重庆某电信大楼消防给水稳压方式的选择.pdf

2 0 1 1 ．N O ． 1 2第1 0 卷 总第9 8 期 给排水 5 3 d o i ． 1 0 3 9 6 9 4． is s n ． 1 6 7 1 — 9 1 0 7 ．2 0 1 1 1 2 ． 0 5 3 重庆某电信大楼消防给水稳压方式的选择 C h o i c e o f S t a b l e F i r e P r o t e c t i o n W a t e r P r e s s u r e i n a Ce r t a i n Bu i l d i n g 童 愚 ( 机械工业第三设计研究院重庆4 0 0 0 3 9 1 摘要 ： 详细介绍 了三种 消防给水稳压方式 ， 通过 对小稳 压泵配大气压罐 和大稳 压泵( 增压 泵) 配小气压罐的这两种稳压增 压方式的比较计算分 析 ． 并针 对某具体 工程 来讨论确 定最佳 消防给水稳 压方案 关键词 ： 稳压方式 ； 气压罐 ： 稳压泵 ； 稳压水容积 中图分类号 ： TU9 9 1 文献标识码 ： A文章编 号： 1 6 7 1 一 !) 1 0 7 ( 2 0 1 1 ) 1 2 — 0 0 5 3 — 0 3 Abs t r a c t ： Th r e e d e t a i l e d fir e c o n t r o l wa t e r s t a b l e p r e s s u r e wa y s a r e i n t r o d u c e d i n t h e a r t i c l e ，a n d t h e b e s t wa t e r g i v i n g p r o g r a ms a r e d i s c us s e d a f t e r l e n g t h y c o mp a r i s o n s are ma d e be t we e n the c o mp l i c a t e d c a l c u l a t i o ns r e s u l t i n g f r o m t h e s ma l l s t a b l e p r e s s ur e pu mp s and h u g e s t a b l e p r e s s u r e p u mps ． Key wor d s： s t a bl e p r e s s u r e wa ys ； a i r pr e s s ure t a n k； s t a bl e p r e s s u r e p ump； s tabl e p r e s s ure wa t e r v o l um e 重庆某电信大楼建筑高度9 5 m， 地上2 4 层 ( 含3 层夹层 ) ． 地 下两层 ， 本大楼 功能复 杂 。 设 备投资较 多 ． 建筑物 的安全很 重 要 ， 这就对消防给水设计提 出了较高的要求。通常确保扑灭初 期火灾 ， 是消防 给水设计 有效性 的关键 ． 因此 ， 如 何选择 好满 足初期灭火水量水压 的稳压增压 装置就成了我们亟待解 决的 问题 。 我 国 现 行 规 范《高 层 民 用 建 筑 防 火 设 计 规 范 》 ( G B J 5 0 0 4 5 --9 5 ) ( 以下简称 “ 高规 ” ) 第7 ．4 ． 7 ． 2 条 ， 对 是否设 增 压装置作了如下规定 ， 即 “ 高位消防水箱的设置高度应保 证最 不利点消火栓 的静 水压力 ： 当建筑高度不超过1 0 0 n a O ~． 高层建 筑最不利 点消 火栓 静水压 力不应低 于0 ． 0 7 MP a ⋯⋯ 当高位 消 防水箱不能满足上述静压要 求时 ． 应设增压 设施 ” 。重庆 某电 信大楼2 3 夹层设置 的消 火栓 为最 不利消火栓 ， 由 F 场地所限 ． 屋顶 消防水箱只能设于 二十 四层 ．故 消防水箱不能满足静 水 压力要求 ， 消防给水系统应设增压设施。这点对 自动喷水系统 同样适用。设了稳压增压装 置的消防给水系统与高压 系统相 比 ． 不像后 者在消防全过程都能有效保证水压和水量 要求 ． 但 是 ， 消防 水压在消防主泵启动前 ． 可以靠启动稳压增压装 置来 保证 ， 消 防用水 的水量也可以得到若干程度 的满足 ． 用于 灭火 较普 通临 时高压给水 系统及时 、 可 靠 、 有效 ， 是介 于高压 与临 时高压系统两者之间的一种 系统 ．所 以有人称之为稳高 压系 统 ， 这里所谓 的增压装置 ， 我们 也称之为稳压装置 。现在就 本 工程对稳压方式 的选择 ． 谈谈几点思考。 1稳压 的主要方式 稳压 装置按设置的位置分 ． 通常有两种情况 ． 即一种设置 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 0 — 3 1 作者简介： 童愚( 1 9 6 8 ． ) ， 男 ， 高级工程师 ， 注册公用设备工程师 ， 主要 从 事给排 水设 计与研 究等工作。 于屋顶的消防水箱旁 ： 一种设置于地下层 ． 安装在消防水泵房 内。对 于后一种方式 ，由于稳压装置要满足消防最 不利点压 力 ． 故稳压泵扬程较 高 ， 电机功率大 ， 且气压罐容积也较大 ： 对 于前一种方 式 ， 相 比之下 ， 有效地 利用了气压罐 容积 ， 降 低罐 内压力 ． 减少稳压泵 电机功率 ． 从而有利于减少工程 投资和减 少运 行费用 ， 便于管理维护 。因此 ， 除非是屋顶位置紧张或建 筑功 能不允许 ． 一般情况下 ． 宜采用消防稳压装置设 于屋顶的 方式。以下我们讨论 的均为屋顶消防稳 压方式 ， 常见 的屋顶消 防给水稳压主要有以下三种方式 1 ． 1 第一种方式 即单设稳压泵 ( 增压泵 ) ， 而不设气压罐 的情况。稳压泵的 作 用主要 是维持消防系统管 网的压力 ． 对系统起到稳压 ． 同时 也要满 足最 不利 点灭火 设施初 期火灾 所需 的压力 和流量 要 求。 《 高规》 第7 ．4 ． 8 ． 1 条对增压水泵 ( 这里称稳压泵 ) 的出流量有 以下规定“ 增压水泵的出流量 ．对消火栓给水系统 不应大于 5 L ／ S ， 对 自动喷水灭火系统不应大于1 L ／ S ” 。( 这个规定的前提 条件之一是消防给水系统无气压水罐 ) 。即稳 压泵流量在消火 栓给水 系统可按一个消 火栓 出流量计 算 ．自喷 系统 可按 一个 喷头 出流量计 算 ．稳 压泵启 停通 过设 于管道 上的压 力传 感器 控 制 ： 对 于这种作法 ， 由于水几乎 不具备可压缩性 ． 所 以常出 现稳压泵 一开压力就 上去 ． 稍有泄漏压力又迅速下降 ． 稳 压泵 频繁启动 ， 容易损坏 。 1 ． 2第二种方式 即小稳压泵配大气压罐 ．这种稳压方式主要 以气压 罐为 主 ：消防 主泵启动 前灭火设 施所 需的水量和水 压由气 压罐 来 满足( 即满足消防初期火灾的水量和水压) 。这里气压罐不仅 是贮存消防初 期的灭火 用水量 ．而且还要 贮存一定水量 来配 合控制稳压泵 的启停 ． 因此罐容积要大 ． 而稳压泵作 用主要 是 维持气压罐内 的压力和保证罐 内贮水量 设于气压罐上 的水 位和 压力传感器可以控制稳压泵启 停和消防主泵启动。 重庆建筑 Ch o n g qing Ar c h i t e c t u r e 1 ． 3第三 种方式 即大稳压泵 ( 增 压泵 ) 配 小气压罐 ， 这 种形式 主要以稳 压 泵为 主， 稳压泵对出流量的要求基本上与第 一种方 式相同 ． 其 作用也一样。气压罐不贮存消 防初期灭火用水量 ， 仅贮存一定 量 的稳压水来控 制稳压泵启停 以缓解稳 压泵启停 过于频 繁 ． 其作 用重在稳压 ， 这里气压罐仅贮存稳压水 ， 容积小 ， 所以 ， 我 们称之为大泵配小罐。 2稳压方式的确定 对比 以上三种方式 ．由于第一种形式稳压泵频繁启动容 易损坏 ， 导致稳压失效 ， 所 以工程设计 一般不予采纳 ， 这里 ， 我 们也不作更进一步的研究。下面我们针对后两种情况 ， 通过对 本工程的计算分析 来讨论最佳稳压方案。 2 ． 1 针对 第二种方式 这种方式 以气压罐为主 ． 故首先确定气压罐 的主要参数 ： V 、 V。 、 P l 、 P 、 P 3 、 P 等 ， 如图1 。 h d h 3 h 2 h1 h0 一一 、 I ] — 乙 一 V c I p 3 ：V0 D P。 补气式压水罐 图1气压水罐 h 『 _ 一 稳压水容积下限水 位 ： b ——稳压水容积上限水位。 气压 罐消防贮水 容积在 《 高规 》 中有规定 ， 根 据其 中的第 7 ．4 ． 8 ． 2 条“ 气压水罐的调节水量宜为4 5 0 L ” ． 条文说明中解释为 两支水枪和5 个 喷头3 0 S 的用水量 ．即消 火栓 系统 为2 X 5 X 3 0 ： 3 0 0 L， 自动喷水系统 为5 X 1 X 3 0 = 1 5 0 L， 二者共为4 5 0 L 。 而P ． 实际 上是指满足消防初期火灾最不利点灭火设施所需的水 压． 一般 由几何高差 、 最不利点所需 出流水 头、 管 网总水头损 失三部分 组成 ： 这里几何高差 ， 与出流水头均易确定 。 总水头损失则应按 火灾初期水量计 算 ， 而 不是按 系统流量计 算 ， 这 样计算 出的P 。 较小 ， 这就使消防给水 系统 ， 在满足了消防要求的情况下 ． 平常 仍处于一个较低压 力状态 至于P ： 、 P ， 、 P 4 可以根 据我国有关设 计院 的经验来 确定 ， 即 P 2 ～P 1 s 0 ． 1 3 MP a ， P 3 一P 2 ≈0 ． 0 2 MP a ， P 4 一P 3 ≈0 ． 0 5 MP a ， h 4 ～h 3 区段 的水容积为稳压水容积 ， 一般可按 不~ ： 5 0 L 确定 ， h ， 一h ： 区段 的水容积为缓冲水容积 ，可根据P 一 0 ． 0 2 MP a 对应的 容积差计算确定 。 V x _ ～消防贮水容积 ；V 。 ——稳压水容积 i V 缓冲水容积 ： V 一 不动水容积 ； P 广起始压力；P ——最低工作压力； P 广最高工作压力 ． 消防主泵启 动压 力 ： P 一稳压水容积下限压力 ． 稳压泵启动压 力 P 一稳压水容积上限压力， 稳压泵停 止压力 h i ——消防贮水容积 下限水位 ： h 。 ——消防贮水容积 上限水位 ： 隔膜式压水罐 其 次 确 定 稳 压 泵 的 扬 程 和 流 量 ， 稳压泵扬 程不应 小于P 4 ， 即确 定 了P 就确定 了扬程 ． 由于稳压泵流量 相 当小 ． 且小 于1 L ／ S ． 而 实际上小 于 l S 泵较难选择 ． 所以按 1 L ／ S 计算稳 压泵的出流量。 由于考虑 到自动喷水 系统 与消 火栓系统最 不利点所要求的 压力和 流量均不 同．所 以本工程采取 两个 系统 分别 设置稳 压 装置 的方式 ． 以 下我们就这两个 系统来计算稳压 方 案。 方 案a ： 消 火栓 系统 ( 这 里仅 计 算补气式气压水罐 ) 气压罐容NV = [3 v／ ( 1 —0 【b ) B ——气压水罐容积 系数 ， 选 择立式罐 ， 即 系数 为1 ． 1 0 ； 0 【厂工作压 力比 ， 即 ( P 。 + O ． 0 9 8 ) ／ ( P 2 + 0 ． 0 9 8 ) ( 所述压力均 为表压 ) 经计算P l= 0 ． 2 1 MP a ， 已知V 为0 ． 3 0 m 从而得出P 2 = 0 ． 2 8 MP a ， P ． 3 0 MP a ， P 4 = 0 ． 3 5 MP a ， V = I ． 8 m 。 这样气压罐按H = I ． 8 m． d ~ 1 2 0 0 选 型 ．稳 压泵按扬程 为0 ． 3 5