建筑室內消防系統增壓穩壓設備的若干問題

易家松 周 欣

1 增壓穩壓設備的工作原理

根據GB 50045-95高規民用建筑設計防火規范(2005年版)7.4.7.2,高層建筑高位消防水箱的設置高度不能滿足消防系統(消火栓和自動噴水系統等)的相關靜壓要求時,應設增壓設施。目前的增壓設施主要采用氣壓罐—增壓穩壓設施聯合工作的形式,利用氣壓水罐所設定的P1,P2,Ps1,Ps2運行壓力,控制水泵運行工況,始終保證消防給水管道系統最不利點消防所需壓力,同時亦保證氣壓水罐內始終儲有30 s消防水量,滿足火警后30 s消防水泵啟動時間的要求(見圖1)。

P1為最不利點消防所需壓力,MPa;P2為消防泵啟動壓力,M Pa;Ps1為穩壓泵啟泵壓力,MPa;Ps2為穩壓泵停泵壓力,MPa。

平時管道系統如有滲漏等泄壓情況,控制穩壓水泵不斷補水穩壓,在Ps1,Ps2(啟動?停止)反復運行。一旦有火情,管道系統大量缺水,造成 Ps1壓力下降(Ps1→P2),降至 P2時(此時氣壓水罐內儲水容積 Vx≥30 s消防水量),發出報警信號,立即啟動消防泵(手動或自動啟動由設計人確定),消防泵啟動后,穩壓泵自動停止,直至消防泵停止運轉,手動恢復“設備”的控制功能。

2 增壓穩壓設備的設計要點

1)增壓穩壓設備的設計參數P1應該是滿足消防系統最不利點消防所需壓力時,增壓穩壓設備所在位置對應的壓力,應根據不同消防系統采用相應的計算方法。

a.消火栓系統穩壓。

其中,H4為消火栓充實水柱長度所需壓力;H3為水龍帶和消火栓本身的壓力損失;H2為管道系統的沿程和局部壓力損失;H1為水箱最低水位—最不利點消火栓的幾何高度。

考慮到對高位消防水箱的有效利用,不建議采用穩壓設備從底層消防水池直接吸水的方式。

b.自動噴水滅火系統穩壓(見圖2)。

其中,∑H為自動噴水管道至最不利點噴頭的沿程和局部壓力損失之和,mH2O;H0為最不利點噴頭的工作壓力,mH2O;Hr為報警閥的局部水頭損失,mH2O;Z為水箱最低水位—最不利點噴頭的幾何高度。

計算P1時,計算管道系統沿程和局部損失所采用的流量應為火災初期消防給水量,消火栓系統為兩股消火栓流量2×5=10 L/s;自動噴水滅火系統則為5個噴頭流量,一般采用5×1=5 L/s。

2)根據計算求得消防系統中最不利點所需的消防壓力P1作為氣壓水罐的充氣壓力,即氣壓水罐最低工作壓力。通過計算所選定的氣壓罐規格和αb值,求得 P2。

其中,V為消防氣壓水罐總容積,m3;Vx為消防貯水容積,m3;β為容積系數,臥式水罐宜為1.25,立式水罐宜為1.10,隔膜式水罐宜為1.05。

3)Ps1和 Ps2的確定。Ps1=P2+(0.02～ 0.03);Ps2=Ps1+(0.05～0.06)。

4)氣壓水罐內應有消防用水系統所要求的儲存水容積(Vx)、穩壓水容積(Vs)和緩沖水容積(VΔP),按確定的 αb求得其直徑和規格。

根據《高規》7.4.8.2,消火栓給水系統與自動噴水滅火系統合用的氣壓水罐的儲水容積(Vx)不小于450 L,其中用于自動噴水滅火系統的氣壓罐儲水容積(Vx)不小于150 L,用于消火栓給水系統的氣壓水罐儲水容積(Vx)不小于300 L。穩壓水容積(Vs)不小于50 L,最低工作壓力P1應為最不利點所需壓力,工作壓力比宜為0.5～0.9。

5)穩壓水泵流量應在3 min內,補足氣壓水罐內實際穩壓水容積所需流量。根據《高規》7.4.8.1,穩壓水泵的出水量,對于消火栓給水系統不應大于5 L/s;對自動噴水滅火系統不應大于1 L/s。穩壓水泵揚程應以(Ps1+Ps2)/2時,水泵曲線高效區取值。

6)對于消火栓系統和自動噴水滅火系統合用穩壓設備的情況,應綜合考慮各消防系統最不利點壓力要求計算P1及相關參數。當火災發生時,氣壓水罐內壓力降至P2,消防控制中心或消防泵房根據其發出的啟動消防泵報警信號綜合不同消防系統其他信號確定啟動消火栓消防泵或自動噴水消防泵。

[1] GB 50045-95,高規民用建筑設計防火規范(2005年版)[S].

[2] GB 50015-2003,建筑給水排水設計規范[S].

[3] 2009全國民用建筑工程設計技術措施?給水排水[S].

[4] 98S205,消防增壓穩壓設備選用與安裝(隔膜式氣壓罐)[S].