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    2. 消火栓系統和消防泵-濟泉百科知識

      1.消火栓給水系統
      1.1消火栓的栓口壓力和系統分區
        我國《建筑設計防火規范》GBJ16—87修訂版(以下簡稱《建規》)第8.6.2和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045—95(以下簡稱《高規》)第7.4.6條規定消火栓栓口靜水壓力不應大于0.8Mpa,當大于0.8Mpa時應采取分區給水系統。
        美國NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中規定系統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是系統分區值。消火栓的靜壓要求是鑒于消火栓的質量——承壓力。我國《室內消火栓》GB3445—82中規定室內消火栓工作壓力為1.60Mpa,試驗壓力為2.40Mpa,遠大于靜壓分區值0.80Mpa,因而我國的系統分區值可適當提高。在美國系統分區有兩個值確定,一是與我國相當的栓口靜壓不超過1.21Mpa;二是系統任何一點的壓力在任何時間不能超過2.41Mpa,這是系統必須串聯分區的要求。據調查,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,致使消火栓系統要分區,造成消火栓給水系統設備、管道增加,投資增加。適當提高此值或借鑒美國標準,可節省大量投資,并簡化系統。
        建議靜壓分區值1.0Mpa—1.2Mpa,系統串聯分區值2.40Mpa。這樣既可以充分利用消火栓的承壓力,又可以節省投資。
      1.2消火栓的等級
      我國室內消火栓有DN65、DN50、和DN253個規格,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的消火栓職業消防隊員和非職業消防隊員都可用。在美國DN65消火栓僅為職業消防隊員用。所以DN40、DN25的消火栓為自救消火栓。
      建議《建規》中不設消火栓的場所均設水喉,水喉可與給水系統聯合。設有自動噴水系統的場所僅設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。這樣既可以節省投資,又可以兼顧消防隊員專業救火和非專業人員火災初期救火。
      1.3、消火栓的位置、設置以及栓口壓力
        我國《建規》和《高規》規定消火栓設在走道、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)干式系統的消火栓立管不應封閉于建筑物的墻內或壁栓內;(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)在有采光頂的室內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林陰地;(e)在去屋面的最高層的樓梯中間平臺設最不利點試驗消火栓;(f)在沒有自動噴水系統的樓層最不利點到消火栓的最大距離不應超過45.7m,在有自動噴水系統的樓層最不利點到消火栓的最大距離不應超過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》規定民用建筑房間到樓梯口的疏散距離為20m—40m,設有自動噴水系統時疏散距離可增加25%,即增加10m。房間門至室內最近點的直線距離為15m。如果DN65的消火栓設置在樓梯間,則樓層最不利點到消火栓的最大距離不應超過55m,當設有自動噴水系統時為65m?!陡咭帯芬幎ǖ氖枭⒕嚯x與《建規》相同。所以如果我國規范規定DN65的消火栓設置在樓梯間,消火栓的布置與美國規范相當。
        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。走廊內的消火栓火災時沒有保護,而且走廊內又充滿煙氣,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內才能趕到,此時如建筑物內人員還在建筑物內,該疏散的人員已經疏散,而無法疏散的人員僅靠疏散樓梯可能已無法實現。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》和《高規》對消火栓栓口出水壓力規定為: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最小出水壓力為16m、19m、22m。NFPA14規定:DN65消火栓的栓口處最大最小剩余壓力為0.69Mpa,對于DN40和DN25的消火栓最大最小剩余壓力為0.45Mpa,這說明美國規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,通常為減壓穩壓消火栓。
        消火栓栓口處的最小剩余壓力和最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。我國消火栓栓口處最大剩余壓力0.50Mpa,最小剩余壓力為16m、19m、22m。而美國消火栓栓口處的最小剩余壓力和最大壓力為一個值,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,其水龍帶的最大長度為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,其最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》、《建規》對疏散距離的規定,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滅火以及與國際接軌,建議DN65的消火栓僅設置在疏散樓梯間內,其間距與樓梯間的間距相當,最大最小剩余壓力為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,最大最小剩余壓力為0.40Mpa。
      1.5、消火栓系統
        我國《高規》第7.1.3條規定室內消防給水應采用高壓或臨時高壓給水系統,《建規》第8.6.1條規定嚴寒地區非采暖的廠房、庫房的室內消火栓系統,可采用干式系統。
        美國NFPA14把消火栓系統分為5個系統:(1)全自動干式系統——平時系統管道充滿壓縮空氣,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,系統的供水設施有能力供應并滿足系統消防用水量;(2)全自動濕式系統——平時系統管道為充水的濕式系統,其供水設施能夠自動供應并滿足系統所需消防水量;(3)半自動干式系統——干式管道系統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,遙控裝置動作時,系統的供水設施有能力供應并滿足系統所需消防水量(4)手動干式系統——系統管道為干式,且系統無永久的給水設施,手動干式系統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供水;(5)手動濕式系統——管道為濕式,而且連接一個小流量供水裝置以維持系統內水壓,但系統無永久的能夠滿足系統所需水量的給水設施,手動濕式系統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供水。
      顯然《高規》所指的常高壓系統和臨時高壓系統實際都是美國規范所指的全自動濕式系統,《建規》所指的干式系統應是美國規范所指的全自動干式系統或半自動干式系統。對于全自動干、濕式系統而言只要消防時系統能全自動并提供滿足系統消防所需水量即可??梢妵鴥葘ο鹚ㄏ到y提出常高壓系統和臨時高壓系統意義不大,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,即消火栓給水系統任何時間不需啟動消防泵即能滿足系統消防所需的水量和水壓。為此建議取消常高壓系統和臨時高壓系統的概念,用全自動干式系統、全自動濕式系統、半自動干式系統、手動干式系統、手動濕式系統等新概念,這樣概念明確。同時鑒于國內的實際情況,建議采用全自動干式系統、全自動濕式系統、半自動干式系統、手動干式系統4個系統。同時對于極為重要的建筑物采用雙水源供水系統,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》規定高層建筑室內消火栓的設計流量為20L/S—40L/S,《建規》規定民用建筑室內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規定Ⅰ級、Ⅲ級消火栓系統水力最不利消火栓立管的最小流量為31.55/s,附加立管的最小流量應為每一根15.76L/S,但總流量不應超過78.85L/S。Ⅱ級消火栓系統水力最不利消火栓立管的最小流量為6.32L/S,不需附加流量。Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級消火栓系統的設計消防歷時均為0.5h。當設有自動噴水系統時消火栓流量可減少。NFPA14規定對于與自動噴水聯合的消火栓系統,輕危險等級、中危險等級和嚴重危險等級的室內消火栓給水量有3個等級即0L/S、3.15/S、和6.3L/S;當自動噴水與室內外消火栓系統聯合時,室內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的建筑物室內消火栓系統的設計水量大為減少。
        所以我們可借鑒美國的經驗,對設有自動噴水的建筑物可適當減少消火栓給水系統的給水量。
      2、消防給水系統穩壓泵
        消防給水系統穩壓是系統平時維持壓力的水泵,對系統起著監護作用和使系統具有自動控制的功能。穩壓泵的壓力可根據系統壓力而確定,一般穩壓泵的壓力可根據系統壓力而確定,一般穩壓泵的壓力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa,或者穩壓泵壓力為主泵的1.1倍—1.2倍。但對于穩壓泵流量的確定就有不同的說法?!陡咭帯返?.4.8條增壓設施應符合下列規定:對消火栓給水系統不應大于5L/S;對自動噴水系統不應大于1L/S。美國NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)規定穩壓泵(PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps)的流量不少于系統正常條件下的泄漏量,壓力應能足夠維持系統所需的壓力。顯然我國規定了穩壓泵的流量的上限,而美國規定了穩壓泵的下限。我國的穩壓泵的流量設置要求是能滿足1個消防單元的用水量,美國是系統的泄漏水量。
        自動噴水系統管道的泄漏水量按國家《采暖與衛生工程施工及驗收規范》第3.15條規定:水壓試驗時,10min內壓力降不大于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?!蹲詣訃娝疁缁鹣到y施工及驗收規范》第6.2.3條規定水壓試驗的測試點應設在系統管網的最低點,對管網注水時,應將管網的空氣排凈,并應緩慢升壓,達到試驗壓力后,穩壓30min,目測管網無泄漏、無變形,且壓力降不大于0.05Mpa?!督o水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268—97第10.2.13條規定: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范,系統管網的泄漏水量很少。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。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,這一現象不易觀察,是系統管網泄漏水量的一大隱患。例如一工程選用的穩壓泵流量為1.33L/S,穩壓泵長時間運行亦達不到設定壓力,經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,穩壓泵正常工作,而且幾天啟動一次。這說明系統的泄漏量很少很少,幾乎可以忽略不計。
        據調查國內外穩壓泵的流量多選為0.5L/S—2.0L/S之間,當系統無氣壓罐時停泵有水錘現象。鑒于穩壓泵對系統有著監護和自動控制功能的要求。我們建議穩壓泵的流量為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。穩壓泵最好設有氣壓罐,若不設氣壓罐,應在穩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%。其實際是規定了水泵的性能曲線是一條平滑的曲線。我國規范對消防水泵沒有詳細的規定,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的規定。
        《高規》和《建規》對消防水泵的性能沒有測試要求,NFPA20規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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