高层民用建筑消防系统增压设施的几点讨论

依据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-9500的规定, 当消防水箱的设置高度不能满足规范要求时, 应设置增压稳压设施。笔者就近来所参与的几个高层消防给水设计中有关增压设施的设置做了一下总结。

1 增压设施位置的确定

消防增压设备通常可在高位水箱或消防水泵房内设置, 设计中我们一般在高位消防水箱处置消防增压设备, 增压泵从消防水箱中吸水, 这种方式系统简单, 可相对减小增压泵的设计扬程, 减小稳压罐采取所承受的压力, 但在实际工程中也发现, 尽管增压泵的安装采取了必要的防震、隔音措施, 但却不能保证水泵启停或运行过程中不会对下层产生不良影响, 有媒体曾有某小区业主因某原因提出投诉的报道。因此工程设计中应根据实际情况, 确定设置位置, 不能一味的设于消防水箱间内。如水箱间下部是住户或办公室等对噪音控制要求严格场所, 应谨慎采用。此时可考虑将增压设置置于水泵房内, 增压泵可从消防水池吸水。这种情况增压泵设计扬程增大, 稳压罐须承受较大的压力 (有关数据在选型计算中分析) 。但在对生活品质要求日益提高的今天, 笔者更倾向于在水泵房内设置增压设备的方式。

2 增压设施的组成

增压设施可采用单设稳压泵或稳压泵加气压水罐的模式。当单设稳压泵进行增压时, 稳压泵的启停由压力传感信号控制, 不断向消防系统打水以维持系统所需压力, 由于系统设有一定的调节容积, 稳压泵必然需要常年频繁启停, 即缩短了水泵的使用寿命, 又不利于能源的节约。所以仅靠稳压泵来满足消防静水压力要求我认为并不合适, 选择带气压水罐的增压设施即可解决这一弊端。

3 增压设施的选型计算

稳压泵的出水量, 对消火栓系统不大于5L/S, 对自动喷水灭火系统不大于1L/S, 对于二者合用的稳压泵, 出水量不大于3L/S。而气压水罐起到保证消防水泵房启动前所需的消防水量的作用。

该装置的水泵为小流量泵, 其作用是补充消防给水系统的渗漏水, 维持系统压力, 该装置的气压水罐内水的调节容积起到保证在消防水泵启动前所需的消防水量, 有以下几个运行参数:P1为气压水罐的充气压力 (消防水压) (Mpa) ;P2为消防泵启动压力 (Mpa) ;P3为增压泵启动压力 (Mpa) ;P4为增压泵停泵压力 (Mpa)

正常情况下增压泵在P3~P4之间运行, 其容积为稳压容积, 其水量为稳压水量, 由于系统渗漏压力不断下降, 当降至P3时增压泵启动, 压力达到P4时停泵。P1~P2的水量是消防泵启动前的消防初期罐内储存水量, 称为消防泵的启动水量。

其工作过程是, 正常情况下, 装置设置的位置不同, 其计算方法也不同。

低位泵房内安装该装置设于水泵房内, 从消防水池内吸水, 水泵为自灌状态。

消防所需压力:P1=H1+H2+H3+H4 (m H2O) ;H1-自水池最低水位至最不利点消火栓的几何高度 (m H2O) ;H2-管道系统的沿程和局部压力损失之和 (m H2O) ;H3-水龙带及消火栓本身的压力损失 (m H2O) ;H4-水枪喷射充实水柱长度所需压力 (m H2O) ;则消防主泵启动压力为 (P1单位转移为MPa)

2-气压罐内工作压力比 (可从气压罐技术参数中查出)

增压泵启动压力:P3=P2+ (0.02~0.03) ;增压泵停泵压力:P4=P3+ (0.05~0.06) ;增压泵的扬程:H= (P3+P4) /2

高位消防水箱处安装:

装置设在高位消防水箱旁, 从水箱内吸水, 水泵呈自灌状态。当其位置高于系统中最不利点消火栓时, 消防所需压力P1的计算不可虑H1与H2, 即P1=H3+H4 (m H2O) 。其余参数P2、P3、P4的计算与在低位泵房内安装的想同。

4 增压设施对消防系统分区的影响

《高规》第7.4.6.5条规定:消火栓栓口的静水压力不应大于1.0 0 M P a, 当大于1.00MPa时, 应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时, 应采取减压措施。

当仅依靠商住消防水箱即可满足系统设计要求时, 我们可根据商住消防水箱最高水位与最低消火栓栓口的高差确定其静水压力是否大于1.00MPa, 从而确定消火栓系统的分区形式, 而消火栓栓口出水压力可根据选定的消防主泵扬程计算确定, 当出水压大于0.50MPa时, 可采用选用减压稳压消火栓与减压措施。

当高位消防水箱的设置高度不能满足设计要求时, 应采取相应的增压稳压设施。此时的消防分区与出口压力的计算尚应用增压设施进行校核, 设计中发现增压设施对系统的影响还是非常大的, 近期在某工程的设计中, 遇到了此类问题, 该工程建筑高度约为45m, 方案阶段曾向建筑专业提出将水箱间在现标高基础上提高3m, 即可满足最不利点处消火栓, 静水压力要求, 并且最不利点处消火栓静水压力计算得52m, 系统可不采取竖向分区。但建筑专业表示水箱间无法再提高, 于是采取在水泵房内设置增压设施的方式进行增压稳压, 通过计算得出P1=0.70MPa。

选取的气压罐值为0.65

则消防主泵

增压泵启动压力P3=P2+0.0 3=1.13+0.03=1.16 MPa

增压泵停泵压力P4=P3+0.0 5=1.16+0.05=1.21 MPa

也就是说, 采取增压措施后, 最不利点处消防栓静水压力已超过1.0MPa, 该系统必须进行竖向分区, 系统的复杂性大为增加, 同理, 消火栓栓口的出水压力亦应进行校核, 以免火灾初期 (前30s) 消火栓出水压力过大造成消防队员难以控制。

若选用高位安装, 其计算结果为:P1=0.30 MPa

消防主泵启动

增压泵启动压力:P3=P2+0.0 3=0.52+0.03=0.55 (MPa)

增压泵停动压力:P4=P3+0.0 5=0.55+0.05=0.60 (MPa)

最低处栓口静压为.60+0.04+0.45=1.0 9 (M P a) :也需要采取竖向分区措施。

5 结语

笔者认为设计中应注意几点。

(1) 增压装置高位安装时, 配用水泵扬程低, 气压罐充气压力小, 承压低, 但其可能产生的噪音震动应作充分考虑, 确保不会对下层造成不良影响。采取低位安装时, 配用水泵扬程高, 气压系统充气压力大, 多为高压力, 但会很好的解决噪音的影响问题。 (2) 公式中最低工作压力P1, 即充气压力应为消防系统最不利点处所需消防压力, 而不能只是按满足静水压力0.07MPa或0.15MPa来计算, 要求当气压罐压力为最不利情况时, 仍能保证最不利点处所需消防压力。 (3) 设计中采取依靠水箱本身高度进行稳压的方式, 否则系统复杂性可能增大, 若条件不能满足, 必须用增压设施的工作状态对系统分区进行校核, 以免系统分区不合理。

这几点设计中容易被忽视, 应给予特别的关注, 笔者设计中的一点看法, 希望本文能够给设计人员一些参考。

摘要：分析了消防系统增压稳压设施的工作原理, 进而阐述了增压稳压设施对高层消防系统竖向分区的影响, 并对增压稳压设施设置的位置做了比较。

关键词：消防竖向分区,设置位置