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超高層建筑消防給水系統(tǒng)應(yīng)用水箱供水設(shè)計(jì)
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一、問(wèn)題的提出
近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑業(yè)中各種超高層建筑不斷涌現(xiàn),消防給水設(shè)計(jì)是超高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),由于超高層建筑其建筑高度大,功能復(fù)雜,在消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中往往存在著:分區(qū)多,管路復(fù)雜,管道系統(tǒng)受壓過(guò)高,系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制復(fù)雜,水泵運(yùn)行過(guò)程中管道易出現(xiàn)超壓現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)管道破裂現(xiàn)象等一系列問(wèn)題,特別是管道超壓?jiǎn)栴}一直是設(shè)計(jì)人員談?wù)摰臒狳c(diǎn),在設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員都采取了各種不同的措施,如采用多臺(tái)小流量泵并聯(lián)運(yùn)行代替大流量泵,選用水泵特性和曲線平緩的水泵,在水泵出水管上加設(shè)安全閥等,本人認(rèn)為超高層建筑消防給水系統(tǒng)采用高位重大水箱的供水方式難較好地解決上述消防供水過(guò)程中存在的問(wèn)題,現(xiàn)就某一超高層建筑的消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)要介紹。
二、概述
某大廈,總建筑面積11萬(wàn)多平方米;D棟塔樓35層,屋面高度119.8米,一至六層為商場(chǎng),七至三十一層為寫(xiě)字樓(其中二十 一層為避難層);A、B、C棟塔樓29層,屋面高度96.0米,為商住樓;裙樓六層,作為商場(chǎng);地下一層,作為設(shè)備用房及車(chē)庫(kù);現(xiàn)主 要介紹D棟塔樓的消防給水系統(tǒng),另根據(jù)業(yè)主要求,由于資金問(wèn)題,該大廈的設(shè)計(jì)按分二期使用考慮,一期為地下室至六層及裙樓部分,二期為七至三十五層。
三、消炎栓系統(tǒng)及豎向分區(qū)
《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95),下面簡(jiǎn)稱《高規(guī)》,第7.4.6.5條規(guī)定:消火栓口的靜水壓力不應(yīng)大于 0.80Mpa時(shí),當(dāng)大于0.80Mpa時(shí),應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng),消火栓口的出水壓力大于0.50Mpa,消火栓處應(yīng)設(shè)減壓裝置,根據(jù)規(guī)范要求,本工程消火栓系統(tǒng)采取分區(qū)給水,通過(guò)對(duì)多種方案的對(duì)比,研究以計(jì)算,最火后確定,消火栓給水系統(tǒng)采用高位水箱供水以及高位 水箱結(jié)合減壓閥進(jìn)行減太分區(qū)供水的供水方式。
《高規(guī)(GB50045-95)第7.4.6.2條規(guī)定:消火栓的水槍充實(shí)水柱應(yīng)通過(guò)水力計(jì)算確定,且建筑高度不超過(guò)100m的高層建筑 不應(yīng)小于10m,建筑高度超過(guò)100m的高層建筑不應(yīng)小于13m,本建筑消火栓處補(bǔ)充水柱按13m計(jì),消火栓箱內(nèi)設(shè)置DN65消火栓接口一個(gè),DN65襯膠水帶長(zhǎng)25m一套,φ19槍一支,消防卷盤(pán)一套(DN25膠管長(zhǎng)25米一套,特制水槍一支),報(bào)警按鈕一個(gè),各供水分區(qū)最不 利點(diǎn)消火栓口壓力按公式:Hd=AdLdq2+q2/B計(jì)算,經(jīng)計(jì)算Hd 為22.0m水柱。
系統(tǒng)分為四個(gè)區(qū),I區(qū)根據(jù)使用要求,設(shè)計(jì)為獨(dú)立的消火栓系統(tǒng),設(shè)置于七層處的水箱充分利用了裙樓的屋頂空間,系統(tǒng)壓 力由設(shè)于裙樓天面處的一套穩(wěn)壓裝置保證,該穩(wěn)壓裝置的氣壓水罐其調(diào)節(jié)水量為兩支水槍與5個(gè)噴頭30S的用水量(水火 栓系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)合用),水箱為生活消防合用水箱,火災(zāi)發(fā)生時(shí),水槍噴水滅火,系統(tǒng)壓力降低,消火栓泵啟動(dòng),從地下貯 池抽水向系統(tǒng)供水滅火,(消火栓泵設(shè)于地下室的水泵房中),消火栓泵的啟動(dòng)由系統(tǒng)壓力控制直接啟動(dòng),也可以通過(guò)消火栓處的 報(bào)警按鈕或消防控制中心啟動(dòng)消火栓泵,Ⅱ區(qū)為屋頂高位水箱經(jīng)減壓閥減壓供水,減壓閥設(shè)置于避難層中,采用減壓代替減壓水箱 ,增加了建筑物的有效使用面積,且便于管理與維修,消火栓口處出水壓力大于0.50mPa時(shí)設(shè)減壓孔板減壓,Ⅲ區(qū)為屋頂高位水箱直 接供水,屋頂水箱底距Ⅲ最不利點(diǎn)消火栓的最小垂直距離按式:H=Hf+Hd計(jì)算。經(jīng)計(jì)算,管道阻力損失Hf小于3m水柱,按3m計(jì),由此可得出H為25m,Ⅱ、Ⅲ區(qū)火災(zāi)初期十分鐘消防用水量由屋頂高位水箱供給,十分鐘后的消防用水,由專用消防泵從地下貯水池將 水提升至屋頂高位水箱,再由屋頂高位水箱向系統(tǒng)供水。專用消防泵通過(guò)消火栓處的報(bào)警按鈕直接啟動(dòng)或通過(guò)消防控制室啟動(dòng),IV 區(qū)為增壓給水系統(tǒng),由于屋頂高位水箱供水不能滿足Ⅳ區(qū)消火栓口處的水壓要求,我們采取了氣壓罐與消防主泵相結(jié)合的給水罐的 調(diào)水量同Ⅰ區(qū),火災(zāi)發(fā)生時(shí),通過(guò)系統(tǒng)壓力變化直接啟動(dòng)屋頂消防主泵,向系統(tǒng)供水滅火,同時(shí)啟動(dòng)設(shè)于地下室水泵房中的專用消防泵,向高位水箱供水,Ⅳ區(qū)增壓給水系統(tǒng)為消火栓系統(tǒng)與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合用,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)于濕式報(bào)警閥前與消火栓系 統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置,設(shè)于屋頂?shù)南乐鞅眠x取運(yùn)行特性曲線平緩的水泵。
四、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)與豎向分區(qū)
《高規(guī)》第7.6.1條規(guī)定:建筑高度超過(guò)100m的高層建筑,除面積小于5.00m的衛(wèi)生間,廁所和不宜用水撲救的部位外,均應(yīng) 設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),又《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4.5條及第5.2.5條規(guī)定:自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)壓力不應(yīng)大于1.2kg /cm2;閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)每個(gè)報(bào)警閥控制的噴頭數(shù)不宜超過(guò)800個(gè),本建筑自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)按規(guī)范要求設(shè)置了
組濕式報(bào)警閥,根據(jù)使用要求,地下室至六層及裙樓部分為I區(qū),該區(qū)設(shè)置一級(jí)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)消防噴水泵,系統(tǒng)穩(wěn)壓由設(shè)于樓裙 屋面的一套穩(wěn)壓裝置保證。(該裝置為消火栓系統(tǒng)與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合用,如前所述),火災(zāi)發(fā)生時(shí),由系統(tǒng)壓力變化自動(dòng)控制消防噴水泵的啟動(dòng),或由消防中心控制消防噴水泵的啟動(dòng),Ⅱ、Ⅲ區(qū)由高位水箱經(jīng)減壓閥減壓供水,Ⅳ區(qū)由高位水箱直接供水,Ⅴ區(qū)為增壓給水系統(tǒng),其增壓設(shè)備為消火栓系統(tǒng)與自動(dòng)噴水系統(tǒng)合用,見(jiàn)前述,這里不再重復(fù)。火災(zāi)期間,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用水量按 延續(xù)時(shí)間一小時(shí)計(jì),本建筑屋頂高位水箱貯存了一個(gè)小時(shí)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用水量,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)不再在地下室水泵房處設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)消防噴水泵。系統(tǒng)設(shè)置,減少了一組消防噴水泵,簡(jiǎn)化了管道系統(tǒng),且聯(lián)動(dòng)控制簡(jiǎn)單,維修方便,供水安全可靠。
五、屋頂重力水箱的容積確定
屋頂重力水箱為生活消防合用水箱,本建筑本著預(yù)防為主,立足于自救的原則,為確保消防供水的可靠性,充分地發(fā)揮自動(dòng) 噴水滅火系統(tǒng)的作用,將火災(zāi)有效地控制在初期階段,屋頂重力水箱容積設(shè)計(jì)為220M3,其中貯存一個(gè)小時(shí)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用量(108M3),十分鐘消火栓系統(tǒng)用水量(24M3),合計(jì)消防貯水量為132M2,其余88M3為生活用水量,水箱中生活出水管高于消防用水水位,以確保消防供水的可靠性,十分鐘后,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)消火栓系 統(tǒng)用水量由專用消防泵從地下貯水池將水提升至屋頂水箱,再由屋頂水箱供水滅火。
六、問(wèn)題探討
《高規(guī)》第7.4.7.5條規(guī)定:除串聯(lián)消防給水系統(tǒng)外,發(fā)生火災(zāi)時(shí)由消防水泵供給的消防用水不應(yīng)進(jìn)入高位水箱。根據(jù)其條 文說(shuō)明解釋,本人認(rèn)為這里所指的消防水泵出水管直接與消火栓系統(tǒng)連接的消防泵。(注:這種情況下,如果消防泵啟動(dòng)后,消防用水進(jìn)入水箱,消火栓口處所需的壓力就難以保證),本系統(tǒng)設(shè)置與《高規(guī)》要求沒(méi)有抵觸,且能保證消火栓口處水壓要求,同時(shí)保持壓力恒定。
七、優(yōu)點(diǎn)與結(jié)論
超高層建筑消防給水系統(tǒng)采用高位水箱重力供水,對(duì)于靜水壓力大于80m水柱的分區(qū)采用高位水箱結(jié)合減壓閥減壓分區(qū)供水 的供水方式具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、與并聯(lián)供水系統(tǒng)比,其管網(wǎng)所承受的壓力大大降低,系統(tǒng)各供水分區(qū)均不存在高壓管道,壓力恒定,不會(huì)出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。
2、與設(shè)置中間傳輸水箱的供水方式比,設(shè)備少,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,管路簡(jiǎn)化,維修方便,便于管理,系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制簡(jiǎn)單,同時(shí)增加了建筑物的有效使用面積。
3、供水安全可靠,除了專用消防泵外,生活泵也能作為消防備用泵,起著雙保險(xiǎn)作用。
4、整個(gè)系統(tǒng)供水安全可靠,節(jié)省投資,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
由此可見(jiàn),超高層建筑,特別是建筑高度小于160m的超高層建筑,其消防給水系統(tǒng)采用這種給水方式是比較經(jīng)濟(jì)合理的。
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