筑物高度较低,并且市政管网的流量和压力都能够符合室内最不利点消火栓的流量和压力要求时,在允许直接外网取水的前提下,可不设置消防泵和水箱。这样可充分利用外网压力,节省设备和能源费用,系统安装维护比较简单。
2.设水箱的室内消火栓给水系统。当外网供水不稳定,压力和流量变化较大,不能满足最不利点消火栓的压力和流量要求时,可设置高位水箱来补充用水量,前提时外网压力要能供到高位水箱(否则需要设置加压泵)。此方法充分利用室外管网压力,节省能源,但高位水箱会占用建筑面积,增加结构荷载。
3.设水泵的室内消火栓给水系统。若市政管网压力无法满足室内消火栓用水的压力要求,又不方便设高位水箱时,可单设水泵从消防水池吸水加压,来提供消火栓所需用水压力和流量。此方法供水可靠,灭火安全性较高,但需要一定的设备费用。
4.设消防泵和水箱的室内消火栓给水系统。即综合了前面的水箱和水泵供水的特点,供水可靠,但设备复杂,占地大,费用高。
5.气压给水方式的室内消火栓给水系统。对于不宜设高位水箱的建筑,可设置气压水罐,通过水泵向其供水,以便储存和调节流量,并控制水泵的运行。此系统不需设高位水箱,供水可靠,但水泵启动频繁,水压波动较大。
四、并联分区的给水方式
为了满足高层建筑的消火栓用水压力达到要求,高度超过50m的室内消火栓给水系统须采用分区给水,要满足消火栓栓口静水压力不应大于0.8 Mpa。常见的并联分区方式有以下几种。
1.低区利用外网压力供水的并联分区。当外网供水安全可靠、水量水压均能满足建筑低层消防用水的要求时,可考虑直接由外网供给低层部分的消火栓,而高层则采用水泵从消防水池来取水供给。这种方式充分利用了外网压力,节省了能源消耗和设备投资。但这种方法可能造成外网给水压力不稳定,且可能由于水回流而污染外网水质。
2.分泵供水的并联分区。分泵供水方式即各区分别采用独立的消防泵、屋顶水箱,这种供水方式比较安全可靠,是比较传统的一种方式。它适用于具有不同功能的商住楼、综合楼,尤其是分二期实施且高低差较大的建筑工程。但这种方式会增加水泵和水泵结合器的数量,泵房所需面积较大。
3.多出口泵供水的并联分区。双出口多级离心水泵设置有高压出水口和低压出水口这两个出水口,它们可分别供高区和低区的消防用水,能有效减少变配电设备,减少泵房建筑面积,节省了投资。但当高区和低区同时使用时,它们各自的扬程会产生较大的波动。
4.变频调速泵组供水的并联分区。当高层建筑消火栓系统采用变频调速泵组分区供水时,高低区各设一套机组,并且能自动调节流量和扬程,能防止管网系统超压,具有高效节能的优点,而且消防给水系统中不需设水箱。但其缺点是设备多,管理复杂,占地面积大,并且变频调速水泵的价格非常贵,会增加整个设备的投资费用。
5.减压阀供水的并联分区。当高层建筑分区较多时,可采用一组屋顶水箱、消防泵,通过减压阀来调节各区所需水压来并联向各分区供水。这种供水方式是高层消防给水系统中主要的分区方式之一。其最大的优点是可减少屋顶水箱、消防水泵和水泵结合器,节省设备费用和建筑面积,能方便地实现分区分压供水。但要做好减压阀的检查和保养工作,防止锈蚀和堵塞等问题。
五、串联分区的给水方式
当建筑高度超过lOOm时,为了避免管道压力过大,保证栓口的正常水压,消火栓系统常采用串联供水方式。常见的串联供水方式有以下几种。
1.串联水泵供水的串联方式。串联水泵供水又称为转输水泵的给水方式,其高区水泵直接以低区水泵为转输泵,可分为水泵分区串联和直接串联两种形式,在高区水泵与低区水泵之间还可设中间水箱,或者设减压阀。
当采用水泵直接串联方式时,各区有独立的泵组,运行安全可靠,但设备成本较高。水泵分区串联方式的泵组比前者少,占地少,设备系统更简洁,但由于高区消防给水经过低区管网,会降低供水的安全性。总之,串联水泵供水的方式可见小泵工作压力小,还能使消防车与高区水泵串联工作,向高区加压供水。
2.串联水箱供水的串联方式。串联水箱供水又称为转输水箱供水方式,这种方式是将低区水箱作为高区水泵的转输水箱。各区设独立的消防水泵,互不干扰,进水压力恒定。但注意转输泵宜单独设置并设备用泵,不宜于生活泵合用,其流量应等于消防泵的流量,按消防设施的要求,以一级负荷供电。转输干管不宜少于两条,以备管道阀门等锈蚀损坏之用。转输水箱的作用很重要,它既是上区的转输水箱,又是下区的高位水箱, 应考虑转输水箱的容积有适当的空余,以平衡上下区的用水需求。
3.重力水箱供水的串联方式。重力水箱供水方式也可称作减压水箱供水方式,它是利用高位水箱串联为各区提供消防用水。其优点是出水压力恒定,初期水源较有保证,并减少了泵组设备,只需转输泵在火灾期间给高位重力水箱补水。但要注意重力水箱的贮水量应满足消防用水量的需要,各区水箱容积不应少于l0m3,且要满足室内消火栓和喷淋的最不利点供水压力。这种供水方式仍需进一步探讨,因为其消防用水必须先进屋顶水箱再供给,而规范中要求的“发生火灾时消防水泵供水不应进入消防水箱”,这显然是矛盾的,而且重力水箱几乎不可能贮存火灾延续时间的用水量。
六、稳高压给水系统
稳高压给水系统关键的是其稳压装置,包括稳压泵、气压设备、重力水箱等,它在火灾时提供灭火装置所需的消防用水水压,非火灾时补偿系统因管网渗漏而造成的压降。
1.设稳压泵的稳高压给水系统
稳压泵能在非火灾时期稳定消防用水水压,其流量要大于管网漏失水量,扬程应满足最不利点处灭火设施水压要求。选用稳压泵时,其流量-扬程曲线应尽量陡落,扬程可略低于消防主泵扬程,但不应低于最不利点设备所需的压力要求。应给其配置双电源或双回路的供电,以保证供电的可靠性。
消防主泵出口管上应设置泄压装置,室外管网易采用耐高压管材,以防超压及其造成的破坏,避免在灭火初期开启时用水量少而使管网压力猛增,可设减压孔板、减压阀等减压装置。
2.设气压水罐的稳高压给水系统
气压水罐的压力由配套设置的水泵来提供,可保证消防用水水压。其供水量应大于管网漏失水量,最低工作压力应满足最不利点灭火设施水压要求。气压给水设备可用在有水箱的消防系统中,其功能上也可替代消防水箱。
当在高层建筑中采用定压式气压给水设备来代替屋顶消防水箱时,系统的空气罐可保证补气量和稳定的气压,并具有以下特点:系统由微机控制,压力稳定,在火灾初期消防水泵出水量小时,可防止系统的超压;气压水罐压力稳定,可减小气室部分容积;气压消防设备本身还具备报警功能。
以上两种稳高压给水系统,能减少屋项水箱,对于设置屋顶水箱仍达不到要求的工程或是不利于设置屋顶水箱的工程,尤其适用。此外,由于采用稳压压力联动控制启动消防主泵,大大降低出现故障的可能性,增加了系统的可靠性。
七、结束语
总之,我们建筑给排水设计工作者一定要充分认识建筑内部消火栓系统的重要性,注意设计的规范性,因此,也有必要掌握消火栓系统的各种给水方式的原理及设计要点,以便提高设计的安全性、合理性和经济性,在保障建筑消防安全的前提下,降低工程投资费用。
参考文献:
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