某综合楼消火栓系统简析.doc

某综合楼消火栓系统简析某综合楼消防设计分析摘要：文章简述某综合楼消火栓系统设计过程中遇到的问题，通过分析计算消火栓栓口动压、屋顶高位水箱增压稳压设备扬程，确定了合理的消火栓系统分区、增压稳压设备参数和消火栓泵自动启泵压力，选择了经济的管材，对整个项目成本控制起了一定作用。关键词：栓口动压 增压设备扬程 消火栓分区 启泵压力A complex fire hydrant system analysisThe analysis of a complex building fire protection design Yang Qing yuan Wei Rui Hong Fei yu ( Zheng Zhou University Multi-fonctional Design And Resarch Academy Limited Company ,He Nan Zheng Zhou 450000)Abstract：The article briefly describes the high-rise building fire system problems in designing process, Through analysising and calculating Plug port dynamic pressure of fire hydrant, the pressure of high roof water tanks booster regulator device to determine the Hydrant system partition，economical pipe ， the booster regulator device parameters and the pressure of fire hydrant automatically start pump ，Selecting economical pipe Played an important role in the whole Cost Control.Key words：Plug port dynamic pressure; Partition of fire hydrant system; Pump-starting Pressure1 引言 在建筑给排水设计中，消防系统设计的准确性及设备选择的合理性是消防设计核心所在。消防给水及消火栓系统技术规范GB 50974-2014出台后，对消防设备和管材的选择、消防泵的自动控制、消防系统的检测提出了更高的要求。高位水箱增压稳压设备的选择计算、消火栓泵自动控制要求、消火栓系统给水分区及消防管材选用一直是设计人员讨论的热点。本文结合设计规范、技术措施、标准图集等资料对某综合楼设计中的消防问题分析总结，并对设计过程中存在的疑问计算分析。2 消火栓系统概况本建筑为一类综合楼，地下一层为商业及设备用房，地上一层至三层为商业及住宅，四至二十九层为住宅。消火栓系统为临时高压系统，地下一层设有消防泵房，消防水池储存全部室内外消防用水有效容积不小于974 m3，屋顶设有有效容积不小于36 m3的高位水箱，设置增压稳压设备保证最不利点水压要求。图1高区消火栓系统原理简图3 消火栓系统计算参数分析3.1增压稳压设备扬程的计算及参数分析 消防给水及消火栓系统技术规范1 GB 50974-2014(以下简称“消技规”)的5.3.3的第三款规定“稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa.”本楼高位水箱有效容积为36 m3设计尺寸为:4000X6000X3000,水箱底标高：95.300m，考虑旋流防止器的安装高度为200mm,最低水位淹没旋流防止器的安装高度不小于200mm，出水管标高（最低水位）定为95.700m, 电动阀开启水位：97.400m, 最不利消火栓的标高为91.600m。图2增压设备计算原理简图13.1.1增压稳压设备扬程的计算（1）H1（高位水箱对最不利消火栓产生静压）=95.700-91.600=4.100m（2）满足规范要求的最低静水压所需压力P1=15-4.100（H1）=10.900m，取0.11MPa.（3）根据国标图集消防增压稳压设备选用与安装3 ,气压罐的缓冲水容积压力差为0.020.03MPa, PS1(稳压泵启泵压力)=0.11+0.03=0.14MPa,PS2(稳压泵停泵压力)= PS1+0.05=0.19MPa （4）稳压泵扬程 H=( PS1+ PS2)/2=(0.14+0.19)/2=0.165,取0.17MPa，消技规15.3.2“稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄流量和系统自动启动流量”。一般喷淋增压稳压设备的设计流量为1L/S，消火栓系统增压稳压设备的设计流量为5L/S,本项目选择增压稳压设备的设计流量为5L/S。（5）消火栓泵自动启泵压力P1=98.00(高位水箱出水管与泵房出水干管高差)+14.00(稳压泵启泵压力)-7.00=1.05MPa,火栓系统的压力低于1.05MPa时，消火栓泵能自动启泵。a.针对上述计算结果本项目，消火栓增压稳压设施型号：配备泵25LGW3-10*2两套（一用一备），稳压罐型号SQL800*0.6。b.在消火栓出水干管上装有压力开关，型号为：D502/7D，设定压力调节范围0.051.6MPa,切换差不大于0.19MPa,最大允许压力2.0MPa，当压力小于1.05MPa时消火栓泵能自动启泵。 3.1.2稳压泵启泵压力取值合理性分析从上述计算过程（2）看出，H1的大小，间接影响PS1(稳压泵启泵压力)取值，以下针对不同的H1值对PS1的取值分析，确定不同项目中在计算过程中最合理PS1从而使整个工程的设计满足最优状态。假定稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力为0.15MPa，高位水箱的最大水深为h0 (一般高位水箱h0为2m)，H1为高位水箱出水管到最不利消火栓的高差，H2为最不利消火栓到消火栓泵干管出水管的高差。图3计算原理简图2(1)H1=0.04MPa ,P1=0.15-0.04=0.11MP PS1=0.11+0.03=0.14MPa , PS2=0.14+0.05 =0.19 MPa (2)H1=0.05MPa, P1=0.15-0.05=0.10 MPa PS1=0.10+0.03=0.13MPa,PS2=0.13+0.05=0.18MPa（3）H1=0.06 MPa,P1=0.15-0.06=0.09 MPa PS1=0.09+0.03=0.12MPa,PS2=0.12+0.05=0.17MPa (4)H1=0.07MPa, P1=0.15-0.07=0.08 MPa PS1=0.08+0.03=0.11MPa,PS2=0.11+0.05=0.16MPa（5）H1=0.06 MPa,P1=0.15-0.06=0.09 MPaPS1=0.09+0.03=0.12m , PS2=0.12+0.05=0.17 MPa 上面不同的H1值，对应的不同的PS1,是不是均能满足设计要求呢？消技规1的5.3.3的第二款规定“稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.070.10 MPa”。PS1+H1+H2h0+H1+H2+0.10 (6) PS1-0.10h0 (7)一般高位水箱h0大于等于0.02MPa，由公式（7）得PS10.12MPa才能满足设计条件。但当H10.06MPa时，此时PS10.02MPa的设计要求，针对此情况在设计工程设计中需要提高PS1值使其大于等于0.12MPa，而不能仅以计算的启泵压力为准；实际工程H1的值将直接影响增压稳压设备启泵压力的合理计算。针对本项目H1=0.04MPa，PS1=0.14 MPa，PS2=0.19 MPa 泵的扬程选择0.17 MPa满足设计要求。3.2消火栓分区、减压稳压消火栓范围计算分析存在高位水箱的增压稳压设备PS10.12MPa，才能满足设计条件，是不是相对应的PS1越大对整个系统越有利？此时要考虑消火栓系统分区和系统复杂性的影响。消技规16.2.1的第一、二款规定“系统工作压力大于2.40MPa;消火栓栓口处静压大于1.0MPa应分区供水”。第7.4.12的第一款“消火栓栓口动压力不应大于0.50MPa;当大于0.70MPa时必须设置减压装置”。一般的建筑消火栓系统的工作压力小于2.40MPa，以下仅对栓口静压大于1.0MPa的情况分析讨论消火栓系统高、低区划分。a.根据增压稳压设备扬程对消火栓系统分区,从最不利消火栓往下计算（忽略沿程和局部损失）：100-PS2（一般消火栓增压稳压设备的停泵压力为19）+H1 =81-H1本项目从最不利消火栓算起往下81.00-4.10=76.90m为低区，即91.60-76.90=14.70m，整个商业部分及主楼3F以下为低区。b.根据栓口压力和泵的扬程计算减压稳压消火栓范围：（1）栓口动压大于0.50MPa减压，P0(消火栓干管入口压力)-HX（高差）50m根据上述计算公式，计算本项目减压稳压消火栓范围130-50=80m，从消火栓干管标高-1.20m往上80m，即使78.80m即24层及以下采用减压稳压消火栓。24层消火栓标高为76.60m,由增压稳压设备产生的静压=0.19MPa+0.19 MPa =0.38 MPa，减压稳压消火栓进水口压力最小达到0.40MPa栓口才能打开，由上述计算结果看出24层减压稳压消火栓在消防泵不启动的条件下无法开启。（2）栓口动压大于0.55MPa减压，P0(消火栓干管入口压力)-HX（高差）55m减压稳压消火栓范围130-55=75m，从消火栓干管标高-1.20往上75m，即73.80m，23层及以下采用减压稳压消火栓，增压稳压设备在23层产生的静压=0.22+0.19=0.41MPa，满足设计要求。图4减压稳压消火栓计算简图通过以上计算笔者认为栓口压力大于0.55MPa时采用减压稳压消火栓更合理，但这与栓口动压不应大于0.5MPa矛盾。如果栓口动压大于0.5MPa必须采用减压稳压消火栓，则增压稳压设备的停泵压力为PS2为0.21MPa，低区消火栓的范围为16.70m以下即4层及以下，消火栓干管减压阀后压力约0.56MPa,此时地下一层仍需要减压稳压消火栓，相对应主楼3F以下为低区，整个低区不需减压稳压消火栓，此系统更复杂。笔者认为对于高层建筑，在稳压设备停泵压力一定的前提下，为便于消火栓分区和系统的简洁，可以在计算减压稳压消火栓范围时适当提高栓口压力略高于0.50MPa,给消火栓分区一个缓冲的空间。3.3消火栓管材的选择与应用对于架空的消防管道全国民用建筑工程设计技术措施2规定：“当系统压力小于等于1.0MPa时，可采用热浸镀锌焊接普通钢管；当系统压力大于等于1.0MPa小于等于1.60MPa时，应采用热浸镀锌焊接加厚钢管；当系统压力大于1.6MPa时，应采用热浸镀锌焊接无缝钢管”。 根据建筑法的第二条规定“各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动，房屋建筑使用寿命应满足50年，消防管道作为建筑活动的必需部分，其使用寿命理应达到50年。”本项目消火栓泵正常工作的扬程为140m, 出水为零流量时，泵的扬程为168m。根据计算1A层及以下采用缝钢管，1A层至十五层采用加厚钢管，十六层及以上高区消火栓，低区消火栓可采用热浸镀锌焊接普通钢管。热浸镀锌钢管作为消防管材已使用多年，由于消防管道充满着压力水，平时不用，管道内壁粗糙，与水接触会腐蚀，易生锈，维修量大，使用寿命短。随着产品技术升级，钢塑复合管已被广泛应用，作为消防管材，因其内壁为涂塑的镀锌钢管，既有防火性能，又有防腐功能，维修量小，使用寿命长。国内外对镀锌钢管的使用也较广泛，例如赵力军4等人设计的被称作“小蛮腰”的广州新电视塔就广泛使用了涂塑镀锌钢管，当工作压力小于等于1.6MPa时，采用热镀锌内涂塑钢管；DN50以下采用丝扣连接，DN50以上采用沟槽卡箍连接；当工作压力大于1.6MPa时, 采用热镀锌加厚内涂塑钢管，沟槽卡箍连接。热浸镀锌钢管的检修维护费用低于热浸镀锌钢管，综合考虑以上因素，笔者认为在管材的公称压力满足设计要求的前提下，涂塑镀锌钢管应用在消火栓干管立管的的优越性远高于普通热浸镀锌钢管。4总结与建议（1）增压稳压设备启泵压力大于高位水箱的最大水深加10m是选择增压稳压设备的充分条件。合理计算增压稳压设备的扬程和启、停泵压力，对消火栓高、低的分配和系统纷杂程度起着重要作用。（2）合理确定消火栓泵自动启泵压力，选择调节范围准确的压力开关，对消火栓系统的自动控制尤为重要。P1（消火栓自动启泵压力）=(高位水箱出水管与泵房干管的高差)+ (稳压泵启泵压力)-0.10MPa是选择压力开关的重要计算依据。（3）在稳压设备扬程一定的前提下，