高層建筑消火栓系統(tǒng)的幾點分析

張翠翠

(太原熱力設(shè)計院(有限公司)，山西 太原 030012)

1 消火栓給水系統(tǒng)的重要性

高層建筑火災(zāi)具有火勢蔓延快，疏散困難，撲救難度大且極易造成人員傷亡的特點。高層建筑的風(fēng)井、水暖井、電梯井等豎向井道具有煙囪效應(yīng)，著火后垂直蔓延很快。自噴系統(tǒng)具有良好的滅火、控火效果，能迅速及時的撲滅火災(zāi)，是世界公認(rèn)的最為有效的自救滅火設(shè)施，應(yīng)積極推廣，但自噴系統(tǒng)造價較高，從經(jīng)濟(jì)和安全角度綜合考慮《高層民用建筑滅火規(guī)范》規(guī)定:建筑高度不超過100 m的一類高層建筑及其裙房只在重點部位設(shè)置自噴滅火設(shè)施，二類高層建筑只在公共活動用房，走道辦公室和旅館客房，自動扶梯底部，可燃物品庫房等位置設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)。

建筑高度低于50 m時，可以通過消防水泵接合器向室內(nèi)消防管網(wǎng)供水，建筑物高度超過50 m時，消防云梯難以達(dá)到50 m的高度，只有大功率的消防車能夠協(xié)助供水，但目前城市消防隊配備不普遍。上海靜安區(qū)28層公寓著火后，消防云梯加上高噴水槍也只能到達(dá)建筑2/3的高度，最終導(dǎo)致了多人遇難，房產(chǎn)損失接近5億元。北京、廣州等少數(shù)配備了少量的超高消防設(shè)施的城市，火災(zāi)發(fā)生后也因為交通管制和群眾圍觀難以進(jìn)入火場展開有效救援。

目前，現(xiàn)有的消防救援的裝備能力與高樓的發(fā)展嚴(yán)重失衡，著火后外部救援實施困難，高層建筑火災(zāi)立足于自救以室內(nèi)消防給水系統(tǒng)為主，所以設(shè)計合理完善的消火栓系統(tǒng)是撲滅高層建筑火災(zāi)、保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全的有效保證。

2 水槍流量和充實水柱

基于火場實際用水量和水力試驗資料，規(guī)范規(guī)定每只水槍的最小流量為5 L/s。《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定:消火栓的水槍充實水柱應(yīng)通過水力計算確定，且建筑物高度不超過100 m的高層建筑不應(yīng)小于10 m;建筑高度超過100 m的高層建筑不應(yīng)小于13 m。設(shè)計中經(jīng)常采用規(guī)范規(guī)定值忽略了消火栓的水槍充實水柱應(yīng)通過水力計算確定。

水槍噴嘴口徑B=19 mm，襯膠水帶長度Ld=25 m，當(dāng)充實水柱為10 m時，消火栓流量為4.6 L/s，不滿足水槍最小流量。

以消火栓出水流量5 L/s時，計算水槍充實水柱:

可知消火栓出水流量為5 L/s時，水槍的充實水柱為11.45 m。

最不利消火栓栓口壓力:

水槍流量為5 L/s時，水槍充實水柱為11.45 m，消火栓栓口壓力為 189.25 kPa。

3 穩(wěn)壓減壓消火栓

表1 消火栓栓口壓力計算

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定，消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.00 MPa，當(dāng)大于1.00 MPa時，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.5 MPa時，應(yīng)采取減壓措施。

設(shè)計過程中嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，不允許有超壓情況存在。消防系統(tǒng)超壓會造成管道、設(shè)備、器材的損壞，影響消防系統(tǒng)運行和正常使用。消火栓系統(tǒng)超壓還會造成栓口壓力大，水槍的充實水柱增大，反作用力也隨之增大，經(jīng)過訓(xùn)練的消防隊員能承受的水槍最大反作用力不應(yīng)超過20 kg，一般也不宜超過15 kg，否則消防人員握不住水槍無法達(dá)到滅火效果。

圖1 消火栓計算圖

按靜水壓力不大于1.0 MPa判定消防系統(tǒng)分區(qū)后，分區(qū)底層的消火栓還應(yīng)滿足出水壓力不大于0.5 MPa，若大于時應(yīng)減壓。一般使用減壓孔板或穩(wěn)壓減壓消火栓，減壓孔板計算繁瑣，目前大部分工程采用減壓穩(wěn)壓消火栓。設(shè)計中應(yīng)計算消火栓栓口的壓力，當(dāng)壓力大于0.5 MPa時使用減壓穩(wěn)壓消火栓，而不應(yīng)不經(jīng)計算將所有消火栓都選為減壓穩(wěn)壓消火栓。下面以消防豎管流量為10 L/s為例計算消火栓栓口壓力，見表1，圖1。

由表1可知節(jié)點9的終點壓力超過了0.50 MPa，水泵揚程安全系數(shù)1.05～1.10，這樣，水泵供水工況下消火栓栓口壓力稍大于表1計算值，保守考慮在節(jié)點7開始設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓。經(jīng)水箱供水工況校核減壓穩(wěn)壓消火栓設(shè)置合理。

4 結(jié)語

在設(shè)計階段，應(yīng)重視高層建筑消火栓系統(tǒng)，提高消火栓系統(tǒng)的滅火能力，確保消火栓系統(tǒng)的實用性，保證消防供水安全，為撲滅火災(zāi)創(chuàng)造有利條件。