金鷹國際消火栓系統(tǒng)設(shè)計方案

郭朝毅

（山西建設(shè)投資集團有限公司，山西 太原 030002）

1 室內(nèi)消防用水量說明

在消防系統(tǒng)設(shè)計上，采用消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計方式，兩種滅火方式同屬于消防供水系統(tǒng)，在消防用水計量當中采用系統(tǒng)同時開始計量的方式進行，需要滿足所有消火栓及自動噴水滅火系統(tǒng)開啟需要。所以，在計算的過程中以最大用水量作為消防供水系統(tǒng)設(shè)計的標準。經(jīng)過認真核算，最終確定消火栓用水量為30L/s，豎管的最小流量為15L/s，自動噴淋系統(tǒng)的按照相同標準計算，這樣才能滿足消防系統(tǒng)的運行需要。

2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計原則

①消防供水設(shè)計中，一般采用雙供水原則，消防供水需要有兩條或者以上的供水管與城市供水系統(tǒng)或者消防供水連接，并且每一條供水管網(wǎng)在設(shè)計上都能滿足消防系統(tǒng)的要求，一條出現(xiàn)故障依然能夠滿足消防供水需要；②本項目屬于典型的高層建筑，按照要求采用閉環(huán)、獨立供水的方式進行消防系統(tǒng)設(shè)計，生活用水與消防供水嚴格分開；③室內(nèi)消防豎管直徑不應小于DN100；④室內(nèi)消防管道需要采用分段設(shè)計，并使用閥門進行控制，高層建筑的消防管道是按照層數(shù)進行控制的，一般每隔3 層設(shè)置一個閥門進行控制，消防栓需要定期檢修，但是要控制檢修的數(shù)量，室內(nèi)檢修不能超過5 個，同時在檢修的過程中關(guān)閉的豎管不能超過一根，也就是至少要保持一個供水買到能夠滿足供水的要求，當然如果供水管道超過3 個，可以關(guān)閉2 個豎管；⑤消防用水與其他用水合用的室內(nèi)管道供水量需要同時滿足消防用水與其他用水的最大需求；⑥高架倉庫和體積大于25000m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑等，不應小于13.0m；其他建筑，不宜小于7m，但是具體要根據(jù)建筑規(guī)劃進行，其中每一層的消火栓不能少于2 個，并且在管道長度上能夠覆蓋所有區(qū)域，這一點需要根據(jù)建筑規(guī)劃及室內(nèi)建筑空間劃分等進行布置；⑦高層廠房（倉庫）和高位消防水箱靜壓不能滿足最不利點消火栓水壓要求，應該設(shè)置直接啟動水泵設(shè)備，這樣才能確保消防水壓滿足滅火的需要。

3 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 設(shè)計參數(shù)選定

3.1.1 建筑設(shè)計參數(shù)

建筑總面積：70897.0m2；建筑體積：約300000m2；建筑高度：39.9m；地下二層層高：5.5m；地下一層層高：4.5m；地上一層（首層）層高：5.4m；地上二層至七層層高：4.5m。

3.1.2 消防設(shè)計參數(shù)

每支水槍的計算流量不應小于5L/s；消火栓給水管道設(shè)計流速不宜超過2.5m/s。

3.1.3 水槍充實水柱長度的確定

上傾斜角按45°計算，則按下式計算充實水柱長度：

Sk=1.414×（H1-H2）

式中：Sk-水槍充實水柱長度，m；H1-室內(nèi)最高點離地面的高度，m；H2-栓口離地面的高度，取1.1m。

計算結(jié)果：

地下二層：Sk＝1.414×（5.5-1.1）＝6.22m；地下一層：Sk＝1.414×（4.5-1.1）＝4.81m；地上一層（首層）：Sk＝1.414×（5.4-1.1）＝6.08m；地上二層至八層：Sk＝1.414×（4.5-1.1）＝4.81m。

根據(jù)《建范》中的規(guī)定“體積大于25000m3的商店水槍的充實水柱長度不應小于13m”，則金鷹國際購物中心的室內(nèi)消火栓水槍充實水柱長度為13m。

3.1.4 水槍噴嘴的壓力計算

Hq=α×Sk

式中：Hq-水槍噴嘴壓力，KPa；Sk-水槍充實水柱長度，m；α-與水槍噴嘴口徑和充實水柱長度有關(guān)，取13.5KPa/m。計算結(jié)果：Hq＝13.5×13＝175.5KPa。

3.1.5 每支水槍設(shè)計流量的計算

式中：qf-每支水槍的設(shè)計流量，L/s；Hq-水槍噴嘴壓力，KPa；β-水槍噴嘴系數(shù)，數(shù)值見表1。計算結(jié)果：口徑取19mm，qf=

表1 水槍噴嘴系數(shù)

3.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)布置

3.2.1 室內(nèi)消火栓的保護半徑

Rf=Ld+Lk

式中：Rf-板保護半徑；Ld-水帶鋪設(shè)長度，考慮到項目的內(nèi)部空間布置，消防栓的設(shè)計位置，綜合考慮之下取25m 作為鋪設(shè)長度；Lk-水槍充實水柱在平面上的投影長度，其值可按Lk=Skcosα計算。根據(jù)前章節(jié)已知Sk為13m，α 為45°，則Lk=13×0.707=9.191m。計算結(jié)果：Rf=0.9×25+9.191=31.691m。

3.2.2 室內(nèi)消火栓的間距

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，以及本項目室內(nèi)空間設(shè)置情況下，綜合考慮室內(nèi)消防的需要，采用消防分區(qū)的設(shè)置方式，每一個分區(qū)內(nèi)的消火栓需要滿足該區(qū)域之內(nèi)的消防需要，并覆蓋消防區(qū)域之內(nèi)的所有地點，不存在消防覆蓋空白點。所以選擇選擇各防火分區(qū)布置兩排消火栓，同一排消火栓間距可按下式計算：

S=0.6Rf

S=0.8Rf

式中：S-一排消火栓兩股水柱的消火栓間距，m；Rf-室內(nèi)消火栓的保護半徑，m。已知Rf為31.691m。

靠墻相鄰兩個消火栓間距計算結(jié)果為19.02m，往后的計算結(jié)果為25.35m。由于消火栓需要安置在墻體上或立柱上，所以間距有所調(diào)整，但不影響保護范圍，依然符合要求。首層防火分區(qū)Ⅰ設(shè)置2 排，一排4 支，另一排5 支；防火分區(qū)Ⅲ設(shè)置2 排，每排3 支；二層及二層以上（標準層）的消火栓布置都相同且與首層相似，見圖1。

圖1 首層消火栓平面布置

3.3 消防水喉設(shè)備的數(shù)量與布置

考慮室內(nèi)滅火的需要，該建筑內(nèi)的消火栓水喉設(shè)備設(shè)計直徑為25mm，考慮早期滅火需要，所以選擇了使用相對來說比較簡單自救式消火栓，室內(nèi)工作人員經(jīng)過簡單的培訓以后就可以使用。其中噴嘴直徑6mm，供水管直徑25mm，輸入壓力為0.1MPa，有效射程6.75～15.30m。消防栓水喉采用與消火栓1:1 配置，并且共同存放的模式，這樣可以在最短的時間內(nèi)完成早期滅火，并為消防栓的使用做好相應的準備，確保滅火的連續(xù)性。

4 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)水力計算

金鷹國際購物中心建筑高度約40m，每層建筑面積超過1500m2，其消火栓用水量為30L/s，同時使用的水槍數(shù)按3 支算，豎管的最小流量為15L/s，每支水槍最小流量為5L/s。

4.1 管網(wǎng)管徑的確定

式中：D-室外給水管道直徑，mm；Q-室內(nèi)消防用水量，L/s；ν-進水管水流速，一般不超過2.5m/s，環(huán)狀管網(wǎng)取2m/s。

根據(jù)規(guī)現(xiàn)行管型確定本工程中，進水管為DN150，水平干管為DN150，豎管為DN100，配水支管為DN65。

4.2 選擇最不利點消火栓計算管路

最不利電的消火栓是否能夠正常使用，在某種程度上決定了整個消防滅火系統(tǒng)的作用，所以需要以此為基礎(chǔ)來計算整個消防系統(tǒng)的管理。本項目經(jīng)過細致分析以后確定了3 處，然后再計算每個管段的實際長度。

4.3 局部水頭損失

管道局部水頭損失一般用百分數(shù)來計算，與消火栓管的長度有一定的關(guān)系，綜合考慮之下本項目確定為10%，內(nèi)徑與管材厚度相關(guān)，確定為2mm。

4.4 消火栓栓口處所需壓力

式中：hd-消防水帶水頭損失，mH2O；Hq-水槍噴嘴造成一定長度的充實水柱所需水壓，mH2O；Ad-水帶的比阻，取0.0043；Ld-水帶的長度，m，取25m；qxh-水槍噴嘴射出的流量，L/s，取5L/s；B-水流特性系數(shù)，當水槍槍嘴直徑為13mm 時，B=0.346；為16mm時，B=0.793；為19mm 時，B=1.577。

已知Ad=0.0043，Ld=25m，B=1.577，q1=5L/s，豎管直徑為100mm，水平干管3-5 為150mm，首層層高5.4m，標準層層高4.5m，水平干管高7.9m，消火栓距地面高1.1m。

最不利消火栓的栓口壓力：H1=AdLd/B=0.0043×25×52+52/1.557=18.54mH2O。

表2 各管段計算參數(shù)

根據(jù)表2 的沿程阻力損失∑h＝0.01+0.34+0.65＝1mH2O，則管網(wǎng)系統(tǒng)所需總壓力按下式計算：H=H1+∑h+H0＝18.54+1+38.8＝58.34mH2O，其中H0為重力損失。

5 總結(jié)

消防設(shè)施是建筑工程中不可或缺的重要裝備，合理設(shè)置消防設(shè)施不僅是滿足消防驗收，更重要的是關(guān)系到人員生命和財產(chǎn)安全。本方案主要目的在于對建筑消火栓設(shè)計方案的探討，根據(jù)水力計算可以進一步確定消防水池、消防水箱、水泵等規(guī)格選型，在此不再論述。