某丙类厂房的消防给水系统设计探讨

吕玉洁

(青岛市消防支队，山东 青岛　266071)



某丙类厂房的消防给水系统设计探讨

吕玉洁

(青岛市消防支队，山东 青岛266071)

消防给水系统设计是整个消防设计中的关键内容之一。随着技术规范的修改调整，如何能使改扩建工程尽可能利用现有消防水源、消防给水管网等消防给水系统，减少成本投入，又满足现行规范要求，是规范调整期内普遍而又有实际意义的问题。以青岛市某丙类厂房为例，对其消防给水系统中的消防水源设计进行探讨，结合实际提出既满足消防安全需要和现行技术规范要求，又满足节约经济的条件和措施，以期给同类工程提供参考。

消防给水；消防水池；高位消防水池；消防水源

制衣、制鞋、箱包、橡胶等生产类企业是我国目前工业生产的重要产业，大至大型集团公司、国有企业，下至家庭作坊，遍及全国各地。这些可燃固体的丙类厂房通常具有人员密集、可燃物多、火灾荷载大等特点，其发生火灾的几率相对较大，且一旦发生火灾极易蔓延扩大，燃烧产物一般含有有毒物质等，故在消防设计时，应加强对此类场所的主动防火设计，即加强消防给水系统工程、火灾探测和防排烟工程等的设计。合理的消防给水系统能有效地控制初期火灾的蔓延，将火灾控制在一定的范围内，对挽救群众的生命财产安全有着重要的意义。

现行规范《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974—2014)中，对消防水源给出了更明确的定义，调整了消防水池、消防水箱等有效容积的确定，这使得部分工程在厂区规模扩大、新工程建设中应重新考虑原有消防水源是否符合现有规范。如何更好地利用原有的消防给水系统，既能满足规范要求、满足消防给水设计安全可靠的原则，又能节约成本、实现经济适用，是规范调整期内不得不考虑的问题。本文以青岛市一丙类厂房为例，探讨分析其消防给水系统的合理性。

1　工程基本概况

青岛市某厂房东西长109.1 m，南北宽36.5 m，建筑面积13 421.68 m2，地上3层，高度16.8 m，用途为丙类通用厂房。厂房内的灭火设施主要有自动喷水灭火系统、室内外消火栓系统和灭火器等。该单位在厂区内部原有高位水塔(高位消防水池)1座，有效水容量540 m3；水池1座，蓄水容量1 500 m3，有效水位深度4 m；厂区引入1路市政给水管网，管径DN200，压力0.3 MPa。原市政给水管网供给水池补水，水池供给高位水塔补水。厂区内原有几座丙类厂房，消防水系统全部由高位消防水池供给，满足《建筑设计防火规范》(GB 50016—2006)中消防给水的要求。因规范调整，高位消防水池容积不再满足此次新建厂房有效容积的要求，若单独新建水池、泵房，必将造成重复投资，产生浪费。如何利用现有设施进行改造，是规范调整、建设单位扩建期普遍面临的问题。该厂房的消防水系统设计是比较典型的设计案例。

2　消防给水系统设计

消防给水系统是建筑内部消防系统的基础[1]。消防给水系统一般由消防水源、供水管网和消防水箱等供水设施组成。根据消防水源，建筑物的用途、高度、体积、安全可靠性能等因素来确定建筑物的给水形式。消防给水系统按加压形式可分为高压消防给水系统、临时高压消防给水系统和低压消防给水系统[2]；按照供水方式可分为消防水泵串联供水或并联供水[3]，减压水箱和减压阀减压的形式。无论何种供水方式，可靠性是衡量消防给水系统的最关键因素，即消防给水设施及管网应能保证在火灾情况下及时供水，并满足流量、压力及用水量的要求。图1～图3即为高压消防给水系统和临时高压给水系统的示意图[2]。

图1　重力高压给水系统示意图

图2　常用临时高压给水系统示意图

2.1建筑消防给水方式

建筑内部的消防给水方式，主要以高压消防给水系统和临时高压消防给水系统最为常见，高压消防给水系统与临时高压消防给水系统的主要区别在

图3　临时高压给水系统(高位水池)示意图

于临时高压给水系统在平时不能满足水灭火设施所需的工作压力、流量或消防用水量等，需在火灾时能自动启动消防水泵以满足需求[4]。本工程中采用高位消防水塔直接供水的高压消防给水系统，消防水塔内储存540 m3的消防用水，并将生活水池改造为消防水池，为高位消防水塔供水。

采用高位水塔直接供水的高压消防供水方式，是最可靠的消防给水方式。供水系统的设计压力是依靠重力来实现的，这种供水方式的优点主要有三个方面：一是一直保持高压，满足消防水系统的压力要求，一旦发生火灾快速响应，及时扑救；二是没有消防水泵设计，不必担心水泵的日常故障和停电带来的水泵无法启用问题；三是供水系统简单，日常维护方便，节约成本，经济适用[5]。在工程设计条件允许的前提下，应尽量选择采用高压消防给水系统。

2.2消防补水设计

消防水池容量不能满足消防用水量要求时，可以采用在火灾情况下的消防补水。工程中只有1路市政给水，不能满足消防水池应采用两路消防供水的连续补水要求。转输水箱是超高层建筑中应用广泛的、常见的、成熟的供水设备，主要有以下两方面功能：一是上区输水泵的吸水池；二是下区转输泵的调节水箱。对于转输水箱上区工程而言，其主要起着接力供水的作用。参照高层建筑中采用消防水泵转输水箱串联供水方式供水的思路，并加以完善。

现行规范对转输水箱的储水容积有着明确的规定，《全国民用建筑工程设计技术措施：给水排水》(2009年版)中规定其储水容积按15～30 min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60 m3[6]；《消防给水及消火栓系统技术规范》中规定了“当采用消防水泵转输水箱串联时，转输水箱的有效储水容积不应小于60 m3”。若仅依照此规定，经计算转输水箱只需储存水量162 m3即可。但考虑到工程实际，拟将厂区内现有的水池改造为消防水池，改造后的消防水池有效消防用水容量不小于756 m3，储存了本工程所需的全部消防水量。具体的补水流程为市政供水管网供至生活、消防合用水池(有效消防用水量756 m3)，至补水泵(Q=60 L·s-1)，再两路供水至高位消防水塔(有效容积540 m3)。

3　建筑内灭火设施设计

3.1建筑给水方式确定

建筑室内的主要灭火设施有室内消火栓给水系统、自动喷水灭火系统。从表1中对比发现，采用低位消防水池(生活、消防合用水池)供水时，消防水塔仅起到了消防水箱的作用，需要设置的消防设备较多，不能达到经济和安全兼顾的目标。因此，本工程给水方式采用“高位水池临时高压给水系统”(给水压力满足自重给水要求，但消防用水量不足，需在火灾时进行补水)。

表1　两种临时高压给水系统对比表

3.2建筑消防用水量确定

由于厂区距离市区较远，其配套设施相对落后，在考虑消防用水时主要立足于其厂区自身储存的消防用水量，因此，应在满足规范的前提下，结合实际尽可能进行冗余设计。根据工程的使用性质、规模等，查阅《消防给水及消火栓系统技术规范》可知，本工程同一时间内的火灾起数为1起，火灾时的水灭火系统为室内、外消火栓系统和自动喷水灭火系统，合计本工程需要的消防用水量为756 m3。建筑内各水灭火系统所需的设置参数如表2。

表2　水灭火系统设置参数

3.3系统设计压力

消防给水的设计压力应满足其所服务的所有水灭火系统最不利点所需的灭火设施的压力要求。本工程涉及的消防给水灭火系统为室内外消火栓给水系统、自动喷水灭火系统。

3.3.1室内消火栓系统压力设计

消火栓给水系统所需要的设计压力，宜按照下式进行计算：

(1)

式中，P为消火栓给水系统所需的设计压力(MPa)；Pi为管道沿程水头损失(MPa)；Pj为管道局部水头损失(MPa)；k为安全系数，可取1.2～1.4；H为最低有效水位至最不利水灭火设施的几何压差；P0为最不利点水灭火设施所需设计压力(MPa)。

3.3.2自动喷水灭火系统压力设计

自动喷水灭火系统所需的设计压力，宜按下式计算：

(2)

式中，P为自动喷水系统的设计压力(MPa)；∑h为管道沿程和局部水头损失的累计值，湿式报警阀取值0.04 MPa或按检测数据确定，水流指示器取值0.02 MPa，雨淋阀取值0.07 MPa；P0为最不利点处喷头的工作压力(MPa)；Z为最不利点喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高差，当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时，Z应取负值(MPa)[7]。

经计算，工程中自动喷水灭火系统所需静压为1.016 MPa，消火栓系统所需静压力为1.021 MPa。现场检测消防水塔最低有效水位相对压力为1.037 MPa。消防水塔作为消防水源向系统供水时，依靠重力自流即可满足自动喷水灭火系统、室内外消火栓给水系统压力要求。

4　结论

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》中关于消防水源的有关规定，本工程采用生活、消防合用水池作为消防水源，采用高位消防水塔作为高位消防水池，总体方案可行。同时建议做以下调整：一是加大生活、消防合用水池中保留的消防用水量，使之达到本工程中所需的全部消防用水量；二是将生活、消防合用水池和高位消防水塔分别分格设置，使每格消防水池设置独立的出水管和满足最低有效水位的连通管且连通管的管径应能满足消防给水设计流量的要求。

[1] 王静萱.大空间建筑消防给水系统的优化研究[J].武警学院学报,2014,30(10)：53-54.

[2] 中国中元国际工程公司.消防给水及消火栓系统技术规范:GB 50974—2014[S].北京：中国计划出版社,2014.

[3] 刘英兰.高层建筑消防给水设计之我见[J].中国新技术新产品，2008(11下):52.

[4] 杨琦华.高层建筑消防给水系统可靠性的研究[J].消防科学与技术,2001,19(5)：25-27.

[5] 谢光喆,吴成龙.某超高层建筑消防水系统设计探讨[J].武警学院学报,2015,31(10)：49-53.

[6] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施：给水排水[M].2009年版.北京：中国计划出版社，2013.

[7] 中华人民共和国公安部.自动喷水灭火系统设计规范:GB 50084—2001[S].2005年版.北京：中国计划出版社,2005.

(责任编辑、校对李蕾)

A Discussion on the Design of Fire Protection Water Supply for a Class C Factory Building

LV Yujie

(QingdaoMunicipalFireBrigade,ShandongProvince266071,China)

The design of fire protection water supply is the key to a building fire design. With the design code on fire protection water supply and hydrant systems revised, the code has changed a little bit, hence some problems. It is important to balance the investment and the safety thereof. This paper analyzes the design of the fire protection water supply accordingly.

fire protection water supply; fire reservoir; gravity fire reservoir; fire water

2016-01-06

吕玉洁(1983—)，女，山东胶州人，工程师。

TU998.1

A

1008-2077(2016)04-0060-04