论文部分内容阅读
摘要：本工程为较典型的高层小区，涉及的消防给水设计思路具有普遍性。本工程地下室为车库及设备用房，共一层，层高为5.5米。地上的建筑均以楼梯和电梯与地下室相通。地上有3栋26层住宅塔楼（编号1#～3#），首层架空，层高5.4米，2层及以上为住宅，层高为3.0米，建筑高度均为80.4米；1栋23层办公楼（编号7#），1至3层，层高为5.1米，4层及以上层高为4.2米，建筑高度为99.30米，高位消防水池（有效容积36m3）及稳压泵位于本栋；1栋5层综合楼（编号5#），其中首二层为商业，三至五层为办公，建筑高度22.80米。消防水池及泵房位于负一层1#住宅下方，距最远栋7#直线距离L约250米。本工程地势平缓，各栋塔楼±0.00的绝对标高相差不大，故本文计算时忽略不计。
下文就本小区的消火栓给水系统设计，对几个常见的问题进行梳理：
关键词：室内；消火栓；给水系统；设计
1、室内消火栓给水系统的流量
2.汽车库的流量查《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-2014。
3.综合楼消防用水量分别以地下车库、商业、办公3种功能按照总体积查《消防给水及消火栓系统技术规程》GB 50974-2014（下文简称为《消水规》）表3.5.2，其中最大者为该综合楼室内消火栓用水量。
4.消防水池容积=V室内+V喷淋=432+126=558m3， 消防水池实际水深3.8米，有效水深3.45米。
2、室内消火栓给水泵扬程估算
Pf=0.01λ（L+HZ） - - -式（一）
式中：λ为沿程比摩阻，HZ 为消防水池最低有效水位到最高栋屋面的几何高度。
消火栓给水系统采用DN150热浸锌钢管，经辅助软件计算得出，当Q=40L/s，λ=0.061683，代入式（一）得Pf=0.01×0.062×（250+5.5+99.30）=0.22MPa
P=k2（∑Pf+∑PP）+0.01H+p0 - - - -式（二）
式中： P为消防水泵设计扬程（MPa）；k2为安全系数，取1.20；Pf为管道沿程水头损失（MPa），Pp为局部水头损失水头损失（MPa），按30%Pf估算，P0为最不利点水灭火设施所需的设计压力（MPa），取0.35MPa。代入式（二）得，P==1.2×（0.22+0.3×0.22）+0.01×（99.3+5.5）+0.35=1.74Mpa。
根据产品样本，本工程选择室内消火栓主泵参数为：Q=40L/s，P=1.72MPa，N=110Kw。
3、室内消火栓系统分区
根据《消水规》6.2.1条，系统工作压力大于 2.40MPa 或消火栓栓口处静压大于 1.0MPa时 ，消防给水系统应分区供水。
本工程稳压泵置于屋面，高位消防水箱最低有效水位高于屋面约1米，稳压泵启泵压力P1初定为0.15Mpa，稳压泵停泵压力P2=P1/0.80=0.15/0.8=0.19MPa。
据《消水规》5.1.6条零流量时的压力H0不应大于设计工作压力P的140%，且宜大于设计工作压力的120%，本设计取H0=1.2P。另根据国标图集《消水规》图示15S909第81页，稳压泵置于屋顶时，系统工作压力 Hmax=H0+P2=1.2×1.72+0.15=2.21MPa<2.4MPa。消火栓栓口静压=P2+0.01H=0.19+0.01（99.3+1）=1.19>1.0MPa。系统需要竖向分区。
系统采用3：2比例式减压阀分区，阀后压力约0.9×1.72×2/3=1.03Mpa。经估算，减压阀后，室內消火栓给水系统低区可供至7#办公楼的8层，供至住宅1#～3#的18层（本小区只需考虑一起火灾，故进行住宅的消火栓给水系统水力计算时按20L/s复核即可）。
考虑到地下室层高较高，管道安装的位置较为宽裕，本设计最终将地下室消防给水环管放大至DN200，管道水头损失降低，有利于减小水泵扬程。读者如有兴趣，可重新校核室内消火栓给水系统。
4、室内消火栓给水系统稳压泵的选型
本文仅考虑高位水箱、稳压泵置于最高栋屋面的情况。根据《消水规》5.3.3条第3小点，稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15Mpa。同时根据7.4.12条，高层建筑消火栓栓口动压不应小于 0.35MPa。
那么，在火灾初期，有人利用消火栓扑灭火灾，消火栓给水系统压力持续降低，但仍未降低到压力开关设定的消火栓主泵启泵值，稳压泵仍在加压。此时，稳压泵是否需要维持消火栓栓口动压>0.35Mpa。笔者认为不需要，这个问题可以回归到“临时高压给水系统”的定义——平时不能满足水灭火设施所需的工作压力和流量，火灾时能自动启动消防水泵以满足水灭火设施所需的工作压力和流量的供水系统。由此可知，临时高压给水系统是主泵开启后，方能满足灭火的压力及流量要求。
在国标图集《消水规》图示15S909第45页左下角提到，稳压泵启泵压力P1>15-H1，其中H1为高位消防水箱最低有效水位至最不利消火栓的几何高差。一般设计时为了简化计算，直接取值P1=0.15Mpa，根据P1 值即可推算得出稳压泵停泵压力P2，上文中已有计算，此处略。本设计稳压泵扬程为（P1 +P2）/2=（0.15+0.19）/2=0.17Mpa。
根据《消水规》5.3.3条稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的 1% ～3% 计，且不宜小于 1L/s ，本设计稳压泵流量为40×3%=1.33L/s。
根据产品样本，本工程选择室内消火栓给水系统消稳压泵参数为：Q=1.33L/s，P=0.20MPa，N=0.75Kw。
以上，本文根据实例，对消火栓给水系统的设计流量计算、扬程估算、室内消火栓系统的分区、室内消火栓给水系统稳压泵的选型进行了梳理。实际工程中，往往需要进行不止一次计算，还需要再次复核，本文篇幅有限，不再进行复核。本人知识浅薄，希望本文能对各位同行有所启发。
下文就本小区的消火栓给水系统设计，对几个常见的问题进行梳理：
关键词：室内；消火栓；给水系统；设计
1、室内消火栓给水系统的流量
2.汽车库的流量查《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB 50067-2014。
3.综合楼消防用水量分别以地下车库、商业、办公3种功能按照总体积查《消防给水及消火栓系统技术规程》GB 50974-2014（下文简称为《消水规》）表3.5.2，其中最大者为该综合楼室内消火栓用水量。
4.消防水池容积=V室内+V喷淋=432+126=558m3， 消防水池实际水深3.8米，有效水深3.45米。
2、室内消火栓给水泵扬程估算
Pf=0.01λ（L+HZ） - - -式（一）
式中：λ为沿程比摩阻，HZ 为消防水池最低有效水位到最高栋屋面的几何高度。
消火栓给水系统采用DN150热浸锌钢管，经辅助软件计算得出，当Q=40L/s，λ=0.061683，代入式（一）得Pf=0.01×0.062×（250+5.5+99.30）=0.22MPa
P=k2（∑Pf+∑PP）+0.01H+p0 - - - -式（二）
式中： P为消防水泵设计扬程（MPa）；k2为安全系数，取1.20；Pf为管道沿程水头损失（MPa），Pp为局部水头损失水头损失（MPa），按30%Pf估算，P0为最不利点水灭火设施所需的设计压力（MPa），取0.35MPa。代入式（二）得，P==1.2×（0.22+0.3×0.22）+0.01×（99.3+5.5）+0.35=1.74Mpa。
根据产品样本，本工程选择室内消火栓主泵参数为：Q=40L/s，P=1.72MPa，N=110Kw。
3、室内消火栓系统分区
根据《消水规》6.2.1条，系统工作压力大于 2.40MPa 或消火栓栓口处静压大于 1.0MPa时 ，消防给水系统应分区供水。
本工程稳压泵置于屋面，高位消防水箱最低有效水位高于屋面约1米，稳压泵启泵压力P1初定为0.15Mpa，稳压泵停泵压力P2=P1/0.80=0.15/0.8=0.19MPa。
据《消水规》5.1.6条零流量时的压力H0不应大于设计工作压力P的140%，且宜大于设计工作压力的120%，本设计取H0=1.2P。另根据国标图集《消水规》图示15S909第81页，稳压泵置于屋顶时，系统工作压力 Hmax=H0+P2=1.2×1.72+0.15=2.21MPa<2.4MPa。消火栓栓口静压=P2+0.01H=0.19+0.01（99.3+1）=1.19>1.0MPa。系统需要竖向分区。
系统采用3：2比例式减压阀分区，阀后压力约0.9×1.72×2/3=1.03Mpa。经估算，减压阀后，室內消火栓给水系统低区可供至7#办公楼的8层，供至住宅1#～3#的18层（本小区只需考虑一起火灾，故进行住宅的消火栓给水系统水力计算时按20L/s复核即可）。
考虑到地下室层高较高，管道安装的位置较为宽裕，本设计最终将地下室消防给水环管放大至DN200，管道水头损失降低，有利于减小水泵扬程。读者如有兴趣，可重新校核室内消火栓给水系统。
4、室内消火栓给水系统稳压泵的选型
本文仅考虑高位水箱、稳压泵置于最高栋屋面的情况。根据《消水规》5.3.3条第3小点，稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15Mpa。同时根据7.4.12条，高层建筑消火栓栓口动压不应小于 0.35MPa。
那么，在火灾初期，有人利用消火栓扑灭火灾，消火栓给水系统压力持续降低，但仍未降低到压力开关设定的消火栓主泵启泵值，稳压泵仍在加压。此时，稳压泵是否需要维持消火栓栓口动压>0.35Mpa。笔者认为不需要，这个问题可以回归到“临时高压给水系统”的定义——平时不能满足水灭火设施所需的工作压力和流量，火灾时能自动启动消防水泵以满足水灭火设施所需的工作压力和流量的供水系统。由此可知，临时高压给水系统是主泵开启后，方能满足灭火的压力及流量要求。
在国标图集《消水规》图示15S909第45页左下角提到，稳压泵启泵压力P1>15-H1，其中H1为高位消防水箱最低有效水位至最不利消火栓的几何高差。一般设计时为了简化计算，直接取值P1=0.15Mpa，根据P1 值即可推算得出稳压泵停泵压力P2，上文中已有计算，此处略。本设计稳压泵扬程为（P1 +P2）/2=（0.15+0.19）/2=0.17Mpa。
根据《消水规》5.3.3条稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的 1% ～3% 计，且不宜小于 1L/s ，本设计稳压泵流量为40×3%=1.33L/s。
根据产品样本，本工程选择室内消火栓给水系统消稳压泵参数为：Q=1.33L/s，P=0.20MPa，N=0.75Kw。
以上，本文根据实例，对消火栓给水系统的设计流量计算、扬程估算、室内消火栓系统的分区、室内消火栓给水系统稳压泵的选型进行了梳理。实际工程中，往往需要进行不止一次计算，还需要再次复核，本文篇幅有限，不再进行复核。本人知识浅薄，希望本文能对各位同行有所启发。