高层住宅消防给水系统设计探讨.doc

高层住宅消防给水系统制定探讨

  为适应迅速发展的城市建设，我国大中型城市中高层建筑不断涌现，其中一般住宅和商住楼数量居多，而且发展较快。本文针对一类高层建筑中的一般住宅和商住楼，就消火栓给水系统的设置、自动喷水灭火系统的供水方式、车库和发电机房的灭火以及贮水池等进行介绍和分析，以供今后类似系统制定参照。
    1 消火栓的设置
    1.1 一类高层住宅宜设小口径消火栓
    随着人民生活水平的提升，住宅装饰水准和家具陈列档次越来越高，加之楼层多，住户集中，火灾危险性较大。一旦发生火灾，火势蔓延迅速，人员疏散困难，扑救工作复杂，损失庞大。及时扑灭初期火灾，控制火势蔓延，就显得非常重要。在每个楼层增设小口径消火栓就可以及时有效地扑灭户内初期火灾。即使是住宅走道上设置了自动喷水灭火喷头，关于户内火灾也鞭长莫及，控制不了户内初期火灾，在高层住宅内小口径消火栓的特别作用是其他设施不可取代的。
    1.2 每个楼层设置消火栓个数的探讨
    按《高层民用建筑制定防火规范》〔GB50045-95〕〔以下简称“高规〞〕第7.2.2条，一类一般住宅和一类商住楼的室内消火栓用水量至少为20L/s和40L/s，按照消防用水量设置消火栓，每层2个或者3个〔消防电梯前室另设消火栓〕即可。但是一类高层住宅由于楼层较多，其他附属设施齐全，投资较大，每个楼层的户数较多，一般消防电梯〔可兼客梯〕前室两端各布置一半住户，用走道连接，前室两端和两走道的联系门为乙级防火门，火灾时应自动关闭。此时电梯前室两端消火栓无法穿过电梯前室灭火，电梯前室两端住宅的消火栓应自成独立的灭火体系，即至少各设2个消火栓，这样加上消防电梯前室1个消火栓，每层至少设置5个消火栓，才能满足消防要求。
    1.3 屋顶检验消火栓可以不设压力表
    按“高规〞第7.4.6.9条规定屋顶检验用消火栓应装压力显示装置〔压力表〕。在温暖地区屋顶消火栓一般是露天设置的，其压力表日晒雨淋，一般2-3a后就不能动作，在酸雨严重的城市，压力表锈蚀的速度还会更快。为了使屋顶检验消火栓确实起到检验作用，笔者认为制定时在设备材料表中列入1套便携式消火栓末端试验装置为好，这种试验装置便于携带，300元左右1套，可以测试任何一个消火栓的静压和动压，使用方便。只要房屋管理部门有1套消火栓试验装置，屋顶检验消火栓就可以不设压力表。
    2 自动喷水灭火系统供水方式探讨
    依据“高规〞第7.6.2条规定，不超过100m的一类高层〔一般〕住宅不设置自动喷水灭火系统，只有商住楼裙房和塔楼〔住宅〕走道才设置该系统。笔者就一类高层商住楼自动喷水灭火系统供水方式发表看法。
    2.1 制定流量计算
    商住楼裙房和地下层，一般为商务用房和车库，依据《自动喷水灭火系统制定规范》〔GB50084-2001〕〔以下简称“喷规〞〕第5.0.1条规定，按中危险级I级或II级制定。作用面积160m2，喷水强度6L/(min·m2)〔I级〕或8L/(min·m2)〔II级〕。系统制定流量计算，先按“喷规〞第9.1.2条要求，在最不利点处划定160m2作用面积，按第9.1.1条公式q=计算作用面积内各喷头节点流量，再按9.1.3条作用面积内喷头同时喷水总流量公式计算出系统制定流量，最后按第9.1.14条要求核算喷水强度。
    塔楼为住宅层，仅在走道内和〔电梯、疏散楼梯〕合用前室内设置喷头。“喷规〞“喷规〞附录A举例，作用面积为最大疏散距离所对应的走道面积，火灾危险等级为轻危险级，喷水强度为4L/(min·m2)。按“高规〞规定，住宅袋形疏散走道最大疏散距离20m，走道净宽一般不大于1.3m。
    当走道喷头最低工作压力为0.05MPa时，喷水量q=56.57L/min。喷头平均喷水强度以4L/(min·m2)计，其圆形保护面积F则一排布置时，喷头最大间距S为：
式中R———喷头保护半径,m,此处R=2.12m; 
 b———喷头保护宽度，m，取值0.65m。

袋形走道内喷头数

按作用面积内5个喷头同时喷水总流量公式，最不利喷头工作压力0.1MPa计算，系统制定流量Qs=7.24L/s。
    假设按6个喷头布置，平均间距3.33m，最不利喷头工作压力为0.1MPa时，系统制定流量为8.86L/s。此时最低工作压力为0.05MPa时，其喷水强度为5.64L/(min·m2)(6×0.85=)5.1L/(min·m2)，按“ 喷规〞第9.1.4条规定，达到中危险级I级要求。

    2.2 塔楼宜采纳高位水箱直接供水方式
    最不利喷头工作压力按0.1MPa计算，5个喷头喷水灭火，1h用水量只有26.06m3，6个喷头喷水灭火，1h用水量也只有31.9m3。假设将此用水量贮入屋顶水箱与生活用水合用，水箱放置在一定高度，即可形成由屋顶水箱直接供水的常高压消防给水方式。在重庆少年宫片区改造工程商住楼中已经应用了这种系统[1]。一旦发生火灾，任何一个喷头破裂喷水，则该系统将会源源不断供给灭火时所需的用水量和水压，直到将火扑灭。该用水量是由生活水泵抽水贮存在高位箱内，在生活用水过程中得以循环，同时消防贮水量又不会被动用。这种系统主要有以下优点：不设置喷淋水泵、少占面积、投资省；无启动水泵的控制环节，运行可靠；系统压力恒定，无超压现象；操作、管理和维护方便，费用少。
    为保证最高层最不利点喷头工作压力不小于0.05MPa，屋顶水箱设置高度应适当提升，水箱底一般高出屋面7m以上，在8m左右比较恰当，这样同时可以保证最高层住户的淋浴器和延时自闭式便器冲洗阀正常工作。为减少水头损失，高区报警阀尽量往上设置〔保证报警阀入口水压大于0.14MPa即可，并符合“喷规〞6.2节规定〕，同时适当扩大支管管径。系统布置、水箱容积及高度、报警阀设置等必须满足“喷规〞关于最不利点喷头最小工作压力、最大压力、喷水强度等规定。
    2.3 裙房系统供水方式依据工程条件拟定
    裙房位置较低，层数较少，但系统制定流量较大，如果条件合适，1h用水量可以存入生活给水系统中间水箱，形成由中间水箱直接供水的常高压消防给水方式[1]。如果实现上述系统有困难，也可采纳临时高压给水方式，平常系统管道可用屋顶水箱消防出水减压充水，不设增压设备。由于裙房位置低，层数少，消防主水泵扬程低、电机功率较小。这样裙房和塔楼就形成两种不同的供水方式。
    3 裙房车库宜采纳闭式自动喷水-泡沫联用系统
    一类高层商住楼由于住户多，商场面积较大，裙房底部和地下层一般设有大型停车库。车库一旦发生火灾，往往会出现汽车油箱破裂状况，此时用水灭火很难控制火势。在一类高层建筑底部出现难以控制的火灾，危险性较大，后果较严重。在这种场所宜采纳闭式自动喷水-泡沫联用系统。这种系统比较简单，就在湿式自动喷水灭火系统上增加泡沫罐、泡沫液控制阀、比例混合器等即可。该系统适用的泡沫液为AFFF水成膜泡沫液和ATC/AFFF抗溶性水成膜泡沫液两种，混合液的混合比分别为3%和6%。
    4 局部水〔泡沫〕喷雾系统
    柴油发电机房布置在首层或地下一层，刚好在车库四周。由于发电机房和贮油间面积较小，一般采纳柜式气体灭火装置。笔者建议在车库或商场的自动喷水-泡沫联用系统上或自动喷水灭火系统上直接接管至发电机房和贮油间，安装闭式喷雾喷头，只要喷头工作压力能达到0.35MPa，即可形成局部泡沫水喷雾系统或局部水喷雾系统。这样系统简单、设备少、投资省、管理简便，是一种值得推广的作法。
    5 贮水池
    5.1 消防用水贮水池与生活用水贮水池的关系
    消防用水和生活用水合用水池，整个水池贮水将可不断循环流动，对防止水质变坏有好处。但是如果循环一次的时间较长，水质也易变坏，尤其是温暖地区夏季时间较长，水在贮水池中长时间停留，会影响生活用水水质。当消防贮水量大于〔在池中取水的〕最大日生活用水量的2倍时，建议消防用水和生活用水各建贮水池；当消防贮水量贮存了室外消防用水量，并需设置室外消防车取水口时，易受到外界污染，建议消防用水和生活用水各建贮水池。除上述两种状况外，可以共用水池。
    5.2 贮水池位置
    贮水池一般在地下层与泵房相连，或埋在室外地下。纯住宅地下室隔墙较多，房间面积小，设置贮水池比较困难。依据《建筑给水排水制定规范》〔GBJ15-88〕第2.2.10条规定，生活用水与消防用水合用水池不能以建筑物墙、柱等作为池壁。所以纯住宅的生活用水与消防用水合用水池或生活水池宜放在室外地下为好，而消防水池则可以用建筑物本体结构作为池壁，可以放在地下层与泵房相连。
    6 小结
    依据高层住宅的特点，针对消防给水系统，探讨了安全可靠、经济有用的系统方案和具体消防设施，以改善灭火条件，为今后高层住宅消防给水系统制定提供参照。