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消防給水設計若干問題的啟示

    建筑的消防安全至關重要,對此不管是建筑的設計者還是建筑設計防火審核人員(包括設計單位的審查人及施工圖審查機構人員),認識是高度一致的;雖然消防系統是為建筑服務的重要配套系統,但消防設計僅是建筑設計中的一部分,若無重大火災隱患不可“為消防而消防”,否則在增大不必要投入的同時甚至產生某些不利影響。建筑消防給水系統設計作為建筑消防設計的一部分,需要建筑專業的配合,以保證建筑專業的功能、效果的充分實現。

    近年來一種難以名狀的“高標準、嚴要求”在無限地蔓延,使設計難度在不斷地增加,建設費用在不斷地提高,而實際效果卻沒有本質的提升。筆者認為,這種現象應適時適量地予以制止,現以兩個消防給水設計實例說明之。

    屋頂消防水箱出水管管徑之確定

    圖1高位水箱示意圖

    國標GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》(以下簡稱《消規》)第5.2.6條規定:高位消防水箱出水管管徑應滿足消防給水設計流量的出水要求,且不應小于DN100;但是這里所說的設計流量是多少,并不明確,部分審核人員及設計人員認為應該按《消規》第3.5.2條確定,由此以來僅供室內消火栓使用的屋頂水箱出水管,*出水量就要達到40L/s,這樣出水管直徑就要為φ200、φ250,甚至更大。這與通常所設計的φ100、φ150消火栓豎管及頂層水平其聯絡管不匹配,而且也沒有任何意義,這是因為:

        (1)消防水箱的主要作用是供給建筑初起火災時的消防用水,這一時段基本為10~15分鐘。對于在此時段內的消防用水量盡管《消規》未進行明確的規定,但筆者認為,按《消規》第3.5.2條進行設計并不恰當。首先,對于建筑物的使用者,根本不可能在這么短的時間組織人員使用兩支以上的室內消火栓進行火災撲救。另外,在《消規》第9.2.3條條文說明關于消防電梯井排水的說明中指出,“消防隊到達以前建筑物內的水槍使用按*2股水柱考慮……”

        (2)兩支標準DN65毫米的室內消火栓出水量可按5.0L/S計算。實際上,兩支19毫米的標準水槍的出水量,在《消規》規定的一類高層民用建筑屋頂水箱的壓力為1.0MPa下,每支水槍的出水流量也就是4.0L/s左右。

        (3)實際工程中,屋頂水箱下部還設置有穩壓泵,氣壓水罐及閥門等,但這些都不會使初期消防水量增加,反而會由于穩壓泵流量的限制,會使水量減少。

        綜上所述,筆者認為消防水箱下部的出水管管徑,選擇φ100、φ150并綜合室內消火栓管網的設計*確定,是比較合適的。

        消防水池與消防水泵之自灌式吸水

    圖2消防水池*有效水位示意圖

        關于《消規》第4.3.9條,國家建筑標準圖集15S909《消防給水及消火栓系統技術規范》給出了兩種基本方式。對于右側的方式是否符合《消規》5.1.12的要求,設計與審查人員爭議較大。

        《消規》5.1.12消防水泵吸水應符合下列規定:消防水泵應采取自灌式吸水;這是消防水泵安裝的*基本要求,也是較為可靠的方式。但是規范并沒有明確自灌方式的持續時間,如果是全過程都要求自灌(如上圖中左圖所示),當然是*可靠的。如圖2中右圖所示,90%以上的水量能保證水泵自灌式吸水要求,只有不到10%的水量處于水泵軸線以下,這主要是考慮建筑底板的完整性,這對于結構、防水、施工等有許多益處,但這樣設計是否符合消防要求呢?兩派爭論非常激烈。筆者認為這符合實際滅火需要,不會因此出現水泵不能正常工作的問題。實際工程中不應為了這一點幾乎沒有實際意義的心里安慰,讓建筑結構承受巨大的負擔。具體闡述如下:

        (1)標準圖中已經表示水泵運轉的全過程中,一直處于自灌的條件下,只是后期少量水量不滿足該條件;

        (2)在水泵連續運轉的過程中,是否自灌沒有任何意義;如果說按照*長的火災撲救時間3小時考慮,此時所剩水量不足1/10,*多是半小時的水量;

        (3)有人懷疑,此時恰巧有水泵啟動(可以是備用泵啟動,或主泵在運行過程中因故停泵再啟),是否能夠保證自灌吸水的要求,其實這種情況下,由于吸水管密封性能較好,吸水管內維持負壓條件,吸水管內的水是可以維持較長時間的,實驗證明可以維持數天;

        (4)通俗講,大家可以看農村壓水機的工作原理與實踐,即便是上面敞開口,也可以維持人們挑一擔水回家,再返回繼續壓水的時間。

    圖3農村壓水機工作過程示意圖

        此外,還可以通過在進水管吸水處增加一個活塞,形成底閥就更保險了(實際上意義并不太大)。關于底閥的漏水率的問題,各廠家都有數據,筆者也進行了大量試驗,利用兩層樓的自然壓力,設置敞開的水箱下部安裝底閥,其漏水情況如表1所示,試驗裝置如圖4所示:

        表1不同管徑水泵吸水管的底閥漏水情況

    表1

    圖4底閥漏水試驗裝置

        綜上所述,通過以上兩則示例可以充分表明,一味的強化系統設置標準,只會增加系統運行的復雜性,并不能提高系統運行的可靠性,還會造成造價費用提高,增加其他專業(土建)的設計難度。建筑消防給水設計在滿足國家相應標準規范的前提下,應從滅火理論和滅火實際出發,考慮系統實際運行狀況,結合工程特點,進行相應的系統設計。

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