建筑室内消防系统增压稳压设备的若干问题

易家松 周 欣

1 增压稳压设备的工作原理

根据GB 50045-95高规民用建筑设计防火规范(2005年版)7.4.7.2,高层建筑高位消防水箱的设置高度不能满足消防系统(消火栓和自动喷水系统等)的相关静压要求时,应设增压设施。目前的增压设施主要采用气压罐—增压稳压设施联合工作的形式,利用气压水罐所设定的P1,P2,Ps1,Ps2运行压力,控制水泵运行工况,始终保证消防给水管道系统最不利点消防所需压力,同时亦保证气压水罐内始终储有30 s消防水量,满足火警后30 s消防水泵启动时间的要求(见图1)。

P1为最不利点消防所需压力,MPa;P2为消防泵启动压力,M Pa;Ps1为稳压泵启泵压力,MPa;Ps2为稳压泵停泵压力,MPa。

平时管道系统如有渗漏等泄压情况,控制稳压水泵不断补水稳压,在Ps1,Ps2(启动↔停止)反复运行。一旦有火情,管道系统大量缺水,造成 Ps1压力下降(Ps1→P2),降至 P2时(此时气压水罐内储水容积 Vx≥30 s消防水量),发出报警信号,立即启动消防泵(手动或自动启动由设计人确定),消防泵启动后,稳压泵自动停止,直至消防泵停止运转,手动恢复“设备”的控制功能。

2 增压稳压设备的设计要点

1)增压稳压设备的设计参数P1应该是满足消防系统最不利点消防所需压力时,增压稳压设备所在位置对应的压力,应根据不同消防系统采用相应的计算方法。

a.消火栓系统稳压。

其中,H4为消火栓充实水柱长度所需压力;H3为水龙带和消火栓本身的压力损失;H2为管道系统的沿程和局部压力损失;H1为水箱最低水位—最不利点消火栓的几何高度。

考虑到对高位消防水箱的有效利用,不建议采用稳压设备从底层消防水池直接吸水的方式。

b.自动喷水灭火系统稳压(见图2)。

其中,∑H为自动喷水管道至最不利点喷头的沿程和局部压力损失之和,mH2O;H0为最不利点喷头的工作压力,mH2O;Hr为报警阀的局部水头损失,mH2O;Z为水箱最低水位—最不利点喷头的几何高度。

计算P1时,计算管道系统沿程和局部损失所采用的流量应为火灾初期消防给水量,消火栓系统为两股消火栓流量2×5=10 L/s;自动喷水灭火系统则为5个喷头流量,一般采用5×1=5 L/s。

2)根据计算求得消防系统中最不利点所需的消防压力P1作为气压水罐的充气压力,即气压水罐最低工作压力。通过计算所选定的气压罐规格和αb值,求得 P2。

其中,V为消防气压水罐总容积,m3;Vx为消防贮水容积,m3;β为容积系数,卧式水罐宜为1.25,立式水罐宜为1.10,隔膜式水罐宜为1.05。

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

4)气压水罐内应有消防用水系统所要求的储存水容积(Vx)、稳压水容积(Vs)和缓冲水容积(VΔP),按确定的 αb求得其直径和规格。

根据《高规》7.4.8.2,消火栓给水系统与自动喷水灭火系统合用的气压水罐的储水容积(Vx)不小于450 L,其中用于自动喷水灭火系统的气压罐储水容积(Vx)不小于150 L,用于消火栓给水系统的气压水罐储水容积(Vx)不小于300 L。稳压水容积(Vs)不小于50 L,最低工作压力P1应为最不利点所需压力,工作压力比宜为0.5～0.9。

5)稳压水泵流量应在3 min内,补足气压水罐内实际稳压水容积所需流量。根据《高规》7.4.8.1,稳压水泵的出水量,对于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。稳压水泵扬程应以(Ps1+Ps2)/2时,水泵曲线高效区取值。

6)对于消火栓系统和自动喷水灭火系统合用稳压设备的情况,应综合考虑各消防系统最不利点压力要求计算P1及相关参数。当火灾发生时,气压水罐内压力降至P2,消防控制中心或消防泵房根据其发出的启动消防泵报警信号综合不同消防系统其他信号确定启动消火栓消防泵或自动喷水消防泵。

[1] GB 50045-95,高规民用建筑设计防火规范(2005年版)[S].

[2] GB 50015-2003,建筑给水排水设计规范[S].

[3] 2009全国民用建筑工程设计技术措施◦给水排水[S].

[4] 98S205,消防增压稳压设备选用与安装(隔膜式气压罐)[S].