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消火栓系統(tǒng)和消防泵的探討

2012年06月11日 08:55:26人氣:1846來源:永嘉縣大西洋泵業(yè)制造有限公司

  .消火栓給水系統(tǒng):
  
  1.1消火栓的栓口壓力和系統(tǒng)分區(qū)
  
  我國《建筑設計防火規(guī)范》GBJ16—87修訂版(以下簡稱《建規(guī)》)第8.6.2和《高層民用建筑設計防火規(guī)范》GB50045—95(以下簡稱《高規(guī)》)第7.4.6條規(guī)定消火栓栓口靜水壓力不應大于0.8Mpa,當大于0.8Mpa時應采取分區(qū)給水系統(tǒng)。
  
  美國NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中規(guī)定系統(tǒng)任何一點的壓力在任何時間不能超過2.41Mpa,當栓口處靜壓力超過1.21Mpa時應設減壓裝置。
  
  我國消火栓的靜壓不應大于0.80Mpa是系統(tǒng)分區(qū)值。消火栓的靜壓要求是鑒于消火栓的質量——承壓力。我國《室內(nèi)消火栓》GB3445—82中規(guī)定室內(nèi)消火栓工作壓力為1.60Mpa,試驗壓力為2.40Mpa,遠大于靜壓分區(qū)值0.80Mpa,因而我國的系統(tǒng)分區(qū)值可適當提高。在美國系統(tǒng)分區(qū)有兩個值確定,一是與我國相當?shù)乃陟o壓不超過1.21Mpa;二是系統(tǒng)任何一點的壓力在任何時間不能超過2.41Mpa,這是系統(tǒng)必須串聯(lián)分區(qū)的要求。據(jù)調(diào)查,我國有不少的建筑高度在60m—70m,這樣高度的建筑物加上地下室高度和屋頂水箱高度,其總高度往往大于80m,致使消火栓系統(tǒng)要分區(qū),造成消火栓給水系統(tǒng)設備、管道增加,投資增加。適當提高此值或借鑒美國標準,可節(jié)省大量投資,并簡化系統(tǒng)。
  
  建議靜壓分區(qū)值1.0Mpa—1.2Mpa,系統(tǒng)串聯(lián)分區(qū)值2.40Mpa。這樣既可以充分利用消火栓的承壓力,又可以節(jié)省投資。
  
  1.2消火栓的等級
  
  我國室內(nèi)消火栓有DN65、DN50、和DN253個規(guī)格,DN25的水喉不能單獨使用,僅可與DN65和DN50配合使用。NEPA14消火栓分為3個等級:Ⅰ級為DN65的消火栓,僅設栓口;Ⅱ級為DN40的消火栓箱,配有水龍帶和水槍的消火栓,對于輕危險等級的場所可選用DN25的水喉;Ⅲ級為DN65的栓口和DN40的消火栓箱,對于輕危險等級的場所,DN40的消火栓箱可改為DN25的水喉;設有自動噴水系統(tǒng)的場所,可不設DN40的消火栓箱。目前我國DN50的消火栓基本不用,DN40的消火栓沒有,DN25的水喉不能單獨使用。DN65的消火栓職業(yè)消防隊員和非職業(yè)消防隊員都可用。在美國DN65消火栓僅為職業(yè)消防隊員用。所以DN40、DN25的消火栓為自救消火栓。
  
  建議《建規(guī)》中不設消火栓的場所均設水喉,水喉可與給水系統(tǒng)聯(lián)合。設有自動噴水系統(tǒng)的場所僅設DN65的消火栓栓口;不設自動噴水的場所設DN65的消火栓栓口和DN25的水喉。這樣既可以節(jié)省投資,又可以兼顧消防隊員專業(yè)救火和非專業(yè)人員火災初期救火。
  
  1.3、消火栓的位置、設置以及栓口壓力
  
  我國《建規(guī)》和《高規(guī)》規(guī)定消火栓設在走道、樓梯附近等明顯易于取用的地點。消火栓的間距:高層為30m,多層為50m,水龍帶長度為20m—25m。消防電梯前室設消火栓,屋頂設試驗消火栓。消火栓栓口距地高度為1.1m,美國NF—PA14規(guī)定:(1)消火栓立管亦即是消火栓(因不設栓箱和水龍帶)不應通過危險的區(qū)域,應設于防止機械破壞和火災破壞的地方;(2)消火栓立管和供水邊緣立管應設于封閉樓梯間,或者位于與封閉樓梯間等效防火的位置;(3)干式系統(tǒng)的消火栓立管不應封閉于建筑物的墻內(nèi)或壁栓內(nèi);(4)消火栓應置于沒有障礙物,距地0.9m—1.5m的位置。若設有自動噴水系統(tǒng)時,邊緣主管可不考慮保護,給DN40的消火栓供水的立管可不考慮保護。DN65的消火栓應位于下列位置:(a)每一個樓梯的中間樓梯平臺;(b)鄰近墻的任一邊的水平出口;(c)在從建筑物進入走廊的每一個走廊出口;(d)在有采光頂?shù)氖覂?nèi)林蔭地的每一個走廊出口和回廊出口,或者在外部公共空間進入室內(nèi)林陰地;(e)在去屋面的zui高層的樓梯中間平臺設zui不利點試驗消火栓;(f)在沒有自動噴水系統(tǒng)的樓層zui不利點到消火栓的zui大距離不應超過45.7m,在有自動噴水系統(tǒng)的樓層zui不利點到消火栓的zui大距離不應超過61m。對于設置Ⅱ級DN40消火栓的建筑物:其任何部位到消火栓距離不大于39.7m。小于DN40的消火栓距離不大于36.6m。這樣消火栓的設置與疏散距離相當,便于理解。我國《建規(guī)》規(guī)定民用建筑房間到樓梯口的疏散距離為20m—40m,設有自動噴水系統(tǒng)時疏散距離可增加25%,即增加10m。房間門至室內(nèi)zui近點的直線距離為15m。如果DN65的消火栓設置在樓梯間,則樓層zui不利點到消火栓的zui大距離不應超過55m,當設有自動噴水系統(tǒng)時為65m。《高規(guī)》規(guī)定的疏散距離與《建規(guī)》相同。所以如果我國規(guī)范規(guī)定DN65的消火栓設置在樓梯間,消火栓的布置與美國規(guī)范相當。
  
  我國的消火栓布置僅消防電梯前室允許設消火栓,而樓梯間不允許設消火栓。原因是消火栓設在樓梯間會破壞樓梯間的密封性,即使得防排煙功能被削弱或被破壞,影響疏散,通常消火栓設在走廊內(nèi)。走廊內(nèi)的消火栓火災時沒有保護,而且走廊內(nèi)又充滿煙氣,往往本層著火點附近的消火栓消防隊員無法取用,消防隊員要使用本層較遠的消火栓或者著火層上下層的消火栓,或者由消防車供水,水龍帶沿樓梯敷設至著火層。這樣同樣會破壞封閉樓梯間的防煙功能。其實消防隊員要5min內(nèi)才能趕到,此時如建筑物內(nèi)人員還在建筑物內(nèi),該疏散的人員已經(jīng)疏散,而無法疏散的人員僅靠疏散樓梯可能已無法實現(xiàn)。所以消火栓置于樓梯間并不影響疏散樓梯間的功能,為此建議DN65的消火栓宜設于樓梯間,DN40和DN25的自救消火栓設于走廊。
  
  我國的消火栓都配有水龍帶,多年不用和不維護,到消防時基本不能使用,消防時消防隊員使用自帶的水龍帶。為此建議DN65的消火栓僅設栓口不配栓箱和水龍帶,DN40、DN25消火栓設消火栓箱和水龍帶。
  
  1.4、消火栓栓口余壓
  
  我國《建規(guī)》和《高規(guī)》對消火栓栓口出水壓力規(guī)定為:大于0.50Mpa時,消火栓處應設減壓裝置。消火栓的充實水柱為7m、10m、13m,充實水柱對應的消火栓zui小出水壓力為16m、19m、22m。NFPA14規(guī)定:DN65消火栓的栓口處zui大zui小剩余壓力為0.69Mpa,對于DN40和DN25的消火栓zui大zui小剩余壓力為0.45Mpa,這說明美國規(guī)范對消火栓的出口壓力很重視,消火栓的栓口壓力為恒定值,大于此值可設減壓裝置,通常為減壓穩(wěn)壓消火栓。
  
  消火栓栓口處的zui小剩余壓力和zui大壓力取決于消防隊員和使用者對消火栓反作用推力的承受能力,以及滅火對消火栓充實水柱的要求。我國消火栓栓口處zui大剩余壓力0.50Mpa,zui小剩余壓力為16m、19m、22m。而美國消火栓栓口處的zui小剩余壓力和zui大壓力為一個值,DN65消火栓為69m,小于DN65消火栓為45m。美國消火栓的間距大于我國的間距,其水龍帶的zui大長度為3根25m的帶子,若去掉水帶和接口處的水頭損失,其實際栓口壓力與我國相當。顯然美國的栓口壓力比我國的要大得多,其zui小剩余壓力不僅與反推力有關,還和保護半徑有關。美國DN65的消火栓其設置與樓梯的間距相當,即便于消火栓立管的保護、消防隊員的應用和人員疏散。按我國目前《高規(guī)》、《建規(guī)》對疏散距離的規(guī)定,消火栓布置在樓梯間,則消火栓的間距為40m-80m,設有自動噴水系統(tǒng)時為50m-100m。如水龍帶為3根25m,則可一股水注到達任何部位,如利用同一樓梯間上下層的消火栓可保證有兩股水柱到達任何部位。
  
  為便于建筑物的美觀和消防隊員的實戰(zhàn)滅火以及與接軌,建議DN65的消火栓僅設置在疏散樓梯間內(nèi),其間距與樓梯間的間距相當,zui大zui小剩余壓力為0.50Mpa,這樣消火栓可接2根水龍帶,保護半徑會更大。DN25的水喉間距為30m,zui大zui小剩余壓力為0.40Mpa。
  
  1.5、消火栓系統(tǒng)
  
  我國《高規(guī)》第7.1.3條規(guī)定室內(nèi)消防給水泵應采用高壓或臨時高壓給水系統(tǒng),《建規(guī)》第8.6.1條規(guī)定嚴寒地區(qū)非采暖的廠房、庫房的室內(nèi)消火栓系統(tǒng),可采用干式系統(tǒng)。
  
  美國NFPA14把消火栓系統(tǒng)分為5個系統(tǒng):(1)全自動干式系統(tǒng)——平時系統(tǒng)管道充滿壓縮空氣,并設有像干式報警閥一樣的裝置,允許水自動進入開啟的消火栓,系統(tǒng)的供水設施有能力供應并滿足系統(tǒng)消防用水量;(2)全自動濕式系統(tǒng)——平時系統(tǒng)管道為充水的濕式系統(tǒng),其供水設施能夠自動供應并滿足系統(tǒng)所需消防水量;(3)半自動干式系統(tǒng)——干式管道系統(tǒng)上設有像雨淋閥一樣的裝置,在每一個消火栓處設一個遙控裝置,以便允許水進入系統(tǒng),遙控裝置動作時,系統(tǒng)的供水設施有能力供應并滿足系統(tǒng)所需消防水量(4)手動干式系統(tǒng)——系統(tǒng)管道為干式,且系統(tǒng)無*的給水設施,手動干式系統(tǒng)需要的消防用水來自消防車的消防泵,并通過消防水泵接合向系統(tǒng)供水;(5)手動濕式系統(tǒng)——管道為濕式,而且連接一個小流量供水裝置以維持系統(tǒng)內(nèi)水壓,但系統(tǒng)無*的能夠滿足系統(tǒng)所需水量的給水設施,手動濕式系統(tǒng)需要的消防用水來自消防車的消防泵,并通過消防水泵接合器向系統(tǒng)供水。
  
  顯然《高規(guī)》所指的常高壓系統(tǒng)和臨時高壓系統(tǒng)實際都是美國規(guī)范所指的全自動濕式系統(tǒng),《建規(guī)》所指的干式系統(tǒng)應是美國規(guī)范所指的全自動干式系統(tǒng)或半自動干式系統(tǒng)。對于全自動干、濕式系統(tǒng)而言只要消防時系統(tǒng)能全自動并提供滿足系統(tǒng)消防所需水量即可。可見國內(nèi)對消火栓系統(tǒng)提出常高壓系統(tǒng)和臨時高壓系統(tǒng)意義不大,原因是很難找到一個真正意義上的常高壓消火栓給水系統(tǒng),大西洋泵業(yè)消防泵領域、即消火栓給水系統(tǒng)任何時間不需啟動消防泵即能滿足系統(tǒng)消防所需的水量和水壓。為此建議取消常高壓系統(tǒng)和臨時高壓系統(tǒng)的概念,用全自動干式系統(tǒng)、全自動濕式系統(tǒng)、半自動干式系統(tǒng)、手動干式系統(tǒng)、手動濕式系統(tǒng)等新概念,這樣概念明確。同時鑒于國內(nèi)的實際情況,建議采用全自動干式系統(tǒng)、全自動濕式系統(tǒng)、半自動干式系統(tǒng)、手動干式系統(tǒng)4個系統(tǒng)。同時對于極為重要的建筑物采用雙水源供水系統(tǒng),即除消防水池和消防泵供水外,增設屋頂水箱或壓力水罐供水。
  
  1.6、消火栓設計流量
  
  《高規(guī)》規(guī)定高層建筑室內(nèi)消火栓的設計流量為20L/S—40L/S,《建規(guī)》規(guī)定民用建筑室內(nèi)消火栓的設計流量為5L/S—30L/S,室外消防水量為10L/S—30L/S;廠房倉庫等設計流量為5L/S—40L/S;室外消防水量為10L/S—45L/S。設計消防歷時,甲、乙、丙類倉庫為3h,一類高層建筑為3h,其它為2h。
  
  NFPA14規(guī)定Ⅰ級、Ⅲ級消火栓系統(tǒng)水力zui不利消火栓立管的zui小流量為31.55/s,附加立管的zui小流量應為每一根15.76L/S,但總流量不應超過78.85L/S。Ⅱ級消火栓系統(tǒng)水力zui不利消火栓立管的zui小流量為6.32L/S,不需附加流量。Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級消火栓系統(tǒng)的設計消防歷時均為0.5h。當設有自動噴水系統(tǒng)時消火栓流量可減少。NFPA14規(guī)定對于與自動噴水聯(lián)合的消火栓系統(tǒng),輕危險等級、中危險等級和嚴重危險等級的室內(nèi)消火栓給水量有3個等級即0L/S、3.15/S、和6.3L/S;當自動噴水與室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)聯(lián)合時,室內(nèi)外消火栓給水量輕危險等級為6.31L/S、中危險等級為15.77L/S和嚴重危險等級為31.54L/S。由此美國設有自動噴水系統(tǒng)的建筑物室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設計水量大為減少。
  
  所以我們可借鑒美國的經(jīng)驗,對設有自動噴水的建筑物可適當減少消火栓給水系統(tǒng)的給水量。
  
  2、消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓泵
  
  消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓是系統(tǒng)平時維持壓力的水泵,對系統(tǒng)起著監(jiān)護作用和使系統(tǒng)具有自動控制的功能。穩(wěn)壓泵的壓力可根據(jù)系統(tǒng)壓力而確定,一般穩(wěn)壓泵的壓力可根據(jù)系統(tǒng)壓力而確定,一般穩(wěn)壓泵的壓力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa,或者穩(wěn)壓泵壓力為主泵的1.1倍—1.2倍。但對于穩(wěn)壓泵流量的確定就有不同的說法。《高規(guī)》第7.4.8條增壓設施應符合下列規(guī)定:對消火栓給水系統(tǒng)不應大于5L/S;對自動噴水系統(tǒng)不應大于1L/S。美國NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)規(guī)定穩(wěn)壓泵(PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps)的流量不少于系統(tǒng)正常條件下的泄漏量,壓力應能足夠維持系統(tǒng)所需的壓力。顯然我國規(guī)定了穩(wěn)壓泵的流量的上限,而美國規(guī)定了穩(wěn)壓泵的下限。我國的穩(wěn)壓泵的流量設置要求是能滿足1個消防單元的用水量,美國是系統(tǒng)的泄漏水量。
  
  自動噴水系統(tǒng)管道的泄漏水量按國家《采暖與衛(wèi)生工程施工及驗收規(guī)范》第3.15條規(guī)定:水壓試驗時,10min內(nèi)壓力降不大于0.05Mpa。然后將試驗壓力降至工作壓力作外觀檢查,以不漏為合格。《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》第6.2.3條規(guī)定水壓試驗的測試點應設在系統(tǒng)管網(wǎng)的zui低點,對管網(wǎng)注水時,應將管網(wǎng)的空氣排凈,并應緩慢升壓,達到試驗壓力后,穩(wěn)壓30min,目測管網(wǎng)無泄漏、無變形,且壓力降不大于0.05Mpa。《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268—97第10.2.13條規(guī)定:DN100的鋼管允許滲水量為0.28L(min•km),DN150的鋼管允許滲水量為0.3L(min•km)。顯然若管道施工達到國家規(guī)范,系統(tǒng)管網(wǎng)的泄漏水量很少。作者本人曾觀察過兩個已竣工的工程,室內(nèi)管道的泄漏水主要在管道的接口處毛細作用滲漏水,以及一端與大氣接觸的試驗排水閥門和水泵出口止回閥的泄漏水量。管道接口處毛細作用滲漏水一般形不成水滴,多在空氣中蒸發(fā)。一端與大氣接觸的閥門漏水很易觀察,及時關閉或更換閥門便不成問題。水泵出口止回閥由于關不嚴而向水池中回水,這一現(xiàn)象不易觀察,是系統(tǒng)管網(wǎng)泄漏水量的一大隱患。例如一工程選用的穩(wěn)壓泵流量為1.33L/S,穩(wěn)壓泵長時間運行亦達不到設定壓力,經(jīng)檢查是水泵出口止回閥關不嚴而向水池中漏水,更換止回閥后,穩(wěn)壓泵正常工作,而且?guī)滋靻右淮巍_@說明系統(tǒng)的泄漏量很少很少,幾乎可以忽略不計。
  
  據(jù)調(diào)查國內(nèi)外穩(wěn)壓泵的流量多選為0.5L/S—2.0L/S之間,當系統(tǒng)無氣壓罐時停泵有水錘現(xiàn)象。鑒于穩(wěn)壓泵對系統(tǒng)有著監(jiān)護和自動控制功能的要求。我們建議穩(wěn)壓泵的流量為1.0L/S—2.0L/S,壓力為比主泵高0.1Mpa—2.0Mpa或者為主泵的1.1倍—1.2倍。穩(wěn)壓泵設有氣壓罐,若不設氣壓罐,應在穩(wěn)壓泵的控制器上作文章,使之在停泵時不至于因水錘作用而頻繁啟動。
  
  3、消防泵
  
  NFPA20對消防泵的性能規(guī)定如下:水泵出流量為選定工作點的流量的150%時,其揚程不小于選定的工作點的揚程的65%,關閉水泵時的揚程不大于選定工作點揚程的140%。其實際是規(guī)定了水泵的性能曲線是一條平滑的曲線。我國規(guī)范對消防水泵沒有詳細的規(guī)定,致使消防水泵的選用上有不少出入。建議設計人員在設計時參考NFPA20的規(guī)定。
  
  《高規(guī)》和《建規(guī)》對消防水泵的性能沒有測試要求,NFPA20規(guī)定消防泵在出水管上設測量用流量計。流量計應能測試水泵選定流量的175%,消防泵在出水管上應設直徑大于89mm的壓力表,這樣水泵安裝后可全面測試水泵的性能,以便得知是否能滿足設計要求。建議設計人員在設計中考慮這個問題。
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