设为首页 加入收藏

TOP

建筑消防给水设计的几个问题
[ 摘 要 ] 按《建筑设计防火规范》设计消防给水设施时,遇到诸如临时高压和气压罐,室外高压给水系统设计的立足点,自动喷水灭火系统和室内消火栓系统的主次及关系,消防水泵的启动和控制,火灾延续时间的协调一致,室外消火栓出水口数量等困惑难解的问题,建议《建规》修编时有所考虑。 [ 正 文 ] 建筑消防给水设计主要依据《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)(修订本)。设计中笔者常遇到一些困惑难解的问题,期待修编后的防火规范能对这些问题有所解决和突破。以下是笔者在多年设计中,主要是工业建筑设计和涉外工程中常常遇到的几个问题,提出来与同行商榷,并供规范修编者参考。 1 临时高压和气压水罐、水塔 《建规》第8.1.3条对高压、临时高压和低压给水系统管道的压力分别作了规定。按照该条的条文说明,高压管道为"管网内经常保持足够的压力,火场上不需使用消防车或其他移动式水泵加压,而直接由消火栓接出水带、水枪灭火"。临时高压管道则定义为"平时水压不高,在水泵站(房)内设有高压消防水泵,当接到火警时,高压消防水泵开动后,使管网内的压力,达到高压给水管道的压力要求"。可见,对室外消防给水系统的"高压"和"临时高压 "的界定主要强调管内水压,没有强调消防泵启动前必须保证消防水量。而在室内消防系统部分第8.6.3条则强调常高压系统必须随时既保证水压也保证水量,否则属于临时高压系统,临时高压系统就必须设消防水箱或气压水罐、水塔。笔者亦多次听到有关消防权威人士口头明确解释称"凡是消防时需启动消防泵的系统都是临时高压系统"。因此所谓"常高压系统 "、"区域高压给水系统"不是设置了高度足够高的高位水池,就是消防泵总是保持运行状态,而非小流量稳压泵在运行。笔者认为不太可能设计这种系统,因而实际上是不存在的。 以笔者去年参与设计的一个涉外工程为例。该工程是笔者近十年来多次见到的很典型的工业小区。小区内有一个面积近2万 m2的主厂房,配上泵房、仓库、门房等若干小建筑物。小区内设专用环形消防管网,管道内的压力由设在小区泵房内的稳压泵维持消防所需的高压状态;消防泵由水压控制自动启动。管网上设置室外消火栓,可以直接使用;厂房内的自动喷水灭火系统和消火栓系统的给水引入管均接自该专用环形管网。基本方案是由外方(美国投资方)带来的。这样的系统应看成区域高压系统,常高压系统还是临时高压系统? 按第8.1.3条可勉强界定为常高压系统,按第8.6.3条毫无疑问应属于临时高压系统。虽然按现行《自动喷水灭火系统设计规范》(GBJ84-85),"可不设消防水箱",但《建规》则明确要求设消防水箱或气压罐。设计者及当地消防建审处都能理解按现行《建规》的" 精神",只能算作临时高压系统。如果能在"建筑物的最高部位"按规范要求的容积"设置重力自流的消防水箱",也许矛盾较好解决,问题是屋顶为轻钢屋架、压型钢板斜屋面,不适宜设置屋顶水箱,因而需在泵房内设置气压罐。两个?NAE80?2.0 m×?3.2 m?的气压罐才能满足室内消火栓系统10 min所需消防水量;但《建规》第8.6.3条规定的是应储存"消火栓和自动喷水灭火设备等"的10 min的消防用水量。该工程总消防用水量为80 L/s,超过?25 L/s?,规定至少应有18 m3消防储水量,因此应选用两个?NAE80?2.4 m×5.8 m的立式气压罐才能满足要求。面对这样两个庞然大物及其对泵房面积和高度的影响,从经济上和安全的必要性上我们都很难让外方认同。几经磋商,消防部门认同了在使稳压泵的流量满足一个室内消火栓流量的前提下不设气压罐。笔者认为,实际上这是一个区域高压消防给水系统。从当今自动控制技术的成熟性和控制元件的可靠性来看,这样的系统应当是安全可靠的,没有必要在几百立方米容积的消防水池旁边再立上这么庞大的储水设备。 近十年来,笔者参与设计了不少这样的涉外工程(多数在国内,有的在境外),基本上都是由一个大型主厂房或二三个中型建筑物和若干个小型辅助建筑物组成一个小区,区域内采用类似上述的区域高压消防给水系统,且稳压泵流量很小,只是为了补充地下给水干管的渗漏水量。这种渗漏量考虑为:地下干管,不论其管径多大,每100个连接点每小时漏失量为2夸脱(1.89L)。一般稳压泵的额定流量控制在10~30 GPM(即0.63~1.89 L/s)。有的设置了一个小型稳压罐以减少稳压泵的启停次数。 笔者在几十年的设计中,遇到许多不同类别,不同性质的体积大,高度高的单层工业厂房。由于室外一般为低压消防管道,因而厂房内一般要设增压消防泵,属于"临时高压给水系统",但是几乎无一例外地都是斜屋顶、坡屋面,近几年来有不少是轻钢屋架或钢屋架。实际上都在当地消防部门赞同和认可下,没设屋顶水箱,也没设置储存10 min消防水量的气压罐,而是从电源,设备元件,给水系统的各个环节想方设法提高供水的安全可靠性。 所谓常高压和临时高压,已经讨论了很多年。设计人员通过专业杂志和技术学术会议发表过不少意见。笔者期待修编规范会有所突破。笔者很同意上海同行提出的引入"稳高压系统 "概念来取代现行规范中的"常高压"和"临时高压"概念。最近从杂志上看到介绍上海地区的《民用建筑水灭火系统设计规程》,突出了稳高压消防给水系统,把多年来已成现实的做法规范化,使之更完善和更科学。笔者从自己的设计经历感到它同样适用于一般工业小区和工业建筑消防给水系统的设计。很赞同文中提出的"从灭火技术发展的趋势看,稳高压系统既现实又可靠,必将替代临时高压给水系统"这一结论性看?法。 ? 2 10 min消防储水和5 min消防泵准备和启动时间 这是一个与上述问题相关的问题。强调所谓临时高压给水系统,实质是强调储存10 min消防水量的问题,当然是从国情经验总结出来的。"国情"之一是否消防泵动作太慢,磨磨蹭蹭?《建规》第?8.8.5?条规定"消防水泵应保证在火警5 min内开始工作"。1996年发布的《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261-96)中关于消防水泵调试要求,规定"以自动或手动方式启动消防水泵时,消防水泵应在5 min内投入正常运行"。笔者认为至少对于自动启动方式的消防泵5 min才能投入正常运行,似乎太慢了。这与1999年6月1日起实施的国家标准《消防泵性能要求和试验方法》(GB6245-98)中的要求也不协调,该标准规定"发动机应有良好的常温启动性能,应保证5 s内顺利启动,引上水后?20 s?内应能使消防泵达到额定工况"。消防泵是消防给水系统中最关键的设备和环节,有必要在规范中对泵及其驱动设备的性能、控制、启动以及影响供水的各个环节等作出更严格,更明确的要求,保证消防泵更快地投入运行,消防给水系统在最短时间内向系统供水。10 min的储水,5 min的启动都易使人产生错觉和误解。 3 室外高压给水系统的设计和使用 《建规》第8.1.3条及其条文说明对室外高压或临时高压给水系统作了明确规定和解释,设计计算并不复杂。可令人困惑的是,消防部门问设计者这种室外高压管道如何使用,并称消防人员把不住水枪,要求在每个室外消火栓处加减压装置,使压力减至100 kPa。如果压力超过所需压力很多,当然需减压,但不是减至100 kPa,因为规范对高压和低压管道有着非常明确的,不同的要求。第8.1.3条及其条文说明对如何使用都有原则规定和解释。该条文本身虽不像第8.6.2条那样对室内消火栓系统限定为"消火栓栓口处的出水压力超过50 m水柱时,应有减压设施",但实际上因为这种高压系统是针对建筑高度小于或等于24 m的多层或单层建筑,室外消火栓所需压力是有限定的;当建筑高度为24 m时,所需压力为55 m水柱。然而,到底怎么操作也不是没有问题。就像条文说明中解释的那样,对于多层建筑,可沿楼梯铺设水带,把水枪布置在建筑物的最高处。但对于大体积单层厂房或公共建筑,情况就不同了。 仍以上述工程为例。该工程主厂房90 m×198 m,南北向90 m,宽为三跨(36 m*.18 m*.36 m)。高跨在中间,高度约13.5 m,即最高的中线离南北外墙均为45 m。如何按《建规》所示直接使用室外消火栓灭火?沿着厂房的钢梯甚至直爬梯铺设水带达到厂房最高处,虽说不是不可能,但肯定不是快捷和方便的。就在地面上直接使用如何?按图1所示,消防队员手持水枪要站在距外墙30 m处,才能使充实水柱?S??K达到建筑物的最高最远点,此时?S??K =?76 m?水柱,所需枪口压力就更高,消防队员难于操作,而且按规范要求设计的这种高压管道内不可能有如此高的压力。在此工程中,消火栓处所需压力为44.7 m水柱。出现这种情况不是因为建筑物太"高",而是太"远",消防队员非"登高"不可。
图1
  设计人员只能按规范提供的方法和规定设计符合规范要求的管道、系统和设施。在上述实例中,消防部门向设计者出了道考题,使问题深化。笔者猜想,在这种具体情况下,专业操作人员会借助有用的专业设备和工具"登高"实施最有效的灭火。 4 有条件地"弱化"消火栓系统 有观点认为"随着经济的发达,自动喷水灭火系统必将代替室内消火栓系统,这是大势所趋。"笔者以为从发达国家的消防规范和实践现实来看,室内消火栓系统仍然是必要的,只是其要求与我国《建规》要求有很大不同。随着自动喷水灭火系统的"普及",室内消火栓系统不再是主要灭火手段,作用减小,要求就必然会降低。修编后的防火规范会在多大程度上普及自动喷水灭火系统尚不清楚,但一定还会有个过渡时期。现在的问题是,改革开放以来的20多年实际情况有了很大变化,规范是否应当适应这一变化。现在在我国尽管从整体上仍以室内消火栓系统为主要灭火手段,但在许多重要工程中,特别是涉外工程中已是以自动喷水灭火系统为室内主要灭火手段,在建筑物内普遍设置了自动喷水灭火系统。在这种情况下仍然要求按《建规》设计室内消火栓系统,修改外方提出的设计方案。投资方感到"无可奈何",设计者心里多少感到"画蛇添足"。 笔者仍以上述工程为例。由于该工程要在美国参加防火保险,要求执行美国规范,设计图纸需经美方有关消防机构和保险公司同意认可。鉴于中国规范的严肃性,设计之前双方达成共识:当美国规范与中国规范要求不同时,在不违背中国规范的前提下执行要求更严格的规定。从外方来的设计方案如下:按美国NFPA13在主厂房和辅助厂房各个区域内,包括生产区,仓库区,办公区,休息区,厕所卫生间,淋浴间等所有允许用水的区域均安装自动喷水灭火系统。设计的喷水强度和作用面积大于我国规范要求;报警阀数量按保护面积的限制来确定,其结果一个报警阀控制的喷头数远少于我国规范规定的800只。这些要求只是高于我国规范要求,并不抵触。差别大的是室内消火栓系统:规格?DN40,压力400 ?kPa,流量 6.3 L/s,水带长30 m;消火栓数量较少,按一股水柱要求布置;无充实水柱达到最高最远点要求,也无储存10 min水量而设水箱或气压罐的要求。尽管设计者认为设置了如此完善的自动喷水灭火系统后,这样设计消火栓系统是合理的,但因为不符合《建规》,仍按《建规》要求设计了严格的室内消火栓系统。笔者建议修编后的《建规》有条件地"弱化"室内消火栓系统,在遍装自动喷水灭火系统的情况下,室内消火栓的布置满足一支水枪到达地面上任何一点,充实水柱视火灾类别不小于70 kPa或100 kPa(不必按达到最高最远点计算),消火栓规格?DN40或DN50等,当然也无必要储存10 ?min消防水量。 5 消防水泵的操作与控制 《建规》第8.6.2条9款规定"高层工业建筑和水箱不能满足最不利点消火栓水压要求的其他建筑,应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮,并应有保护设施"。尽管该条款的条文说明中有"采用小泵(稳压泵)经常运转,当室内消防管网压力降低时能及时启动消防水泵的设备者,可不设远距离启动消防水泵的按钮",但现实工作中有两点值得注意,一是在越来越多的工程中消防泵的控制方式是自动启动;二是在设计中或消防部门的审批中一律要求在每个消火栓处设置启动按钮,而且目前国内生产的消火栓箱内一律设置了启动按钮。据说有的地方消防工程的验收部门还有自己的规范条例,一律要求设消火栓处启动按钮。一个中型的工程都有几十个甚至上百个消火栓,区域性消防泵所辖各个厂房内的消火栓就更多了。每个消火栓都要有一条控制线通过厂区接至消防泵房。消防水泵采用自动启动方式时这样做是不必要的,消防泵的自控是按消防管网内的压力降通过电接点压力开关或压力变送器和可编程控制器实现消防泵的自动启动。当今成熟的自控技术和可靠的控制元件完全能保证消防泵及时启动。因此笔者认为消防泵为自控启动时,只需在消防控制室设置手动远控启动设施和消防泵房内的就地应急手动操作设施。建议修改上述条文,使之更准确,更清楚,更全面。 6 火灾延续时间 《建规》规定自动喷水灭火系统火灾延续时间按1 h计算,消火栓系统一般按2 h或3 h计算。有关条文说明解释称"如果在1 h内还未扑灭火灾,自动喷水灭火设备将因建筑物的倒坍而损坏,失去灭火作用。"这样看来,室内消火栓系统延续供水2 h意义也不大。现在越来越多的工程设计中用同一台消防水泵向自动喷水灭火系统和消火栓系统供水,很难实现在1 h后关闭自动喷水灭火系统。实际结果就可能是自动喷水灭火系统用水超过1 h,而消火栓系统供水不足2 h。因此笔者建议像美国规范?NFPA13?那样按火灾危险等级将供水时间一致起来。 7 室外消火栓的栓口数量 《建规》第8.3.2条规定"室外地上式消火栓应有一个直径为150 mm或100 mm和两个直径为65 mm的栓口","室外地下式消火栓应有直径为100 mm和65 mm的栓口各一个"。这就是说不允许只有一个栓口,但在给水排水标准图集《室外消火栓安装》S162中的地下消火栓出水口数量为65 mm的两个或100 mm的一个,规格或数量与规范规定都不一致。1998年笔者曾参与一个较大规模的厂区管线工程设计。施工单位按标准图购买和安装的地下消火栓为一个 100 mm的出水口。验收时消防部门发现不符合《建规》规定,要求返工。造成工程损失和浪费。规范修编,标准图修编以及国家标准《地上地下消火栓》(GB44521~3-84)的修编和执行应当同步进行。 以上是笔者在设计工作中常遇到的几个问题。实质上是如何既考虑控火及灭火的安全性和可靠性,又考虑投资的合理性问题。在规范和设计走向性能化之前,如何理解,如何完善,如何执行现行传统的指令性规范是设计人员和消防部门都应当考虑的问题。      ◇作者通讯处:100011 北京德外大街12号 中国航空工业规划设计研究院 ○电话:(010)82612279(H) ○收稿日期:2001-3-19
您看到此篇文章时的感受是:
Tags: 责任编辑:admin
】【打印繁体】【投稿】【收藏】 【推荐】【举报】【评论】 【关闭】 【返回顶部
分享到QQ空间
分享到: 
上一篇对《自动喷水灭火系统设计规范》.. 下一篇歌舞娱乐放映游艺场所的应急照明

评论

帐  号: 密码: (新用户注册)
验 证 码:
表 情:
内  容:

相关栏目

最新文章

热门文章

推荐文章

相关文章