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消防给水工程是现代高层建筑的重要组成,是建筑消防的必要内容。科学优质的消防给排水系统,在保障人民生命财产安全方面有着不可替代的作用,也是现代高层建筑工程设计中的重点。本文主要对当前我国高层建筑给排水消防设计与施工情况进行探讨。
一、我国高层建筑给排水消防设计现状剖析
当前,在高层建筑给排水消防设计和施工中存在这样的问题:(1)消火栓安装位和数量上,往往施工设计中单单靠既有的经验进行,未能根据建筑的结构、布局及功能等予以安装;(2)给水系统设计时,对建筑周边的给水状况和环境未能充分分析,以致于在设计施工中未能按规范装配中转水箱、消防水泵等接合器,使得系统难以有效运转,而导致灭火系统不完善;(3)排水管规划不当,未能将日常排水与消防排水充分结合;(4)消防设备维护不善,在出现火灾时无法应用上。这些问题的出现的根本原因就是对高层建筑的给排水消防设计关键技术未能准确把握,也未严格按照规范实施。
二、高层建筑给排水消防施工主要技术
(一)自动灭火
自动灭火装置在高层建筑中有广泛应用,主要在于控制火情发展,最大限度减少损失。该装置主要有报警、探测、通讯及灭火等设备组成,在设计时需要特别掌握消防灭火有着直接关系的自动喷淋系统,温控、探测等设备的有效性和设备性能有着密切关系[1]。自动喷淋系统报警装置应安装适当,不但要在出现火灾报警时人能清晰看到,还要确保其稳定运行,不得安装在公共通道或隐蔽部位。另外,喷淋系统的喷头需要依照建筑实际情况进行设计,分为吊顶和无吊顶喷头,同时,喷头、梁间距要满足实际要求。在高层建筑底层室内,应依照自动喷淋系统在最大火情确定流量,确保灭火的及时、全面和有效。
(二)消防栓设置
在一切建筑中,消火栓设计和施工是不可缺少的。在设计过程中,不但要考虑到消防规范的规定数量,同时要根据建筑实际情况和产品规格明确数量。在高层建筑装配消火栓时,应考虑消火栓室外水管的供水状况,确保室内外保持一致,消防栓和水管接合器数量也应一致,以免灭火时水管不足。对高层建筑室内设有消防池的,建筑外部消火栓只需按照用水情况确定;内部消火栓则可通过高压给水系统实行二次增压,如在超压后,则通过稳压进行减压。消防电梯,可按照建筑内部的消防栓装配情况,在电梯前部设一消防栓[2]。
(三)消防给水
在高层建筑的消防给水系统设计时,应充分考虑到建筑的高、面积、结构等情况,同时还应考虑建筑总用水情况。我国有明确规定,高层建筑消防用水量内部为40L/s,外部则为30L/s。高层建筑应在每2建筑的避难层装配一各中转输水箱,避难层之间需设计装配一个变频泵实行增压供水,对火灾风险较大的场地,应通过计算和明确屋顶水箱供水形成一个相对稳定的水压,确保建筑的安全。为高层建筑消防整体消防需要,在必要情况可设消防水池循环泵、导流墙。此外,还可在建筑中心部位设增压,或设计公共消防水池,以降低投入成本,更好的进行管理。另外,在设计串联供水时,应考虑消防用车的供水,及作用面,对消防栓系统未处于消防用车范围时,应利用水泵接合器来实现。
(四)消防排水
高层建筑消防排水系统是整个消防系统的重要组成,须严格按照相关规定和标准予以设计。在对消防排水系统设计时,要根据用水量的80%到90%标准来设计排水量。对高层建筑室内管道和排水管出现交叉时,应如此进行:排水管位于电气管之下,给水管位于排水管之上,如设有压力管则应避开无压力管,有风管应紧挨其下。另外,在消防电梯井周边,应应用低于基坑排水装置,如排水集水池。且在设计中应在基坑与集水池间布设一定的排水管。对高层建筑内部消防水泵设计和安装时,通常是在建筑地下室装配,如此可及时将该部位的给水排出,还可通过污废水泵予以提升[3]。在建筑水泵房周边可设集水池,也为地漏。在消防电梯设计和安装排水泵时,须预留基于消防电源的备用泵,还需在电梯门口装配必要的挡水、防水设施。
(五)设备养护
应严格按照消防设备的应用特点,制定和高层建筑消防系统相应的消养护方案,明确相关设备养护内容和相关人员的责任,加强重点设备的养护。在实际养护工作中,除进行常规养护外,还需要做好这几项工作:(1)对自动灭火喷淋系统必须定期检修,对喷头要拆卸通水检查,每一类喷头备用10个以上(总量的1%);(2)消防管线必须定期或不定期开展放水检查,末部的出水量应在25%以上;(3)对消防栓损坏、丢失等状况进行全面检查,及时解决问题消防栓,补齐相关设施,对消防栓贴出的操作流程要及时更新,对非重点部位的消防栓必须达到15%到30%,重点部位需达100%;(4)火灾探测装置必须定期检测,运行2到3年后需进行一次清洗;(5)对给水池应用情况进行有效检查,对其补水方法和给水能力进行检查,避免用到其他方面。
三、结语
总而言之,重视并做好高层建筑给排水消防设计,有助于提升建筑使用的安全性、可靠性。为给广大用户给予优质、安全、可靠的生活和工作环境,建筑给排水消防设计工作者必须不断提升自己的安全意识和消防意识,积极学习和掌握更为先进的技术,不断强化高层建筑的消防给排水系统性能。
参考文献:
[1]李娟.刍议高层建筑给排水消防设计[J].科技创新与应用,2013,8(06):33-35.
关键词:高层建筑 供水
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)11(c)-0050-01
泉州市高层建筑已有1000多幢,2011年以来,泉州在建和即将开工150 m以上建筑就有50多幢,高层建筑消防安全工作的重要性更加凸显,近年来高层建筑火灾事故屡见不鲜。在发生高层建筑火灾时,有效充足的火场供水至关重要。能否确保火场供水不间断,水源能否第一时间送达指定楼层并保证有足够的水量、水压,便成了整个战斗能否成功的决定因素。笔者结合工作实际和理论知识,就做好高层建筑的供水方法方式进行分析探讨。
1 立足高层建筑内部消防设施实施供水的存在的问题
通常情况下,高层建筑发生火灾是要依靠内部消防设施扑救,但是由于种种原因,导致内部消防设施在发生火灾时无法正常启用,甚至瘫痪。
(1)给水系统安装中规范性不强。施工中的高层建筑,内部消防给水系统尚未形成,施工用水水压低,发生火灾后灭火用水几乎完全依靠消防队的移动式灭火给水设施。一些高层建筑的消防给水系统与市政给水管网未按原消防审核的要求接通。
(2)系统老化导致失效,比如设备故障、年久老化、维修停用、管理不善、没有执行设计、改变使用功能等。
(3)消防设施维护保养不到位。高层建筑消防设施的维护保养工作未全面有效落实,系统故障、部分功能失效等问题时有出现;高层建筑自动消防设施操作人员持证上岗率有待提高,值班操作人员未取得上岗证、不熟悉操作规程的现象时有发生。
2 几种利用现有移动消防设备向高层建筑供水的方式
2.1 垂直铺设水带供水
在高层建筑灭火救援垂直铺设水带供水时,通常有两种方式:室外垂直铺设水带供水、室内利用楼梯井垂直铺设水带供水。
2.1.1 室外垂直铺设水带供水
利用室外垂直铺设水带时,通常根据高层建筑的结构特征和楼层高度的不同,铺设水带的方法一般有三种:一次性吊升法、一次性施放法和分层施放法。
(1)一次性吊升法是指水带在地面施放连接,并用安全绳捆绑加固,登高人员从上部用“引导绳”进行吊升的方法。这种方法的优点是节约时间,登高人员不用携带大量水带和绳索,体力消耗小。如果在引绳一端系个小沙包,还不易受风力和建筑形状的影响,比较适合沿着建筑外墙垂直铺设。
(2)一次性施放法是指消防人员将水带携带至相应的楼层,在该楼层原地施放连接,并用绳索捆绑加固,然后从上面放下。这种方法无论在哪个方面,都不如一次性吊升好。
(3)分层施放法是指消防人员根据水带的长度,分别携带水带登高至相应的楼层,向下施放,与上下连接,并在本楼层用绳索将水带进行固定的方法。这种方法适合层高基本一致且外墙有阳台、可开启窗口的建筑,或楼梯间垂直空间狭小难以一次性吊升的场合;缺点是容易登错楼层或垂直错位,导致水带连接忽长忽短,甚至无法连接。
2.1.2 室内利用楼梯井垂直铺设水带供水
利用楼梯井垂直铺设水带相比室外垂直铺设水带具有安全系数高、受外界环境因素干扰小的特点,但是由于现有的许多高层建筑不规范楼梯井极其狭小的原因,无法采用一次性吊升法和一次性施放法,甚至导致无法正常垂直铺设水带,而使铺设水带时间缓慢,影响作战效能。
2.2 沿楼梯铺设水带供水
沿楼梯铺设水带供水是比较常见的一种供水方式,此种供水方法安全系数高。但是,沿楼梯铺设水带存在诸多缺点:一是铺设水带时需要的水带多,平均2~3楼就需要一盘水带,需要投入铺设水带任务的人员过多,容易造成前期战斗力缺乏;二是水带容易打折,由于沿楼层铺设水带,水带多、长、楼梯蜿蜒曲折,很容易造成水带打折,影响正常的供水速度;三是压力损失大,水带铺设越长压力损失越大,很容易造成压力打不上去,或者压力够但是超过或者逼近水带的最高承受压力,造成水带爆裂,特别是卡扣的位置,压力逼近水带最高承受压力时就很容易爆裂;四是因为楼层高,需要铺设的水带多,费时多。根据测试情况,消防员利用消防电梯垂直铺设水带至46层,需要20~30 min。
以上几种供水方方式各有优点,无论使用垂直铺设水带还是沿楼梯铺设水带,都不是最佳方案,都是建立在高层建筑内部消防给水设施发生故障或者火势过大用水量过大的情况下采用的方案。我们要始终明确扑救高层建筑火灾的火场用水要立足于高层建筑内部消防给水设施自救,因为高层建筑物内的消防给水设施具有独立作战的能力,而移动式消防车(其它装备)仅是扑救高层建筑火灾的辅助设备。
3 消防车辆器材装备对高层建筑火场供水的影响
实践证明,配备高性能的消防车辆装备,在高层建筑的火灾扑救中能够起到尤为重要的作用。利用普通消防水罐车进行高层供水时,高度和供水时间都远远差于压缩空气泡沫主站消防车。其中,“高层-远距离供水应用技术研究”实地测试结果说明,采用中低压泵单泵供水出2支Ф19 mm水枪,垂直供水高度达150 m。上海市、湖北省等消防总队经现场测试,国产主战消防车(东风153、解放七平柴、红岩、斯太尔、五十铃等中低压水罐车)单车垂直供水出2支Ф19 mm水枪,垂直供水高度达165 m。而德国产的一七式压缩空气泡沫主战消防车车供水系统的平均供水高度已达200 m,最大供水高度可达375 m。
4 结语
因此,在高层建筑灭火救援中,应始终坚持“以固为主、固移结合”原则,火场供水首先是依靠室内消防给水系统供水,利用水罐车加强室内消防给水系统的供水能力,移动消防装备作为辅助供水。当内部消防设施发生故障、损坏或者火势蔓延扩大,单靠固定消防给水系统不能满足灭火用水需要时,我们应迅速采取科学合理的供水方式,发挥现有消防车辆装备的作用,保证火场供水需求。同时,消防部队要通过不断的训练、调研、总结,结合辖区实际,总结出一套科学合理的供水方法,确保在遇到紧急情况时,能够迅速将灭火剂送到指定楼层,保持火场供水不间断,确保火场诸多水枪达到有效射程、用水充足。
参考文献
关键词:高层建筑消防给水系统问题
Abstract: the characteristics of the high buildings fire, decided to the building of the fire water system must be set to save facilities is given priority to, the fire water system high building fire extinguishing system is the important component. Expounds the high building fire system several types of the fire water system of high-rise building is analyzed
Keywords: high building fire water system problem
中图分类号:TU97 文献标识码:A文章编号:
引言
随着经济的发展,建筑业中各种超高层建筑不断涌现,消防给水设计是超高层建筑设计中的一个重要环节,由于超高层建筑其建筑高度大,功能复杂,在消防给水系统的设计过程中往往存在着:分区多,管路复杂,管道系统受压过高,系统联动控制复杂,水泵运行过程中管道易出现超压现象,严重时甚至会出现管道破裂现象等一系列问题。
1 高层建筑消防给水的几种形式
1.1高位消防水池供水形式
这种供水方式是在高层建筑的屋顶设置大容量消防水池(水池的容积以灭火灾延续时间内所需要的全部消防用水为度),平时利用生活加压水泵将水一次抽升至屋顶消防水池贮存。当火灾发生时,直接依靠水池中的消防贮水,通过室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统进行灭火。除因屋顶消防水池设置高度不够,需要在顶层设消防增压泵以满足建筑最高几层消防设施所需的压力外,无需再设消防专用水泵和相应的控制电器系统。尤其是对于50m以卜,需要分区减压供水的高层建筑,该特点尤为突出,只需在分区的适当高度和部位设置小容量的调压水箱,即可满足消防使用要求。
1.2消防专用水泵一屋顶高位水箱供水形式
这种供水方式是高层建筑消防给水设计中采用最多、最易接受的一种方式。在高层建筑屋顶设小容量的高位水箱,一般和生活用水合用,并且满足10min的消防用水量。在建筑物底层(地下室)或室外设消防专用水池、水泵及泵房。
与高位消防水池供水方式最大的不同点在于消防供水灭火的任务主要是由消防专用水泵来完成。从建筑的高度及分区情况看,该供水方式又可分为一次加压供水,分区并联加压供水及分区串联加压供水3种形式。一次加压供水适用于建筑高度在50m以下,且不需要分区供水的高层建筑。分区并联加压供水或分区串联加压供水,用于建筑高度超过50m,且需要分区减压供水的高层建筑。
1.3消防气压罐供水形式
该种供水方式与其他供水方式的不同点在于无需另设高位水箱,使消防管网始终处于常高压状态。消防安全可靠性高,但对供电要求严格,需两路电源或柴油发电机供电系统。
1.4全自动恒压变频调速供水形式
这是一种用于生活、消防的新型节能供水设备。它采用了最新的交流变频调速技术和自动化技术,对管网压力实行检测,控制水泵转速、扬程等,保证了管网压力的恒定。其特点是生活、消防供水共用一组水泵,并共用备用水泵,减少了设备的占地面积,避免了因水泵久置用而锈蚀所引起的不安全因素,增强了消防供水的安全可靠性,该供水方式同消防专用水泵一高位水箱供水方式基本相同。
2 水喷雾灭火系统给水泵和稳压泵的设计
水喷雾系统是否必须单设给水泵? 对一般民用建筑而言,常用的设置水喷雾的场所有柴油发电机房和燃油燃气锅炉房。按民用建筑设计只考虑一次火灾的原则,水喷雾系统与自动喷水系统不会同时使用,可以合用一组给水泵。一般而言,自动喷水泵的流量和压力是满足水喷雾设计参数的,有时压力偏高(如大于0.6Mpa)时应设减压阀减压。
如果分别设置给水泵组,水喷雾系统是否应设稳压泵(消防检测机构要求设,有何依据)是否应与高位水箱相联?从设计原理来讲,可以与自动喷水系统相连,合用高位水箱和稳压泵组,技术上合理,并且节省投资和运行费用。
3 设计中应注意的问题
实际工程中,有的设计未设高位水箱,只设气压罐和稳压泵,供给消火栓系统和自动喷水系统,且气压罐容积为450L,仅满足30s消防用水量。理由为:一旦发生火灾,灭火设备开启,气压罐压力下降后,消防水泵就自动启动,有了消防水池作为水源,消防给水设施就能正常运行。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑,可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱(包括气压水罐、水塔、分区给水系统的分区水箱)。但规范均对其容量作出了要求:应满足10min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。因此不许用“小罐”代替高位消防水箱。
有些建筑的稳压系统在设计表面上看似乎很完整。设有气压罐、旁通管、两台稳压泵一用一备。但实际运行时,系统会延迟升压,水回流至水源。主要原因就是每台稳压泵出水管上无止回阀,旁通管也没有止回阀。当一台稳压泵工作时,工作泵的高压水通过另一台不工作泵和旁通管回流至消防水箱。稳压泵停止运行后,气压罐的高压水也会回流至消防水箱。
在自动喷水系统中,经过稳压泵加压的水流应经过报警阀,不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后,一旦发生火灾,喷头爆破喷水,管网压力下降,稳压泵启动工作,消防水箱内的水就不断的向管网供水,由于水流没有经过报警阀,压力开关和水力警铃不能发出报警,也就无法地动自动喷水泵。就会发生消防水箱的水用完后,系统无水可用,直接影响火灾的扑救。
采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中,在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题,此时在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L,甚至450L的气压水罐,配合高位水箱增压。这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置,可以是单独向系统供水,也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施,联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式,有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式,就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的,这完全是一种误解。
4 结语
以上仅对建筑消防给水系统中常用的稳压措施进行了介绍,总结了临时高压制消防给水系统的配置方案。 当然随着技术的更新和新型设备的不断涌现,使我们在设计时可以有不同的方案可供比较和选择,只要结合工程实际需求,通过认真的分析和比较,一定能做出更好的设计,实现建筑物功能的完善。
参考文献:
[1]GB50016-2006 建筑设计防火规范[S].2006.
[2]GB50045-95 高层民用建筑设计防火规范[S].2005.
【关键词】 高层建筑,给水系统,减压给水
对适用于高层建筑的生活给水设计秒流量计算方法的研究,一直不断地在进行。经验法,概率法,平方根法等计算方法不断地被修正和改进。用科学的概率法取代现在仍在使用的平方根法,研究人员在此方面进行了不少尝试。
变频恒压调速供水技术日益成熟,加上减压阀的使用,改善了原来高层建筑"水箱一水泵联合供水"和"水箱减压"方法中出现的"水质二次污染"和"水箱占用大量建筑面积"的状况,同时也达到了节能效果。再次,在贮水方面,合建水箱的设计方式己越来越少的被采用,取而代之的是生活水池与消防水池分建的设计方式,其中,生活水池也大多倾向于采用不锈钢板等组合式水箱。
消火栓给水系统也在变频分级供水方面进行的有益的尝试和应用。另外,为保障高层建筑火灾初期消防水压及水量而设计的稳高压系统,先从上海地区得到应用,然后逐步在各地推广开来,其计算及设计手段逐渐成熟,乃至有人建议将稳高压消防给水系统单独列入《高层民用建筑设计防火规范》以区别原有的常高压消防给水系统和临时高压消防给水系统。
选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键,它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑,城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求,绝大多数采用分区给水方式,即低区部分直接由城市给水管网供水,高区部分由水泵加压供水。就目前我国城市给水状况而言,水压一般可满足建筑五~六层的生活用水要求,高区部分的供水应根据具体情况确定。《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)(以下简称《建规》)第3.3.5条规定:"高层建筑生活给水系统应竖向分区,竖向分区应符合下列要求:1、各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,特殊情况下不宜大于0.55MPa;2、水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管),宜设减压或调压设施;3、各分区最不利配水点的水压,应满足用水水压要求。因此,根据《建规》规定的分区给水静水压,兼顾消防给水系统的给水方式,高层建筑生活给水系统高区部分应进行合理的竖向分区。高层建筑给水工程设计的主要内容有:用水量计算,给水方式的确定,管道设备的布置,管道的水力计算及室内所需水压的计算,水池、水箱的容积确定和构造尺寸确定,水泵的流量、扬程及型号的确定,管道设备的材料及型号的选用,施工图的绘制和施工要求。
高区部分可以采用的分区给水方式有:高位水箱给水方式;变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)第7.4.7条规定:"采用高压给水系统时,可不设高位消防水箱,当采用临时高压给水系统时,应设高位消防水箱。"我国目前消防给水系统中临时高压制居多,一般高层建筑都设有高位消防水箱。在高位水箱有效容积增加不多的情况下,生活贮水与消防贮水同时贮存于一个水箱中,这既经济又便于管理。高位水箱具有稳压作用,使冷热水系统水压保持平衡,方便洗浴。变频调速水泵不能满足消防贮水量,存在小流量和零流量供水问题,同时变频控制股价格较高,在高层建筑中采用较少。气压罐给水方式的主要缺点是气压罐调节容积小,同样存在不能满足消防贮水的问题,一般作为消防给水系统中的经常性增压设备,对于高层建筑生活给水一般用于少数楼层水压不足时的增压。由于以上诸多原因,目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式,尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。
高位水箱给水方式的在实际应用中可以按以下情况考虑:
1.建筑高度50m左右的高层建筑,高区部分可采用贮水池--水泵--屋顶水箱--减压阀给水方式。如果低区部分对供水安全要求较高,可以直接从屋顶水箱引下一根立管至低区管网,该立管上设电动阀门和减压阀,平时电动阀门关闭,在城市给水管网停止供水时打开电动阀门向低区供水。此方式供水安全可靠,充分利用了城市管网的水压,节省能源。这种方式普遍采用。
2.建筑高度50~80m左右的高层建筑,高区部分可采用贮水池--水泵-- 屋顶水箱--减压阀给水方式或高位水箱并联给水方式。并联给水方式各分区为独立的给水系统,供水安全可靠,水泵集中布置,便于管理维护,运行动力费用省。但必须设水泵--水箱两套设备,增加了水泵和水箱占用的建筑面积,造价增大,这在大城市尤为显著。减压阀给水方式系统简单,设备费用少,占地面积小,管理维护方便。但是其供水安全性比并联给水较差,运行动力费用较高。目前我国各地供电情况逐步改善,电费比较适中,采用高位水箱分区减压给水方式具有较大优越性。这种情况高区部分有两个分区。此种方式应用较多。如由重庆建筑大学设计的重庆医科大学附属第一医院外科大楼,总建筑面积 37756m2,地下有两层,地上有二十三层,建筑高度 89.1m。生活给水系统采用分区给水方式,四层及四层以下由城市管网直接供水,五层及五层以上由贮水池--水泵--屋顶水箱--减压阀减压给水,高区部分有两个分区。
3.建筑高度超过110m的高层建筑,最高分区水泵扬程将会很大,压水管线很长,为避免这种情况应采用高位水箱串联给水方式(不设中间水箱时采用中间接力水泵方式)。推荐采用高位水箱串联给水与减压给水相结合的方式,这种情况将出现一个或若干个中间水箱,高区部分将有三个或三个以上的分区。
高位水箱串联给水方式的特点是各分区的水泵分散设置,各从下一分区的水箱抽水,下一分区的水箱除供本分区外同时是上一分区的水源,适用于超高层建筑。其优点是避免了设扬程高的水泵和水压高的压水管,压水管也不会很长。其缺点是由于设备分散,管理维护不便;水泵设于楼层对防震、隔音要求高;上区供水受下区影响,安全性较差。串联给水与减压给水结合,由于设备(水泵、水箱)减少,节省造价,并有利于管理维护,也减小了震动和噪声的影响,因而在超高层建筑中采用较多。以上三种情况也有例外。
参考文献:
关键词:高层建筑;消防用水;水压;给水系统
1 几种常用的高层供水方式
1.1高位水箱供水方式
高位水箱供水是高层建筑给水的重要方式之一,这种方式的优点是水箱容积只根据用量确定,同时综合考虑对水质的影响,确保给水质量。高位水箱采用并联供水方式,保证各个区有自己专用的水泵,保证水压供给。大多数高层建筑把水泵设在地下室的泵房内,由水泵和水箱对各区进行联合供水,这样可以让水泵集中布置,方便工作人员的维护与管理;同时由于各区是独立给水系统,每一个泵都有自己的一个工作区域,可以节约动力,水箱尺寸相对较小,余留空间可以做到互不影响。但事物都具有两面性,这样的缺点是分区水箱占建筑楼层一定的面积,对于房间布置来说是比较困难的。而且水泵台数多,出水高压管线长,投资设备的费用比较高。
1.2无水箱供水方式
无水箱供水方式是根据给水系统中用水量情况,自动改变水泵的转速,保证水泵能够长时间进行高效率的工作,提高水泵的利用价值的一种供水方式。其优点包括系统结构简单、供水稳定性可靠、无高位水箱荷载、维护管理容易等。但也有缺点,主要表现在无调节水量、难以对动力进行有力的保证、消耗能源等。在当今能源紧张的社会里,这种方式并不是最受欢迎的。
1.3气压水箱供水方式
气压水箱供水方式是利用水泵增加压力并通过气压罐调节水量大小和控制水泵 运行情况的一种供水方式。其优点是没有设高位水箱的要求,供水可靠,更重要的是有卫生保证。但其缺点也较突出,如变压式气压罐水压波动大,而且水泵工作的效率普遍低,消耗大量的能源及钢材,增加运行的成本。罐内起始压力比管网所需的设计压力高出很多,这样容易形成给水压过高的弊端,因此气压水箱供水方式不能作为现代高层建筑首选的供水方式。
2 高层建筑常压给水系统的特点
高层建筑由于楼层较高,对生活用水的供给以及消防用水的保证都有更高的要求。高层建筑常压给水系统除了能够保证正常的常压生活用水供给外,还具有在临时高压给水系统增加稳压装置以达到常压稳定供给的特点,因此可以达到稳高压给水的标准。稳高压给水系统不管是在通常的生活用水供给工作状态还是在消防用水状态,常压给水管网内的水压始终能满足生活用水和消防用水对水压的要求。一般情况下,消防用水所需的流量在准工作状态时是直接由稳压装置供给的,要求小于消防设计时所固定的流量,但大于管网漏水量。在高层建筑消防中,消防主泵的首要任务就是要保证消防设计流量。
3 高层建筑给水系统可靠性分析
目前,高层建筑给水系统的可靠性分析基本上依赖几个基本指标进行,其主要作用是对所有稳压给水系统及其子系统从整体上恢复,体现其功能,以保证高层建筑的正常给水。这几个指标可分别为无故障性指标、耐久性指标和宜修性指标以及可靠性综合指标。
3.1无故障性指标
通常的情况下,无故障性指标包括以下几点:一是无故障工作概率(或可靠度)R (T)、二是故障概率(或不可靠度)F(T)、三是故障强度(或故障率)λ(t)、四是容量故障比MTBF。通过这四个指标,对高层建筑给水系统进行可靠性分析,以提出更合理的方案。
3.2耐久性指标
所谓耐久性指标,就是指产品的技术年限和服务时长。一般来说,技术寿命越长,服务年限越长,可靠性就越高。耐久性的各项指标在确定给水系统的各种机械、水泵、电机及附件的可靠性等方面具有广泛的应用,受到热烈的欢迎。
3.3宜修性指标
宜修性指标具体体现为平均修复时间MTT。恢复过程的可靠性指标还包括在给定的时间内损坏组件恢复的概率,即修复率。
3.4可靠性综合指标
可靠性综合指标的范围很广,包括准备系数、操作准备系数、技术利用系数。在分析高层建筑给水系统组件的可靠性时,可靠性综合指标作为基本的随机变量,可以是某段时间内的出现系统故障次数,将出现故障前或在出现两次故障之间组件的服务期限、技术寿命及恢复时间等作为一种衡量。可靠性数值指标与时间有密切的关联,成正比例关系。如果要比较可靠性指标及计算组合组件的可靠性指标,就必需选择同一时间,且间隔相同的指标值。
4 增加高层建筑给水系统压力的具体措施分析
在高层建筑给水系统中,如果高位水箱设置过高会增加建筑成本的投入以及增加建筑立面处理的难度,而且这种设置抗震功能比较差,综合效益不高。因此,常采用在电梯机房顶的水箱间内设置消防水箱的方式,以达到满足消防要求的水压数值。
4.1通过稳压泵系统增加水压
根据高层建筑生活用水和消防用水所需的水压、水量选择给水系统的增压设备型号,大多数建筑采用稳压泵。稳压泵运行时,在喷头和消火栓均未曾出流时,保证水压但不保证水的流量,即保证消防管网平时渗水失压后得到及时的补压。如果发生火灾时或者紧急情况时,它能快速、自动启动主消防泵的功能。通过压力管上的电接点压力计控制稳压泵,根据管网控制点设计基准压力确定管网平时压力波动的上下限,当管网压力因渗漏等原因下降到最底要求的下限时,稳压泵自动启动向管网内增加水量、水压。当压力达到稳压上限时自动停泵。通过稳压泵系统增加水压是增加高层建筑给水系统压力的良好措施。
4.2通过气压罐增压系统增加水压
在高层建筑中,增加水压通常需要局部增压设备,在采用消防水箱行不通的情况下,可以考虑采用气压给水设备。这种设备根据高层建筑中设计的最低水压和气压水罐容量来选择气压水罐。气压水罐的工作原理告诉我们,当气压水罐在高压和低压之间作业时,以气压水罐设计的最低供水压力应满足管路最不利消火栓栓口所需水压来保证选择气压水罐的有效性,通过气压罐增压系统增加水压是高层建筑给水系统增压的一个很好的措施。
4.3不可忽视变频调速恒压供水增压的作用
在众多的高层建筑增压方式中,人们往往会忽视变频调速恒压供水增压的作用。变频调速恒压供水依靠恒压变量供水设备工作,在水压一定的情况下,根据管网用水量变化将压力差信号反馈给恒压控制系统。在实践中,在满足管网用水量的前提下,恒压控制器通过发出改变频率的指令以改变驱动水泵电机转速,从而让出水压力达到设计压力标准。综上所述,变频调速恒压供水最显著特点在于对已选定的水泵,当管网用水量小于水泵高效区工作流量范围时,通过变频调速可达到节能的效果。在材料成本日益增加的今天,变频调速恒压供水增压方式深受建筑工程设计人员的欢迎。
5 高层建筑给水系统设计注意问题
5.1认真选择高层建筑给水方式
在众多的设计方式中,给水方式在高层建筑给水系统设计中起至关重要的作用,选择什么样的给水方式直接关系到给水系统在高层建筑中是否能合理使用以及工程的造价。大城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求,在这种情况下,绝大多数高层建筑采用低区部分直接由城市给水管网供水,高区部分由水泵加压供水的分区给水方式。高层建筑可以采用有高位水箱给水方式,变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式这几种分区给水方式。目前高位水箱给水方式也广泛应用于高层建筑中。高位水箱给水方式可采用多种给水方式相结合,如高位水箱并联给水方式、高位水箱减压给水方式和高位水箱串联给水方式等,也可以分别采用其中的某一种。目前国内减压阀技术发展迅速,品质逐渐提高,性能可靠。减压阀具有占地面积小、不影响水质、无噪声等特点。在高位水箱减压给水方式选用减压水箱还是减压阀减压的问题上,减压阀减压方式更受人们欢迎。
关键词:高层建筑;防火;安全问题;对策
中图分类号: TU208 文献标识码: A
引言
“火灾”对人们来说是一个多么可怕的字眼,高层建筑一旦发生火灾将对人们的生命财产造成难以估计的损失。近年来,我国经济持高速增长态势,城市面貌焕然一新,由于我国现阶段社会的发展给房地产业带来了无限的商机,因此,在我国也就重复着“拆―建―拆”这么一个循环现象,无论何时何地都可看到建筑人员忙碌的身影。当然因为一些利益的因素,导致建筑建设不规范以致我国的高层建筑存在着安全隐患,其中消防隐患就是其中很重要的一部分。那么如何规范建筑建设,防止火灾,保护人民的生命财产安全就成为我国城市建设所急需解决的问题。
一、关于高层建筑火灾特点的分析
通过试验证明,在火势迅速蔓延情况下,其热对流效应是非常强的,在高温状态下,其烟气扩散速度很快。特别是烟气的楼梯间扩散速度能够达到3m~4m/s。在一座 100m 的建筑物中,如果不受到阻挡的影响,只需要约 25 秒,烟气就能从底端扩展到顶层。这就说明了高层建筑火灾情况预防的迫切性。为了满足实际工作的需要,高层建筑起火过程中,需要组织相关人员进行积极的疏散,要确保其建筑物内部及其地面不受火灾的影响,这是非常艰巨的任务。在高层建筑火灾处理过程中,受到建筑物本身性质、火灾性质等的影响,其人员疏散起来比较困难,特别是某些建筑物的楼层高,结构非常复杂,其建筑的规模比较大,垂直疏散距离比较远,需要做好相当复杂的疏散工作。在一般情况下,高层建筑的高度都在100m左右,人员的疏散方向一般与烟火蔓延方向相反,为了避免人们受到烟熏及其热气流的烘烤,必须要进行及时的疏散,这就一定程度加剧了人员疏散的危险性,这就是很多火灾情况中,高层人员来不及疏散,被烟火熏死或者烧死。在高层建筑中,民用建筑是比较常见的规模建筑,民用建筑的人员一般都过千。为了保证人们的安全性,必须在一定时间内,将人员进行危险区的撤离疏散。但这需要考虑到疏散过程中的人群慌乱心理,因为是集体疏散,人员的心理压力比较大,很可能就会出现挤伤或者摔死人等的情况。一般来说,楼房内起火,四分钟内逃离现场的可能性很少,如果火势继续蔓延,就会影响人们的可视距离,更会遮住人们的逃跑视线,从而不利于人们逃出困境。这里面也要考虑到受难者的心理情况,这种紧张心理下,人们常常会做出不理智的行动。这也与高层建筑的钢结构情况有关,如果耐火性不够,其灭火救援难度就会加大。
二、当前高层建筑火灾扑救方面存在的问题
(一)可燃物数量多,分布集中
作为现代城市建筑的中坚力量,高层建筑功能种类繁多,在满足人们日益增长的工作、生活需要的同时,也给建筑消防安全带来了隐患。高层建筑电气线路、燃气线路密集,电器设备数量繁多,特别在夏季用电高峰时段,电器散热量大,极易引发火灾。同时,由于高层建筑结构复杂,各类管线交错密布,并多采取暗敷方式铺设,管理维护实施困难,容易因故障或老化引发火灾。高层建筑设有较多的管道井、通风口、楼梯间、电缆井及电梯间等设施,由于空气流动性强,若没有采取防护措施,一旦发生火灾就会成为火势蔓延点。
(二)发生火灾人员疏散困难
由于高层建筑在单位面积上居住的人群较多,所以在发生火灾时,会为救援带来很大的困难。因为竖向距离较长,在达到地面的时间就会较长,在救援速度上非常不利。因为高层建筑的内部结构比较复杂,所以在进行人员疏散时,由于数量较多,在狭窄的空间内容易出现拥挤和踩踏等现象。此外,火灾中的烟气会向上蔓延,如果窜入楼梯间,将会威胁到人身安全。
(三)火灾扑救登高困难
现有消防云梯车最高仅能达到100m左右,如果超高层建筑上部楼层发生火灾,消防员将难以从建筑外部进行灭火。而在超高层建筑发生的火灾会迅速向上层蔓延形成立体式火灾,从而增大了火灾扑救的难度。虽然少数经济发达地区可以通过直升机扑救的方式来灭火,但是,以当前数量有限的消防直升机来说,是无法满足灭火的实际需要。考虑到地区经济发展的不平衡,该方式也难以进行普及。
(四)消防安全管理不当
现代高层建筑消防设施都比较齐全,如火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统等,但即使安装了这些系统,火灾还是容易发生,这其中最大的原因就是高层建筑内工作人员消防意识淡薄,甚至不会操作这些消防设施,这些消防设施完全就是个摆设,完全失去了它的作用,并且管理层各自为政,相互推脱,没有对消防设施进行妥善管理,定期检测等。
三、高层建筑防火扑救以及预防措施
(一)火情侦查
火情侦查的加强是高层建筑火灾成功扑救的关键环节,贯穿于整个灭火过程。通过火情侦查能比较全面地让消防人员对火灾现场情况进行掌握,为制定灭火决策提供依据。但是,高层建筑发生火灾情况下内部会充满烟雾,能见度较低,为火情侦查带来严重影响,为此,进入火灾现场侦查前必须做好准备工作。
关键词:消防栓给水;高层建筑;设计
中图分类号:TU89 文献标识码:A
1 概述
由于土地可使用面积的不断降低,城镇中建筑类型开始转向高层建筑,很多地区都逐渐将城区住宅改造成为小高层住宅。从最初的几万平米发展至今,城市小高层住宅已经向着规模化区域化方向发展,住宅区动辄几十万平已经司空见惯。这里所说的小高层住宅主要指层数在十一二层左右的建筑,一梯四户的模式是该种住宅建筑的常用模式,一层主要用作绿化以及商业网点和管道转换所用。而有些小区也将架空的一层用作为车库,但是大多数的小高层居民区都会设置地下车库。
2 设计特点
在设计方式上高层建筑的消防栓通过下面几种方式进行给水:首先单独设置消防栓系统,并设置临时泵房对系统予以加压,消防栓泵房同所有消防栓的启动泵信号按钮相互连接,消防栓接到着火信号后自动启动消防供水系统。其次消防水箱的设计规格要大于6立方。建筑消防系统覆盖中不利点的水压不大于0.07Mpa,那么要对消防栓进行加压,设置稳压泵。最后保证设置有单独的消防水池或者对系统使用液位限制,日常用水禁止使用消防水。
按照上面的设计安排,生活水同消防水的系统是独立设置的,但是由于室外空间有限,因此会增加设计难度;此外另设消防管道系统会加大投资,降低开发商的可得利润;当屋顶需要设计消防水箱时,由于水箱间没有稳压泵房,所以会对建筑立面造成严重的影响,最值得注意到是,该种消防给水系统的效果也许会适得其反,因此需要继续予以有效的研究。
3 合并生活和消防给水系统
一般的高层住宅区的建筑都为普通建筑,高度在50米左右,室内设置的消防栓应当保证用水量大于10L/s。对于高层住宅建筑,此用水量同生活用水的量基本一致,若面积再大,那么消防用水量会低于生活用水量。显然,若将消防供水系统同生活用水供水系统相合并后,面积越大的建筑其消防系统的可靠性就越高。
生活用水的水压同消防用水水压之间的压力差完全能够采用相同的管道系统,若是在系统中加入变频水压调节器,则可以对生活用水的供水压力进行降低,而当消防系统需要供水时则对系统水压进行恢复,那么则能够克服生活用水水压过高的问题。
针对高层建筑,其供水系统极为庞大,而若将消防给水系统进行单独设置,那么会将室外管道的数量增加一倍,增加了室外给水的总体工程量;并且若小区地下设置了车库,那么就有可能难以找到设置管道的位置。并且需要注意的是,通过针对性的调查统计,很多采用单独系统的消防给水系统仅有2/3是合格的。将生活用水同消防用水的给水系统相互分离是突击检查系统合格率地下的主要因素之一。通过对生活给水系统的投入增加,有效提高系统的稳定性,能够使得住户提高对住宿小区物业的满意程度,所以针对生活给水开发商往往会更加重视,有些开发商针对常开的生活给水泵甚至会选择从国外进口水泵,并且对于生活供水系统相关制度物业也具有规范完整的规定。但是消防供水系统则不一样,很多消防检查仅仅是应付差事走走形式,重视度不足,将消防栓供水同生活供水分离的设置方式反而不安全。
在相关消防规范别声明消防水不能用作他用。本身消防系统便不经常启用,其中的水就如同一潭死水,还不允许使用。对系统中的存水需要以月为单位进行全面性的系统换水,用以避免系统中水质发生恶化,同该种方式相比,两种供水系统相互合并的方式对水质的保障更加可靠。
4 水压保障
针对现代高层建筑的消防用水,无论是系统在什么状态环境中,都要保证其消防用水的水量以及水压能够达到标准,即消防供水系统为常高压系统。
在系统中利用变频设备调节水压或者通过气压给水的方式保证水压,但是需要注意的是进行电源切换的时间差以及设备故障对系统水压维持的影响。实际上上述两种方式在合并式的供水系统中的应用主要以消防功能作为初始设计出发点,因此会在电源的设计上耗费大量的精力和投入,做足了功夫,以保证住宅区的生活供水质量,也是对小区档次的提升,在这一点上开发生不会吝啬于发电机的投入。保证机组的状态始终处于准备启动的状态,若正常供电断路,那么机组会运转重新启动,在15S内使得设备进入正常状态。
在大型的高层建筑中消防水箱设置在屋顶不会有太大的影响,但是针对于高层住宅建筑,其屋顶设置水箱会产生异议。即便将水箱设置在屋顶的中心位置,也会产生相当大的管道阻力。若每一座小高层都加消防水箱,这种方式即过于原始,造价也高。相反,可靠的生活、消防栓给水合并变频给水系统,则无此弊病。
5 现阶段高层建筑消防栓给水系统设计要点
A 单体小高层建筑内消防栓给水与生活给水系统分开,生活给水进户总管上设电磁阀,有火警信号时电磁阀关闭,防止着火时水源被生活给水系统占用。共用水池储量为生活用水与消防用水的总和,变频给水装置的水量为两者之和。
B 高层建筑室外生活给水与消防栓给水合流,以合用最大水量,最高水压选变频给水泵。变频水泵压力为可调,分别设生活给水压力及消防栓给水压力两档,消防栓给水压力与消防栓连锁,着火时火灾信号自动改变变频给水压力设置。
C 小高层单位内消防栓给水系统与室外给水干管之间,设两路进水管,每条进水管除了加闸阀外,加止回阀或管道倒流防止器,止回阀接近室内端接消防水泵接合器,避免给水系统被污染。
结语
通过上述分析可以看出高程住宅的消防栓设计相关规范中应当加强针对性规定的研究设定,并针对高压供水系统采用现代化手段使得消防供水系统时钟保持常高压的窗台。从而使得消防供水系统能够更加稳定可靠,在设计上具有新突破。
参考文献
[1]曹杨.高层建筑给水系统的节能及优化设计研究[D].西华大学,2010.
【关键词】 高层 建筑 给水 设计
Abstract : The paper mainly analyses the high-rise building fire system design.
随着经济的发展,建筑业中各种超高层建筑不断涌现,消防给水设计是超高层建筑设计中的一个重要环节,由于超高层建筑其建筑高度大,功能复杂,在消防给水系统的设计过程中往往存在着:分区多,管路复杂,管道系统受压过高,系统联动控制复杂,水泵运行过程中管道易出现超压现象,严重时甚至会出现管道破裂现象等一系列问题,特别是管道超压问题一直是设计人员谈论的热点,在设计过程中,设计人员都采取了各种不同的措施,如采用多台小流量泵并联运行代替大流量泵,选用水泵特性和曲线平缓的水泵,在水泵出水管上加设安全阀等,超高层建筑消防给水系统采用高位重大水箱的供水方式难较好地解决上述消防供水过程中存在的问题,现就某一超高层建筑的消防给水系统设计作简要介绍。
概述
某大厦,总建筑面积11万多平方米;D栋塔楼35层,屋面高度119.8米,一至六层为商场,七至三十一层为写字楼(其中二十 一层为避难层);A、B、C栋塔楼29层,屋面高度96.0米,为商住楼;裙楼六层,作为商场;地下一层,作为设备用房及车库;现主 要介绍D栋塔楼的消防给水系统,另根据业主要求,由于资金问题,该大厦的设计按分二期使用考虑,一期为地下室至六层及裙楼部分,二期为七至三十五层。
1.消火栓系统及竖向分区
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045
-95),下面简称《高规》,第7.4.6.5条规定:消火栓口的静水压力不应大于 0.80Mpa时,当大于0.80Mpa时,应采取分区给水系统,消火栓口的出水压力大于0.50Mpa,消火栓处应设减压装置,根据规范要求,本工程消火栓系统采取分区给水,通过对多种方案的对比,研究以计算,最火后确定,消火栓给水系统采用高位水箱供水以及高位 水箱结合减压阀进行减太分区供水的供水方式。
《高规(GB50045-95)第7.4.6.2条规定:消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定,且建筑高度不超过100m的高层建筑 不应小于10m,建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m,本建筑消火栓处补充水柱按13m计,消火栓箱内设置DN65消火栓接口一个,DN65衬胶水带长25m一套,φ19枪一支,消防卷盘一套(DN25胶管长25米一套,特制水枪一支),报警按钮一个,各供水分区最不 利点消火栓口压力按公式:Hd=AdLdq2+q2/B计算,经计算Hd 为22.0m水柱。
系统分为四个区,I区根据使用要求,设计为独立的消火栓系统,设置于七层处的水箱充分利用了裙楼的屋顶空间,系统压 力由设于裙楼天面处的一套稳压装置保证,该稳压装置的气压水罐其调节水量为两支水枪与5个喷头30S的用水量(水火 栓系统与自动喷水系统合用),水箱为生活消防合用水箱,火灾发生时,水枪喷水灭火,系统压力降低,消火栓泵启动,从地下贮 池抽水向系统供水灭火,(消火栓泵设于地下室的水泵房中),消火栓泵的启动由系统压力控制直接启动,也可以通过消火栓处的 报警按钮或消防控制中心启动消火栓泵,Ⅱ区为屋顶高位水箱经减压阀减压供水,减压阀设置于避难层中,采用减压代替减压水箱 ,增加了建筑物的有效使用面积,且便于管理与维修,消火栓口处出水压力大于0.50mPa时设减压孔板减压,Ⅲ区为屋顶高位水箱直 接供水,屋顶水箱底距Ⅲ最不利点消火栓的最小垂直距离按式:H=Hf+Hd计算。经计算,管道阻力损失Hf小于3m水柱,按3m计,由此可得出H为25m,Ⅱ、Ⅲ区火灾初期十分钟消防用水量由屋顶高位水箱供给,十分钟后的消防用水,由专用消防泵从地下贮水池将 水提升至屋顶高位水箱,再由屋顶高位水箱向系统供水。
3.自动喷水灭火系统与竖向分区
《高规》第7.6.1条规定:建筑高度超过100m的高层建筑,除面积小于5.00m的卫生间,厕所和不宜用水扑救的部位外,均应 设自动喷水灭火系统,又《自动喷水灭火系统设计规范》第5.4.5条及第5.2.5条规定:自动喷水灭火系统管网内压力不应大于1.2kg /cm2;闭式自动喷水灭火系统每个报警阀控制的喷头数不宜超过800个,本建筑自动喷水灭火系统按规范要求设置了 组湿式报警阀,根据使用要求,地下室至六层及裙楼部分为I区,该区设置一级自动喷水灭火系统消防喷水泵,系统稳压由设于楼裙 屋面的一套稳压装置保证。(该装置为消火栓系统与自动喷水灭火系统合用,如前所述),火灾发生时,由系统压力变化自动控制消防喷水泵的启动,或由消防中心控制消防喷水泵的启动,Ⅱ、Ⅲ区由高位水箱经减压阀减压供水,Ⅳ区由高位水箱直接供水,Ⅴ区为增压给水系统,其增压设备为消火栓系统与自动喷水系统合用,见前述,这里不再重复。火灾期间,自动喷水灭火系统用水量按 延续时间一小时计,本建筑屋顶高位水箱贮存了一个小时的自动喷水灭火系统用水量,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区不再在地下室水泵房处设置自动喷水灭火系统消防喷水泵。系统设置,减少了一组消防喷水泵,简化了管道系统,且联动控制简单,维修方便,供水安全可靠。
4.屋顶重力水箱的容积确定
屋顶重力水箱为生活消防合用水箱,本建筑本着预防为主,立足于自救的原则,为确保消防供水的可靠性,充分地发挥自动 喷水灭火系统的作用,将火灾有效地控制在初期阶段,屋顶重力水箱容积设计为220M3,其中贮存一个小时自动喷水灭火系统用量(108M3),十分钟消火栓系统用水量(24M3),合计消防贮水量为132M2,其余88M3为生活用水量,水箱中生活出水管高于消防用水水位,以确保消防供水的可靠性,十分钟后,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区消火栓系 统用水量由专用消防泵从地下贮水池将水提升至屋顶水箱,再由屋顶水箱供水灭火。
5.问题探讨
《高规》第7.4.7.5条规定:除串联消防给水系统外,发生火灾时由消防水泵供给的消防用水不应进入高位水箱。根据其条 文说明解释,本人认为这里所指的消防水泵出水管直接与消火栓系统连接的消防泵。(注:这种情况下,如果消防泵启动后,消防用水进入水箱,消火栓口处所需的压力就难以保证),本系统设置与《高规》要求没有抵触,且能保证消火栓口处水压要求,同时保持压力恒定。
结语
超高层建筑消防给水系统采用高位水箱重力供水,对于静水压力大于80m水柱的分区采用高位水箱结合减压阀减压分区供水 的供水方式具有以下优点:
(1)与并联供水系统比,其管网所承受的压力大大降低,系统各供水分区均不存在高压管道,压力恒定,不会出现超压现象。
(2)与设置中间传输水箱的供水方式比,设备少,系统简单,管路简化,维修方便,便于管理,系统联动控制简单,同时增加了建筑物的有效使用面积。
(3)供水安全可靠,除了专用消防泵外,生活泵也能作为消防备用泵,起着双保险作用。
(4)整个系统供水安全可靠,节省投资,经济实用。
关键词:超高层;给水设计
中图分类号:TU991文献标识码: A 文章编号:
根据众多超高层建筑,最为常见的给水方式有并联供水、串联供水和重力供水这三种分区方式。
1、竖向分区方式的优缺点
1.1并联给水方式
并联给水典型方式为: 系统只设一套消防加压泵向整个消防给水管网供水,通过减压阀组方式进行竖向分区。当然也有每个竖向分区消防给水系统,设有各自独立的消防水泵向对应消防给水分区管网供水,采用此供水方式时,当两个消防分区之间发生火灾时,对消防水泵启动的要求不同,存在一定的安全隐患,这种方式已不常见,相关的文章和手册也有讨论和叙述,在此不再赘述。笔者主要对以减压阀组方式进行竖向分区的并联供水进行探讨。并联供水方式系统如图 1 所示。
图 1 并联消防泵给水系统
并联供水方式优点: ①系统管网简单明了,节约初期投资、施工方便,消防控制系统相对简单可靠,日后的管理和维护更为方便; ②避免了在超高层建筑中设置水泵等机械设备而产生噪音和振动,造成对上下邻层的影响,为业主提供了安静舒适的环境。
其缺点为对竖向分区的减压设备性能要求较高,主要考虑下列几个方面: ①作为竖向分区使用的减压阀应具有既减动压又减静压的功能。如果没有减静压功能或减压功能失效,则可造成减压阀后供水系统长期处于超压状态,从而带来系统安全隐患,系统安全得不到保证,是不允许的。②对供水系统只需要减动压的场合,建议采用只减动压的减压设备( 如减压阀、减压管等) ,以简化系统,节约投资。③对局部只需要减动压的部位,建议采用减压孔板、减压稳压消火栓等简单的设施,起到减压的作用。合理使用减压设备,在保证供水系统安全可靠的前提下,能有效降低消防管网的投资,这点在系统设计中应给予高度重视。
此外分区方式的选择还应从加压设备选型和建筑功能等方面分析,主要考虑以下因素: ①要满足150m 建筑高度的消防水压要求,设计系统工作压力接近 2.0 MPa,在此压力范围内,消防加压泵的选型比较容易、多样,便于设备的购买和安装; ②超高层住宅建筑高度大多在150 m 以下,此类建筑根据现行国家要求可不设避难层,只设避难间,而避难间面积有限,不能安装过多的消防设备(如中间转输水箱、消防水泵、喷淋水泵和消防稳压设施) 。采用并联供水方式,节约了超高层避难层(间) 中设备和管件等的安装面积,在能更多提供人员掩蔽空间的同时,也为业主争取到更多的经济利益。
综上所述,笔者认为减压阀组结合局部采用减压设施的并联分区供水方式,较适用于建筑高度在150 m 以下的超高层建筑。
1.2串联供水方式
在消防给水竖向分区中,各分区设置独立消防泵组向管网供水,并设置转输水箱和转输水泵,通过转输水泵向上级转输水箱供水,转输水箱、转输水泵、上部分区消防水泵一般设置在避难层(间) 内,如图2所示。
1.低压消防加压泵组,2.消防转输泵3.高区消防加压泵组 4.低区消防稳压装置5.高压消防稳压装置6.中间转输水箱
图2串联消防泵给水系统
串联供水方式的优点: ①系统管网工作压力不高且可控; ②消防水泵功率较小,无需降压启动,启动设备投资较省,启动可靠。
其缺点为: ①系统管网相对复杂; ②中间水箱及消防设备占用较多建筑空间; ③上下多级消防水泵的电气控制相对繁琐。
此外,分区方式的选择还应在加压设备选型和建筑功能等方面考虑以下因素: ①150 m 以上的超高层建筑,若继续采用并联分区供水方式,势必提高供水水泵扬程和管网、设备承压等级,造成前期投资过大,设备管材安装要求更高,系统长期处于高压状态,安全风险增大; 采用设置中间转输水箱和消防给水水泵的串联分区供水方式,可降低供水系统的工作压力,提高系统供水安全性。②150m 以上超高层建筑主要是以公共建筑为主,该类建筑按现行规范要求应设置避难层,在满足避难人员所需避难功能外可兼作设备层,为其他消防设备安装提供了空间,从而为串联分区供水方式提供了条件。③公共建筑(如办公、商业等) 内夜间人员较少,对环境噪音的要求相对较低,允许在中间层设置消防设备。
综上所述,笔者认为串联分区供水方式,适用于建筑高度在 150 ~200 m 之间的超高层建筑。
1.3重力供水方式
重力消防给水系统示意图见图3。在建筑物最高处的适当位置设置高位消防水池,且水池有效容积应满足该建筑在火灾延续时间内室内消防总用水量,消防水池的水以重力方式向以下各消防给水分区供水。消防水池应分为能独立工作的两格,补水管不应少于两条,其补水水泵的设计秒流量宜按该建筑室内消防设计流量选配。
图3 重力消防给水系统
重力供水方式的优点: ①屋顶消防水池储存了整栋建筑在火灾延续时间内所需的总消防水量,通过重力方式向下供水,从而避免了机械故障和火场供电中断对消防供水系统的影响,最为安全可靠; ②系统构成简单可靠,在发生火灾时,供水系统可迅速启动,投入灭火,可有效地保证人员生命和财产安全。
其缺点: ①增加了结构荷载; ②消防水池需占用较大屋面有效空间,一定程度上影响了业主屋面的使用; ③消防水池储存的消防用水需要定期更换,从而造成较多的水资源浪费。
此外还应从建筑功能和重要性等方面分析,根据国内现有资料分析,建筑高度在 200 ~250m 之间的超高层建筑,绝大多数为大型的重要公共建筑,多为区域性标志建筑,社会影响较大,其人员密集、装修标准高,且大部分设置有中央空调系统,火灾危险性大,当发生火灾时,人员不易疏散,外部救援困难,主要依靠建筑本身消防系统自救,而且根据笔者掌握的资料,目前国内上海环球金融中心、上海金茂大厦、珠江新城西塔、广州塔等重要公共建筑,均采用重力消防供水系统。
综上所述,笔者认为建设高度在 200~250m之间的超高层建筑消防供水系统,应采用重力供水的方式,该方式最为安全可靠。
2、消防水池、中间水箱及高位水箱容积取值
2.1消防水池容积
消防水池的最小有效容积应满足规范的要求,但对火灾危险性大、装修标准高的超高层建筑考虑火灾延续时间可能会超出规范设定的时间。另外消防水池的容积往往包含 1 h 的自动喷淋系统用水量,而自动喷淋管网庞大复杂、影响因素较多,水力计算结果可能超出规范假定的模型,造成实际喷水强度大于设计喷水强度,从而造成喷淋系统工作时间不能满足规范1h的要求,故建议这类建筑增加20% 的消防贮水量,即可以提高消防安全性,投资增加也不大,一般可以为业主接受。
2.2中转水箱容积
中转水箱容积在现行规范中未注明,参考上海市《民用建筑水灭火系统设计规程》第 6.1.8—1规定:“各级应设中间水箱( 高位消防水箱); 采用消防泵直接串联的各级水箱的有效容积不应小于18m3,采用中间水箱转输的水箱有效容积不应小于60m3,”这里的中间转输水箱有效容积为60 m3,相当于一类高层公共建筑的自动喷水和室内消火栓10min 用水量与中间转输水箱兼作下区消防管网的高位消防水箱容积( 18 m3) 之和,对于这个贮水量标准,笔者认为是合理的。但转输水泵应采用水位自控方式,工作较为简单可靠,当采用这种启动控制方式时,因启泵水位和停泵水位有水位差值,中转水箱有效容积应增加5m3的高低水位调节容积,故中间转输水箱的有效容积宜取为 65m3。
2.3高位消防水箱容积
规范规定: “高位消防水箱的消防储水量,一类公共建筑不应小于18m3; 二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3; 二类居住建筑不应小于 6.00 m3,”但对超高层建筑而言,为了提高其消防供水系统的安全可靠性,在投资增加不多的情况下,超高层建筑的高位消防水箱消防储水量,也应参照中间转输水箱的容积计算方式,将有效容积提高到60m3,相当于自动喷水和室内消火栓的10 min 用水量和高位消防水箱容积(18 m3)之和,但不再考虑补水容积差值,这点在云南省消防业内也得到共识。