工業(yè)廠區(qū)消火栓給水系統(tǒng)設計中常見問題分析

摘 要:根據工程實踐和國家相關規(guī)范、國內外相關技術文獻，針對工業(yè)廠區(qū)內消火栓給水系統(tǒng)設計當中的消防水源選擇、消防供水管網形式、室內和室外消火栓的布置及干式室內消火栓給水系統(tǒng)的設計措施等幾個方面的問題提出了筆者的看法。

關鍵詞:消火栓;消防水箱;消防水池;干式消火栓;防火分區(qū)

中圖分類號:TB 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)06-0299-02

1 消防水源的選擇

工業(yè)廠區(qū)的消防水源可有多種選擇，具體需要結合廠區(qū)的實際條件合理取舍。《建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱建規(guī))規(guī)定:“消防用水可由城市給水管網、天然水源或消防水池供給，利用天然水源時，其保證率不應小于97%，且應設置可靠的取水設施。”因此，城市給水管網、天然水源和消防水池均可作為工業(yè)廠區(qū)消防用水的來源。

1.1 城市給水管網作為消防水源

工業(yè)園區(qū)一般遠離城市居住區(qū)，具體的資用水源情況根據園區(qū)選址、總體規(guī)劃情況而有所不同。新建工業(yè)園區(qū)一般設有獨立完善的園區(qū)給水基礎設施，資用水量通常可以滿足消防用水要求。

工業(yè)園區(qū)給水系統(tǒng)的供水壓力暫無專門的標準。《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》規(guī)定:“城市配水管網的供水水壓宜滿足用戶接管點處服務水頭28m的要求。”若將此處規(guī)定的服務水頭用于室內消火栓給水系統(tǒng)，按SN65室內消火栓流量為5L/S、襯膠水龍帶長為25m計算，此時消火栓栓口所需壓力約為17.3m，在不考慮管網阻力損失的情況下(一般相對較小)，此服務水頭可滿足10.7m高處消火栓的用水要求，若按層高3m計算，約為建筑第四層消火栓處。因此，城市給水管網通常只能作為四層以下建筑室內消火栓的供水水源。目前工業(yè)廠區(qū)的辦公樓、科研樓、生活樓等超過四層者已比比皆是，因此，城市給水管網直接作為廠區(qū)室內消火栓系統(tǒng)的水源往往有些力不從心，無法保證室內消防用水的可靠性。

城市供水管網一般最低壓力較為恒定，除前述的28m水頭外，建規(guī)規(guī)定:“在城市、居住區(qū)、工廠、倉庫等的規(guī)劃和建筑設計時，必須同時設計消防給水系統(tǒng)。城市、居住區(qū)應設市政消火栓。”同時規(guī)定:“當采用低壓給水系統(tǒng)時，室外消火栓栓口處的水壓從室外設計地面算起不應小于0.1MPa。”國內一些城市亦將市政消火栓所需的最低供水壓力最為城市供水管網的最低服務水頭，如《重慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃給水工程規(guī)劃導則(試行)》規(guī)定:“城鎮(zhèn)配水管網的供水壓力宜滿足用戶接管點處服務水頭不小于28m的要求，且應保證市政消火栓所需最小供水壓力，不得小于10m水頭。”

因此，筆者認為可將城市供水管網作為工業(yè)園區(qū)內各廠區(qū)室外消火栓給水系統(tǒng)的消防水源，形成低壓制室外消防給水系統(tǒng)。室內消火栓給水系統(tǒng)應采用臨時高壓制，以水池或自然水體及加壓泵站作為室內消防水源。

1.2 天然水體作為消防水源

有些地區(qū)(如一些三角洲地區(qū))室外水資源豐富，建筑物常常緊鄰天然水體，因此可考慮充分利用天然水體作為消防水源。消火栓系統(tǒng)對水質沒有特殊要求，有資料分析顯示，地面水環(huán)境質量標準屬Ⅳ類以內的自然水體，經過過濾等初步處理后，就能滿足消防給水系統(tǒng)的要求。因此，凡枯水期水位保證率在97%以上，能可靠取水的無污染的自然水體，經初步處理后，便可作為消火栓系統(tǒng)的消防水源。

1.3 消防水池作為消防水源

臨時高壓消防給水系統(tǒng)的水源由消防水池和高位消防水箱提供，可認為此系統(tǒng)有1.2個消防水源。其中，消防水池為1個消防水源，高位消防水箱為約0.2個消防水源，這是因為消防水池(最少)提供1個小時的消防用水量，高位消防水箱提供10分鐘的消防用水量。因此，消防水池是臨時高壓消防給水系統(tǒng)可靠性的重要保障。

筆者在工程實踐中注意到，由于生產工藝的需要，工業(yè)廠區(qū)內往往設有清凈下水池、污水處理池、循環(huán)水池、事故收集池等專用水池，其中循環(huán)水池用于工業(yè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，這種水池水量常年恒定，且水池補水一般都有較詳實的水質分析資料，因此很適合作為替代專用消防水池的消防水源。

需要注意的是，利用工業(yè)冷卻循環(huán)水池作為消防水源的先提條件是冷卻循環(huán)蓄水量大于消防用水量，根據《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》規(guī)定，循環(huán)冷卻系統(tǒng)水容積宜小于循環(huán)冷卻水量的1/3。其次，作為消防水源的循環(huán)冷卻水池應有保證消防用水量不被動用的措施，保證水池內常年蓄有足夠的消防用水量。

綜上所述，工業(yè)廠區(qū)內主要應采用消防水池作為消防水源，在有條件時可充分利用工業(yè)循環(huán)冷卻水池作為消防水池。由于消防水池實際使用率很低且造價不菲，因此筆者認為消防水池并不是每個廠區(qū)都要有，可在整個工業(yè)園區(qū)內按照循環(huán)冷卻水用水大戶進行分區(qū)，形成多個區(qū)域消防給水系統(tǒng)，由較大的循環(huán)冷卻水池為所在區(qū)域內的各廠區(qū)提供消防用水，這樣可能降低各方成本。

2 消防供水管網形式

根據前文的論述，可充分利用工業(yè)園區(qū)內的城市供水系統(tǒng)，在各廠區(qū)內設生活、生產和室外消火栓共用的室外給水管網。室內消火栓給水系統(tǒng)以消防水池(或滿足要求的循環(huán)冷卻水池)或自然水體作為火災延續(xù)時間內的消防水源，以廠區(qū)內較高建筑頂層的高位消防水箱作為火災初期和維持管網水壓的消防水源，形成臨時高壓室內消火栓給水管網。

值得注意的是，依據《建規(guī)》規(guī)定，民用建筑室外消火栓的布置應滿足保護半徑不大于150m、間距不大于120m的原則，這是因為城市街區(qū)道路通常按160m×160m方格規(guī)劃，按室外消火栓保護半徑150m計算，為保證任意建筑有兩個室外消火栓保護，室外消火栓的間距應為126.9m約為120m。

在工業(yè)園區(qū)內，廠區(qū)跨度甚至單個廠房的長度往往超過160m，且廠房形狀和相對位置多變，因此，嚴格按照《建規(guī)》的規(guī)定布置室外消火栓有時并不能夠適應其建筑特點，筆者注意到，類似城市規(guī)劃以道路分隔，廠區(qū)通常以圍墻分隔，因此在廠區(qū)內布置室外消火栓時，可沿廠區(qū)圍墻布置，同時結合各建筑的室外消防用水量及室外消火栓保護半徑綜合考慮，即做到滿足室外消防用水量要求，又較容易符合室外消火栓距離建筑外墻不小于5m、距離道路不大于2m的規(guī)定，同時便于消防員利用室外消火栓阻止火災由本廠區(qū)向相鄰廠區(qū)蔓延。

3 室內消火栓的布置及干式消火栓給水系統(tǒng)的設計措施

3.1 室內消火栓的布置

工業(yè)廠區(qū)內的建筑物通常包括廠房、庫房、辦公建筑及生活建筑。室內消火栓的布置原則主要是《建規(guī)》的如下規(guī)定:

(1)室內消火栓的間距應由計算確定。高層廠房(倉庫)、高架倉庫和甲、乙類廠房中室內消火栓的間距不應大于30m;其它單層和多層建筑中室內消火栓的間距不應大于50m;

(2)室內消火栓的布置應保證每一個防火分區(qū)同層有兩支水槍的充實水柱同時到達任何部位。建筑高度小于等于24m且體積小于等于5000m3的多層倉庫，可采用1支水槍充實水柱到達室內任何部位。

此外，筆者認為室內消火栓不宜暗裝在建筑外墻內，否則容易發(fā)生結露現象，引起消火栓箱所在位置墻體潮濕，箱內如有消防水泵啟動按鈕則金屬觸點容易銹蝕，北方則可能在冬季發(fā)生管道凍結現象。

3.2 干式消火栓給水系統(tǒng)設計措施

工業(yè)廠區(qū)內的生產、儲存用建筑有相當數量是不采暖的，這是因為一些生產工藝在生產時產生熱量較多，導致生產時廠房內空氣溫度較高，時常要依靠機械通風來消除室內余熱，但停止生產時室內溫度驟然下降;倉庫建筑由于室內不常有人員停留，因此也多不采暖。在冬季有冰凍現象的北方，其室內消火栓給水系統(tǒng)就會有冰凍的危險。對此，《建規(guī)》規(guī)定:“嚴寒和寒冷地區(qū)非采暖的廠房(倉庫)及其它建筑的室內消火栓系統(tǒng)，可采用干式系統(tǒng)，但在進水管上應設置快速啟閉裝置，管道最高處應設置自動排氣閥。”但《建規(guī)》及相關條文說明并沒有詳細闡述干式系統(tǒng)的設計原則、快速啟閉裝置的種類及自動排氣閥的性能要求。

此外，《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定干式系統(tǒng)的配水管道充水時間不宜大于1分鐘，而《建規(guī)》沒有對干式消火栓給水系統(tǒng)的管道充水時間做出規(guī)定。根據火災中各燃燒階段的發(fā)展規(guī)律，火災初期到轟燃發(fā)生前的這段時間是控制火勢、撲滅火災的理想階段，轟燃發(fā)生后將難以在火場可燃物燒光之前將其撲滅。各國對轟燃發(fā)生時間的統(tǒng)計顯示，轟燃發(fā)生的時間為起火后的5-10分鐘，因火場可燃物種類、數量和通風條件的不同而有所差異，且隨著大量塑料材料、可燃裝飾物、大面積窗體的應用，轟燃發(fā)生的時間可能變得更短。干式消火栓給水系統(tǒng)在使用時需要排除管網內的空氣，因而不能立即向火場供水，因此筆者認為有必要將系統(tǒng)充水過程控制在轟燃發(fā)生之前，否則當系統(tǒng)設計為干式系統(tǒng)時，室內消火栓的作用將難以體現。

筆者認為，可采取以下措施來提高干式消火栓給水系統(tǒng)的可靠性:

(1)使干式消火栓給水系統(tǒng)的充水時間在5-10min內并盡量縮短。

(2)在系統(tǒng)入口設置快速啟閉裝置。根據《建規(guī)》規(guī)定，干式消火栓給水系統(tǒng)入口應設快速啟閉裝置，但規(guī)范沒有對此裝置作出進一步的解釋和說明。在設計中較多采用電動閥作為快速啟閉裝置，市場上各類電動閥門種類繁多，工作特性也有很大差別。筆者查閱現行相關國家規(guī)范，發(fā)現我國尚沒有電動閥的專門生產標準，只有機械工業(yè)部發(fā)布的行業(yè)標準《工業(yè)過程控制系統(tǒng)用電磁閥》JB/T 7352對此類閥門的特性作出了要求，由該標準的規(guī)定可以看出，工業(yè)過程控制系統(tǒng)用電磁閥(以下簡稱電磁閥)是一類可根據控制信號自動啟閉的閥門，其可在一定的溫度、濕度、過流壓強下正常工作，因此筆者傾向選用電磁閥作為干式消火栓給水系統(tǒng)入口的快速啟閉裝置。

(3)與火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動，并在系統(tǒng)入口設壓力開關或水流指示器。通常設計中，消火栓給水系統(tǒng)和室內火災自動報警系統(tǒng)并不聯(lián)動，筆者建議在干式消火栓給水系統(tǒng)中由火災自動報警系統(tǒng)開啟入口電磁閥，因為火災探測器往往在火災發(fā)生較短的時間內就會發(fā)出報警信號，與之聯(lián)動可為開啟入口閥門、向管網內充水贏得時間。而入口電磁閥開啟之后，水流靠高位消防水箱的壓差作用向室內消火栓管網內流動，水流開啟壓力開關或推動水流指示器從而發(fā)出控制信號啟動消防水泵，此時系統(tǒng)內的空氣便可迅速排除，但應注意做好消防水泵和管網的超壓保護措施。

(4)系統(tǒng)末端設快速排氣閥門。在《建規(guī)》規(guī)定中，也沒有對快速排氣閥門的特性作出要求。筆者認為應采用系統(tǒng)設計流量作為快速排氣閥選型的依據，因為排氣閥門屬于被動排氣，排氣速率取決于系統(tǒng)充水過程進行的快慢，而最快的充水方式就是啟動消防水泵向室內管網充水，此時系統(tǒng)內充水量與排氣量在不考慮空氣的可壓縮性的條件下是相等的，因此用室內消火栓系統(tǒng)設計流量作為快速排氣閥排氣速率是恰當的。

此外，宜在環(huán)狀管網的不同管段設置，或不同防火分區(qū)的至少兩個防火分區(qū)內設置，保證消火栓系統(tǒng)始終處于備戰(zhàn)狀態(tài)。

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