高位消防水箱储水量和设置高度探讨

· 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 交流园地· 高位消防水箱储水量和设置高度探讨 刘 德 明≯U 1芯 明 (福州大学土木工程学院，福州350108) 摘要针对目前各消防规范对临时高压消防给水系统高位消防水箱设置的不同要求，提出了高 位消防水箱储水量应满足60s消防系统所需2支水枪和4只喷头用水量的要求，设置高度应满足火 灾初期消防系统最不利点所需要的最低工作压力的要求。并经计算分析给出高住消防水箱储水量 和设置高度的最小参考值。 关键词 高位消防水箱储水量设置高度 采用I临时高压给水系统的室内消火栓系统和自 动喷水灭火系统的建筑，应设高位消防水箱[-1～33，高 位消防水箱的主要作用是：提高临时高压消防给水 系统的可靠性；提供系统准工作状态和火灾初期消 防系统所需的水压；保证火警发生后所需提供的初 期消防用水量。 1消防水箱的储水量 《建筑设计防火规范》(GB50015--2006，以下 简称“低规”)[1]8．4．4—2条规定：“消防水箱应储存 10min的消防用水量。当室内消防用水量小于等 于25L／s，经计算消防水箱所需消防储水量大于 12rn3时，仍可采用12m3；当室内消防用水量大于 25I。／s，经计算消防水箱所需消防储水量大于18rn3 时，仍可采用18m30” 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045--95， 2005年，以下简称“高规”)[2]7．4．7．1条规定：“高位 消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应小于18 m3；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3； 二类居住建筑不应小于6．00rn3。”增压设施的容量 应符合“高规”7．4．8．2条规定：“气压水罐的调节水 容量宜为450L。” 《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084— 2001，2005年，以下简称“喷规”)[3]10．3．1条规定： “⋯⋯，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。 消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最 低工作压力和喷水强度。”“喷规”10．3．2条规定： “不设高位消防水箱的建筑。系统应设气压供水设 备。气压供水设备的有效水容积，应按系统最不利 124给水排水Voi．35No．22009 处4只喷头在最低工作压力下的10min用水量 确定。” 上述三本规范对消防水箱储水量大小的规定并 不一致，“低规”是从室内消防用水量来确定消防水 箱储水量；“高规”是根据建筑的不同性质来确定消 防水箱储水量；“喷规”消防水箱大小应符合“低规” 和“高规”要求，对不设高位消防水箱的建筑，提出系 统应设气压供水设备。高位消防水箱储存消防用水 量，因多年来规范的修改，其当年的依据如各种方式 启动水泵的时间要求、各种技术条件和边界条件等 都已经发生了根本性的变化，需要重新确定消防储 水量。 表1为常见消防水箱储水量对应的灭火装置数 量。由表1可见，消防水箱储水量对应使用灭火装 置数量与消防用水量对应使用灭火装置数量并不完 全一致[h2]。针对不同建筑物类型和规模，火灾初期 投入使用的灭火装置数量都是相当有限的，并不会 有太大的区别。 高位消防水箱储水量保证?肖防用水时间是指火 警后至消防水泵投入正常运行所需要的最大时间。 表1 常见消防水箱储水量对应使用灭火装置数量 消防水箱 仅有消火栓系统 有消火栓和自动喷水灭火系统 储水量 5 L／s水枪 5 L／s水枪 标准喷头 ／m3 个数／支 个数／支 个数／只 6 2 1 5 12 4 3 5 18 6 5 5 注：系统最不利点喷头的最低工作压力取0．05MPa。 万方数据 “低规”8．6．9条规定：“消防水泵应保证在火警后 30s内启动。”《自动喷水灭火系统施工及验收规范》 (GB50261—96，2003年)7．2．3条规定：“以自动或 手动或以备用电源切换或备用泵切换方式启动消防 水泵时，消防水泵应在60s内投入正常运行。”产品 标准规定消防水泵启动时间≤20S，由上述条文可见， 高位消防水箱储水量保证消防用水时间可采用60s。 由于初期灭火时的实际出水水枪数有限，除了 “低规”规定少数建筑外，应以保证有2支水枪的充 实水柱同时到达任何部位为原则。考虑到实际火场 可能在较低楼层内起火，水枪的出水量远远大于计 算流量，以直流式水枪为例，要求经过训练的消防队 员所承受的水枪反作用力不应超过20kgEZ3，对应消 火栓充实水柱为17m[4]，消火栓流量为7．5L／s。 以此为计算依据，消火栓系统消防水箱储水量为 Vx一2×7．5×60=900(L)。 设置自动喷水灭火系统的目的是为了有效扑救 初期火灾。大量的试验和应用证明，自动喷水灭火 系统有着极高的控火效率，对控制和扑灭初期火灾 起着关键的作用。设置自动喷水灭火系统的场所发 生火灾时，湿式系统首批开放的喷头数一般不超过 3只E3I。美国纽约统计了661次火灾E5|，有654次 成功控制或扑灭了初期火灾，总灭火成功率为 98．94％，其中624次火灾开启喷头数不大于5只， 灭火成功率为95．41％。近几年，从我国各地灭火 成功的案例来看，绝大多数开启喷头数不大于4只。 在不同时期，火灾开启喷头数与灭火成功率之间关 系的统计数据不尽相同，这需要我们进一步研究。 考虑到自动喷水灭火系统对控制和扑灭初期火灾起 着关键的作用，应确定其灭火成功率不宜小于 95％，根据目前火灾统计数据和我国现阶段经济状 况，确定4只喷头用水量作为高位消防水箱储水量 的依据是适宜的。 “喷规”8．0．5条规定：“轻危险级、中危险级场 所中各配水管入口的压力均不宜大于0．40MPa。” 以最常用的标准喷头(K=80)，喷头处平均工作压 力取0．35MPa作为计算的基本条件，自动喷水系统 消防水箱储水量为U-----4×(80×v／而又丽)×1= 599(L)，取600L。 当独立或分别设置消火栓和自动喷水灭火系统 时，消火栓系统消防水箱(或气压给水设备)储水量 不应小于900L，自动喷水灭火系统消防水箱(或气 压给水设备)储水量不应小于600L；当消火栓和自 动喷水灭火系统合并时，消防水箱(或气压给水设 备)储水量不应小于1500L。这种从实际灭火需要 出发，储存消防用水量的做法与国际上通行做法是 一致的，日本的屋顶消防水箱容积就很小，如东京的 屋顶消防水箱的容积仅为1rill3[引。 2消防水箱的设置高度 “低规”8．4．4—1条规定：“重力自流的消防水 箱应设置在建筑的最高部位”，条文解释：‘$e e，且 要求能满足最不利点消火栓栓口静压的要求。”“高 规”7．4．7．2条规定：“高位消防水箱的设置高度应 保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过 100rfl时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应 低于0．07MPa；当建筑高度超过100m时，高层建 筑最不利点消火栓静水压力不应低于0．15MPa。 当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增 压设施。”“喷规”10．3．1条规定：“消防水箱的供水， 应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水 强度。”由此可见，三本规范对高位消防水箱设置高 度要求的原则是基本一致的，即应满足系统最不利 点处消火栓(喷头)的静水(最低工作)压力。 消火栓系统对水枪充实水柱有一定的要求，除 了“低规”规定少数建筑允许不应小于7m外，绝大 部分建筑要求不应小于10m或13rn。同时对水枪 最小流量也有一定的要求，水枪最小流量为5L／s。 表2为根据文献[7]中计算数据得出的室内消火栓系 统技术参数。 表2室内消火栓系统技术参数 消火栓 村胶龙带 栓口压力 水头损失 水枪喷嘴 充实水柱 消火栓 压力／104Pa 长度／m 流量／L／s ／104Pa ／104Pa 7．00 0．32 4．68 3．76 Z．72 11．40 0．60 8．80 7．OO 3．73 15．00 0．83 12．17 9．11 4．38 16．42 0．92 13．50 10．00 4．61 18．91 1．07 15．84 11．41 5．00 21．87 1．26 18．61 13．00 5．42 39．91 2．4l 35．50 17．00 7．48 注：消火栓口径65mm、村胶龙带直径65n'lTl、水枪喷嘴口径19mlTl。 给水排水V01．35No．22009125 万方数据 由表2可知：“高规”规定高位消防水箱的设置 高度应保证高层建筑最不利点消火栓静水压力不应 低于0．07MPa(建筑高度≤100m)和0．15MPa(建 筑高度>100m)。由于火灾初期使用消火栓数量 有限，管道通过的流量较小，此时管道水头损失可忽 略不计，当消火栓栓El压力为0．07MPa时，对应消 火栓充实水柱长度为3．76m，消火栓流量仅为 2．72L／s；当消火栓栓口压力为0．15MPa时，对应 充实水柱长度为9．11ITI，消火栓流量为4．38L／s。 由此可见，“高规”的最不利点消火栓静水压力0．07 MPa和0．15MPa均不能满足消火栓充实水柱长度 ≥10m(或13m)，消火栓流量≥5L／s的要求。若 同时满足消火栓充实水柱长度和最小流量要求，消 火栓栓口最小压力为18．91×104Pa，对应消火栓充 实水柱长度为11．41m，消火栓流量为5I，／s。要满 足消火栓充实水柱不小于13rn的要求，对应消火栓 流量为5．42L／s，消火栓栓口压力为21．88×104 pac引。由此可见，高位消防水箱的设置高度要同时满 足消火栓充实水柱长度和最小流量要求，最不利点消 火栓静水压力不应低于0．19MPa。 “喷规”表5．0．1注规定：“系统最不利点处喷头 工作压力不应低于0．05MPa。”9．2．4条建议：“湿 式报警阀取值0．04MPa或按检测数据确定，水流 指示器取值0．02MPa。”显然这两个取值是对应于 设计流量的，对于4只喷头的流量，这两个数值应该 要小很多。对于4只喷头，笔者根据不同喷头布置 方式和管径大小，计算管道水头损失在3×104～8 ×104Pa，建议自动喷水灭火系统最不利部位按“喷 规”表8．0．7最小控制管径要求相应放大一级布置 管道，这样系统计算管道水头损失可取3×104Pa。 高位消防水箱的设置高度要满足系统最不利点处喷 头的最低工作压力要求，此时高位消防水箱最低水 位至系统最不利点喷头静水压力不应低于0．14 MPa。 3结论与建议 (1)建议三本规范对高位消防水箱储水量和设 置高度采用同一原则，即消防水箱应满足火灾初期 供水最不利楼层和部位消防水压和水量要求。 126给水排水V01．35No．22009 (2)建议消防水箱储水量应满足60S消防系统 所需2支水枪和4只喷头的用水量。 (3)消防水箱设置高度应满足火灾初期消防系 统最不利点所需要的最低工作压力。 (4)当独立或分别设置消火栓和自动喷水灭火 系统时，消火栓系统消防水箱(或气压给水设备)储 水量不应小于900L，最不利点消火栓至高位消防 水箱最低水位高差不应小于0．19MPa自动喷水灭 火系统消防水箱(或气压给水设备)储水量不应小于 600L，系统最不利点处喷头至高位消防水箱最低水 位高差不应小于0．14MPa。 (5)当消火栓和自动喷水灭火系统合并时，消 防水箱(或气压给水设备)储水量不应小于l500L； 当顶层层高不大于6．5m时，应以消火栓系统来确 定高位消防水箱设置高度，即最不利点消火栓至高 位消防水箱最低水位高差不应小于0．19MPa；当顶 层层高大于6．5m时，应以自动喷水灭火系统来确 定高位消防水箱设置高度，即高位消防水箱最低水 位至系统最不利点喷头静水压力不应低于0．14 MPa． 参考文献 GB50016—2006建筑设计防火规范 GB50045--95高层民用建筑设计防火规范，2005年 GB50084--2001自动喷水灭火系统设计规范。2005年 程宏伟，刘德明．室内消火栓充实水柱与保护半径的分析．福建建 筑，2007，114(12)：77～79 黄晓家。姜文源主编．自动喷水灭火系统设计手册．北京：中国建 筑工业出版社，2002 孙星明，王耀堂．坂上恭助．中日消防体系和灭火系统的比较．见： 全国建筑给水排水委员会水消防分会第五次学术年会暨国际水 消防学术会议论文集，2007．136～14l 程宏伟主编．建筑内不同空间高度场所——室内消火栓水枪充实 水柱长度、栓口压力与流量选用手册．2005 ※通讯处：350108福建省福州市福州地区大学新区学园 路2号 电话：13706967063 E-mail：FD—LDM@163．corn 收稿日期：2008—06—05 修回日期：2008一09一04 万方数据