摘 要:高层建筑地下消防泵房的设计是整个建筑给排水设计的核心部分,本文是作者就高层建筑地下消防水泵房设计的相关问题进行了简要的阑述和分析。
关键词:高层建筑;泵房;消防设计
前言
随着当今社会的经济飞速发展,高层建筑的建设在我国各大、中、小城市中层出不穷,由于高层建筑中居住人员集中等原因,一旦发生火灾,往往造成重大人员伤亡及巨大财产损失,因此,高层建筑消防设施建设已成为当今高层建筑中的一个重要问题,而消防泵房是整个消防系统的核心所在,下面本文就高层建筑给水排水消防泵房设计进行简要概述.
1 消防水池
高层工程建筑供水种类繁多,除生活供水、消火栓系统供水、自动喷洒系统供水之外,还常有水喷雾.水幕供水等,储水池必须有足够的容量保障上述各系统的供水。水池容量的计算可参照相关规范。
1.1 专用消防水池的设计
①设计专用消防水池要注意以下问题:
a. 要在水池中设导流墙,以增长流路,减少死角
b. 安设循环水泵,使池水得以充分循环,常用方法如下:
一是利用消防泵本身加旁路加减压阀来循环全池死水;二是专设循环泵使池水循环。循环泵的流量以一天周转池水一次为准。例如,池水容积为600m3 ,设计的循环泵流量为30m3/ h ,也可根据实际情况定;三是在循环泵吸水管上以压力投加漂白精溶液,浓度为2 % 一10 % ,将池水消毒及保持足够的余氯,循环泵可间断开启,也可天天开启,按各处操作经验定。
②另外,对水喷雾系统来说,如果与消化栓或自动喷淋系统合用水池的话,很容易发生一些由于水质的原因引起水喷雾系统堵塞的现象,为了增加其控火灭火的安全性,建议水喷雾系统与生活给水系统合用水池。有以下两个优点:
a.不会影响生活水水质。比如一高层建筑日生活用水量为200m3/d,生活水池按其1/4贮存,为50m3,而水喷雾系统贮存水量(假设按设计喷雾强度15L/(min•m2)作用面积20m2、持续喷雾时间lh计)为36m3,如合用水池,总贮水量为86m3<200m3,还不到生活日用水量的一半,这样既不会影响生活水水质,也提高了水喷雾系统的水质。
b. 有利于水池的结构设计。结构设计时往往因生活水池的容量太小(与消防水池相比)而不好设计,故水喷雾系统和生活给水系统合用水池可使生活水池和消防专用水池贮量相对均衡,从而用利于水池的结构设计。
1.2 取水方式
为了保证在火灾延续时间内水泵机组能正常运行,水泵的取水方式必须安全可靠。因此,高层建筑防火规范明确规定:水泵采用自灌式吸水;当消防水池容量超过500m3时,消防水池要分成两格,其目的是为了保证在清洗或检修某格水池时仍能供应消防水。水泵的三种取水方式:
①消防水泵分别向水池设吸水管。缺点是不利于清洗或检修,各系统只有一台泵处于待令工作状态,不安全。
②设公用吸水井。消防水泵从公用吸水井取水,缺点是水池与吸水井连管管径大,吸水井本身检修时全部停水,系统的安全性较差。
③水池间设连通管。连通管设控制阀门,将连通管设计成水池的一部分,不是按一般的吸水管设计,所以连通管的流速适当偏低(流量按最不利水量之和考虑,而且考虑到一格水池检修时的工况)。一组消防水泵,吸水管可为两条(见图1 )其优点是:
a. 在某格水池清洗或检修时,各个系统互为备用的加压泵均可处于待令工作状态,连通管本身也可分别检修,增加了整个消防系统的安全性;
b. 减少了水池预埋套管的数量,对水池防漏、抗振有利。
但水池间设连通管的缺点是连通管内易于沉渣积气,解决的方法是:
a. 适当加大水池池底板坡度,使之坡向积泥坑,清洗或检修时排泥;
b. 制作网罩形吸水口;
c. 自动喷水系统和水喷雾系统供水主管上设Y型透镜过滤器,可随时清洗;
d. 在连通管适当位置设排气阀。
2 水泵的选择
水泵的正确选择不仅需要考虑水泵特性曲线,还要考虑管道系统特性曲线,这样,所选水泵才不致于太大,具体选泵时要注意以下几点:
①不能片面考虑单台泵高效率运行,要兼顾到水泵组运行的整体效果。尽量选用大功率水泵,减少工作泵台数。大功率水泵的效率高,有助于节能。
②为保证并联泵常年在高效区运行,并联工作泵台数不宜超过3 台。如果要使某台水泵既要单独运行又要并联运行,则在选泵应注意使每台泵并联时的工况点尽量接近高效段的左边界。这样,当单泵运行时,工况点右移,仍可以处在高效段内,使整个工况变化范围内运行效率较高。
③管路特性曲线与并联水泵Q 一H 曲线交点的效率不得超出高效区,以保证水泵工作的平稳过滤。
④水泵组合为调速泵与定速泵时,通常设调速泵为常开泵,定速泵为梯级调速泵。调速泵最大范围不应超过75 % ～ 100 %。以免水泵运行效率大幅度下降。调速水泵机组安装高度应按全速运行状态来考虑。
3 泵房的防噪减振
①选择低转速、低噪音水泵,从源头减少噪音。
②水泵机组采用变频调速控制,使水泵的瞬间启停变为缓慢的加速和减速,以减少水泵的猛然启停而减少水泵的瞬间启停泵噪声。
③水泵出水管上的止回阀应采用缓闭消音止回阀,以减少水泵止回阀可能引起的水锤噪声。
④水泵基座上应按计算做橡胶隔振器或橡胶隔振垫,以减少水泵振动向混凝土基础的传播。
⑤水泵的出口和吸水管上均应装橡胶软接头,以减少水泵的运转噪音和振动通过钢管固体传声。
⑥泵房中管道的吊架应做弹性减振吊架,管道吊架和托架上的金属管卡与管道的接触部位加橡胶隔音减振。
⑦合理布置管道。水泵进出水管,立式水泵有0° 、90°、 180°、270°。四种布置方式。在进出水管是180°时,位于水泵基座下的四个支承点的隔振元件受力基本均等,压缩量相同,对隔振最有利。合理的做法是立式水管必须强调管道一侧进一侧出的180°布置方式。卧式水泵有水平进,竖向出的管道布置方式。按以上原则考虑,尽量缩短吸水管长度,减少管道重量,减少管道荷载对隔振的影响。因此吸水管上可曲挠橡胶接头应尽可能靠近水泵设置。
4 水泵防超压措施
①对于流量变化大而扬程变化小的系统选用流量一扬程曲线平缓的水泵,其中值得推荐的是建筑消防特种泵(原名切线泵),流量一扬程曲线特别平缓,呈恒压状态。
②对于须分区供水的高层建筑,建议使用多出口消防泵,既经济,又能防超压。
③使用泄压阀,其最佳位置是设在水泵出口止回阀后,一般情况下,泄压阀的口径可与水泵出水管同径或小一级。实践证明泄压阀反应灵敏,准确可靠,可以有效防止因超压而造成的损坏。
5 泵房设备的布置
首先考虑是否有两个不同给水系统在满足流量和压力的前提下共用一组泵的可能。如一幢高层建筑内既有水喷雾、水幕系统,又有消火栓、自动喷水系统,可考虑几种共用方式:(一般说来,消火栓系统不宜与其它消防系统共用一组消防泵,因消火栓系统有可能与其它系统同时开启灭火)。
两个系统共用,如果流量不满足要求,可采用划分防火分区的方法(见图2 )。如压力不满足要求,可采用设置减压阀的方法。
对于需分区供水的超高层建筑,建议不采用普通的消防泵,而采用多出口消防泵,由多级多出口水泵组成的高层消防给水系统在技术上与水泵并联相似,因此也具有设计计算容易、系统控制简单和维修工作量少的优点,和水泵井联相比设备少、占地少、造价低。同时由于几个分区可以共用一组水泵,就便行我们在同一工程设计中增加分区数,从而减小竖向分区的压力值,为解决消防给水系统超压问题提供了一种可行措施(多出口消防泵的应用示意见图3 )。
由于地下泵房的给排水设计需与建筑、结构、电气等专业相互协调,设计者往往先行设计泵房,但本人认为最好先行布置室内给水干管为佳,特别是管井干管的布置,这样可使水泵布置有序。
6 结束语
地下泵房的设计是整个高层建筑给排水设计的核心部分,以上仅是笔者在工程中的体会,有不尽合理的地方,望各位专家指正。