区域消防给水系统

区域消防给水系统（共10篇）

区域消防给水系统 篇1

摘要：为研究在同一时间内发生火灾为2次的情况下,超高层建筑群采用区域集中消防给水系统的可行性,搭建了系统模拟试验平台,从消防控制室、消防给水以及消防泵联动巡检等方面分别开展试验研究,提出了系统联动控制技术要求,以确保系统的消防安全水平不低于独立消防给水系统。

关键词：区域集中消防给水系统,消火栓系统,自动喷水灭火系统,消防水泵,联动控制

近年来,我国高层建筑群的建设得到了迅猛发展,这些建筑群体规模大、容积率高,如天津滨海新区于家堡金融服务区,其起步区包含6个超高层建筑以及配套的能源站、地下车库等,涉及建筑面积118万m2,其中最高建筑高度约为250 m。这些建筑群体大多由统一的开发公司开发建设,能通盘规划考虑,在后期运营管理上也有很大的优势。因此,对于这类群体建筑消防给水系统的总体规划,越来越多地考虑到统一性、整体性和经济性,一些设计单位拟采用区域集中消防给水系统。

区域集中消防给水系统(以下简称“系统”)具有管理方便、投资少、减少水资源浪费和水体污染等优点,但也存在联动控制复杂、供水可靠度低等缺点。目前,该系统在我国多层建筑群应用较为普及,在系统设置方面均是按照同一时间内火灾次数为1次考虑,但当高层建筑甚至是超高层建筑群采用该系统,且按同一时间内火灾为2次考虑时,设计经验还较少。

1存在的主要问题

我国现行国家标准尚未详细规定该系统的设置要求。如GB 50016-2006 《建筑设计防火规范》中仅规定了城市、居住区同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量。GB 50045-95(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》规定,同一时间内只考虑一次火灾的高层建筑群,可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱等,但并未详细规定系统设置要求。因此,系统设计时涉及到的主要问题有:各级消防泵控制的逻辑关系、消防报警及自动联动控制系统对消防泵自动控制的接口处理、远距离传输下消防报警系统控制的可靠性等。

为研究在同一时间内发生火灾为2次的情况下,超高层建筑群采用该系统的可行性,按照缩尺比例搭建了系统模拟试验平台,从消防控制室、消防给水以及消防泵联动巡检等方面提出了系统试验大纲,并分别对每一项开展试验研究。

2试验平台的搭建

试验选址在天津市津滨科技工业园某厂房,在该厂房内搭建了系统模拟试验平台,该试验平台由消防水池(箱)、消防泵、系统供水管网、火灾报警控制器等组成,如图1所示。

高层建筑群采用该系统时,各单体的低区消防用水通常由设在区域消防水泵房内的低区消防泵直接供给,高区消防用水通常由设在区域消防水泵房内的高区消防转输泵送至各单体的消防转输水箱后,再由设在各单体的高区消防泵供给。系统主要部件布置如下。

(1)消防水池(箱):

3套,分别用于模拟2个单体的消防转输水箱和区域集中消防水池。

(2)消防泵:

10台,模拟低区消防泵和高区消防转输泵各3台,2用1备;模拟2个单体高区消防泵各2台,1用1备。

(3)消防给水管网:

8套,分别用于模拟2个单体的高区、低区消火栓和自动喷水系统,每个系统各2套。

(4)火灾报警控制器:

3台,分别用于模拟2个单体和区域消防水泵房控制室以及消防水泵控制柜、水泵巡检柜等。

(5)喷头、感烟探测、感温探测、手动报警按钮、输入模块和输入/输出模块等若干。

为直观地反映各项试验的过程,还在区域消防水泵房控制室内设置1台集中报警主机及图形显示装置,并与各单体消防报警主机进行联网通信,将各单体消防控制室内区域报警主机的相关信息传递到此主机(信息显示可选择性设置),并通过CRT及相应软件转化为通用数据文件实时输出。

3试验过程

在开展试验前,从消防控制室功能、消火栓系统功能、自动喷水系统功能以及消防泵巡检功能等方面提出了各项要求,以确保该系统的消防安全水平不低于独立消防给水系统。

3.1 试验步骤

以自动喷水系统功能试验为例,模拟单体1高区和单体2高区同时发生火灾时消防泵的联动情况,试验要求当各单体高区发生火灾,区域消防水泵房内的高区转输消防泵应能通过报警阀压力开关直接启动高区消防泵,并在30 s内启动区域消防泵房的高区转输消防泵。通过试验以验证能否满足此项要求。

试验步骤为:打开单体1的高区自动喷水系统放水阀,随后水流指示器动作、报警阀压力开关动作、高区转输水箱供水阀打开、高区消防泵动作,同时将动作信号反馈至单体消防控制室和区域消防水泵房控制室,随后,区域消防水泵房内1#高区消防转输泵启动,并将信号反馈至单体消防控制室和区域消防水泵房控制室,单体1试验流程结束。

在单体1试验各部件运行的同时,打开单体2的高区自动喷水系统放水阀,试验过程同单体1,直至区域消防水泵房内2#高区消防转输泵启动,并将信号反馈至单体消防控制室和区域消防水泵房控制室,整个联动试验结束。

3.2 试验结果及记录

试验结果显示,打开单体1高区自动喷水系统放水阀后,6 s时,单体1高区主泵启动;16 s时,区域消防水泵房内高区1#转输泵启动。单体1消防泵继续运行。58 s时,打开单体2高区自动喷水系统放水阀;62 s时,单体2高区主泵启动;78 s时,区域消防水泵房内2#高区转输泵启动,均满足要求。单体1和单体2模拟试验数据记录如表1和表2所示。

另外,还进行了消防控制室通信功能试验、单体消防控制室功能试验、水泵启动控制优先级试验、高低区消防给水系统联动模拟试验、消防泵巡检试验以及信号衰减试验等,以满足2次火灾情况下系统的可靠性。各项试验结果显示:消防控制室功能试验、消火栓系统功能试验、自动喷水系统功能试验和消防泵巡检试验等各项试验的技术指标均满足试验大纲的要求。

4结论及建议

结合试验过程中存在的问题,为确保发生火灾时各消防给水系统的可靠性,从消防控制室功能、自动喷水系统/消火栓系统功能以及消防泵巡检功能3个方面提出了系统设计时应满足的要求。

4.1 消防控制室功能要求

消防控制室是各单体消防设施和区域消防水泵房设备的主要消防联动场所,因此其主要功能要求如下。

(1)各单体内设置的消防控制室除了能自动/手动控制区域消防水泵房内的低区消防泵、高区消防转输泵和各单体高区消防泵,显示其运行状态外,还要能监测区域消防水泵房消防水池和其单体消防转输水箱的液位状态。

(2)区域消防水泵房控制室除了能自动/手动控制低区消防泵和高区转输消防泵的启停并显示其运行状态外,还要能显示各单体高区消防泵的运行状态和发生火灾的楼层位置。

(3)在—区域消防水泵房控制室的消防报警主机与各单体消防控制室消防报警主机之间需设置一套光纤网络通信系统,使单体消防控制室与区域消防水泵房控制建立双向消防专用电话系统专线通信联络。

4.2 消火栓/自动喷水系统功能要求

(1)当各单体低区发生火灾时,区域消防水泵房低区消防泵要能通过各单体消火栓直接启泵按钮/自动喷水系统报警阀压力开关直接启动,或通过各单体消防控制室手动/自动直接启动。

(2)当各单体高区发生火灾时,各单体高区消防泵应能通过各单体消火栓直接启泵按钮或自动喷水系统报警阀压力开关直接启动,并在30 s内启动区域消防水泵房高区消防转输泵,或通过各单体消防控制室手动/自动直接启动。

除此之外,自动喷水系统的水流指示器、报警阀、安全信号阀的工作状态还要能在区域消防水泵房控制室和单体消防控制室内显示。

4.3 消防泵联动巡检功能要求

各单体高区消防泵巡检功能主要由单体消防控制室实现,区域消防水泵房消防泵的巡检功能由区域消防水泵房控制室实现,并由区域消防水泵房控制室实现联动巡检功能。

考虑到各单体消防控制室与区域消防水泵房控制室联动控制技术相关产品的兼容性,建议各单体消防报警主机和相关的消防控制柜采用同一品牌的产品。在系统维护管理方面,建议在系统投入运行后,建设单位应对该系统进行统一管理,并建立值班、巡查、检测、维修、保养等相关制度,以确保消防设施的正常运行。

参考文献

[1]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].

[2]GB50045-95(2005年版),高层民用建筑设计防火规范[S].

[3]GB25506-2012,消防控制室通用技术要求[S].

[4]张元祥,于振军.建筑消防给水设计中几个问题探讨[J].消防科学与技术,2000,19(4):29.

[5]祁祖兴.消防给水设施建设及理论探讨[J].消防科学与技术,2009,28(5):336-338.

区域消防给水系统 篇2

1消防给水系统的分类与分区

项目采用超限高层建筑中广泛采用的中间水箱转输的水泵串联临时高压供水系统，分1、2二个区。1区分低区和高区，1区供地下室至26层，其中低区供地下室至15层，高区供16~26层，低区和高区采用减压阀进行减压分区。1区消防水泵和2区转输水泵设于地下室一层水泵房内，从消防水池吸水。2区供27~49层，2区消防水泵和中间转输水箱设于31层泵房内，转输水箱同时起着2区消防水泵的吸水池和1区消防给水屋顶水箱的作用,其储水有效容积按15~30min消防设计水量经计算确定,并不宜小于60m3。2区高位水箱设于48层，水箱有效容积为18m3。

高层建筑消防给水系统研究 篇3

摘要：高层建筑工程结构更为复杂，具有空间跨度大、功能复杂特点，这样就决定了其一旦发生火灾扑救难度大，后果影响严重。基于此在工程建设时，就需要重点做好消防给水系统设计和施工，确保其基础功能可以有效发挥，提高建筑工程消防可靠性能。本文就高层建筑消防给水系统施工进行了简要分析。

关键词：高层建筑；消防给水；消防施工

高层民用建筑工程由于火灾蔓延迅速，扑救难度大火灾隐患多，事故后严重等原因，因而有较大的危险性，必须设置有效的灭火系统。水作为火灾扑救过程中的主要灭火剂，其供应量的多少直接影响灭火成效，而消防给水是灭火系统的心脏，只有心脏安全可靠水灭火系统才能可靠。因此为提高建筑工程运营安全性，需要重点做好消防系统研究，必须设置性能良好的消防给水设施。在对消防给水系统施工前，应分析系统施工要点，并采取措施进行优化，提高工程施工质量。

一、高层建筑消防给水系统分析

1.室外消防给水系统

室外消火栓给水系统是城镇、居住区、建构筑物最基本的消防设置，其主要作用是供给室内外消防设备用水的水源。消防用水可由城市给水管网天然水源或消防水池供给，利用天然水源时，其保证率不应小于97%，且应设置可靠的取水设施]。

2.室内消防系统

消防栓系统是消防队员和建筑物内人员进行灭火的重要消防设施，与其他自动灭火系统相比，虽然它不能自动进行灭火，但是系统设计简单，且施工成本低，仍然是高层建筑灭火系统中承担主要任务，是高层民用建筑最基本的灭火设备。系统组成主要由消防泵房、消防给水管网、消火栓设备以及报警控制设备等。

3.自动喷水灭火系统

自动喷水灭火极系统在高层建筑消防系统中应用最为广泛，在发生火灾后，系统检测到火灾信号后自动喷水灭火，同时发出报警信号，在火灾扑救前期具有重要意义。系统主要包括洒水喷头、报警阀组、水流报警装置等组件，以及管道供水设施和火灾探测器等组成。此种灭火系统实施效率高，适合应用于人员集中、疏散困难且自主逃生困难的高层建筑工程。

二、高层建筑消防给水系统施工常见问题与处理措施

1.消防给水管网问题

1.1管网试压冲洗严密性试验

消防给水管网施工完成后，未按照专业规范要求进行强度试验.冲洗和严密性试验，便直接投入到实际应用中，并不能保证施工质量。对于消防给水管道，在施工完成后首先需要进行强度试验，对系统管网的整体结构，所有接口管道支吊架基础支墩等进行超负荷试验。压力管道水压强度试验的试验压力应严格按照《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014 12.4.2执行。管网冲洗应在试压合格后分段进行冲洗顺序应先室外，后室内；先地下后地上：室内部分的冲洗应按给水干管，水平管和立管的顺序进行。强度试验和冲洗宜用生活用水，不得采用海水或有腐蚀性的水。水压严密性试验应在水压强度试验和管网冲洗合格后进行，试验压力应为工作压力，稳压24h应无泄漏为合格。在管网施工完好进行上述试验操作需严格按照规范要求顺序进行，否则达不到所要求的效果。

1.2管材质量

所选管材是否合格也是影响消防给水系统运行效率的重要因素，部分工程选用塑料消防管施工，或者是选择塑料给水管与消防给水管连接，如果建筑工程内发生火灾，塑料管道受热后强度会下降，很容易被损坏产生泄漏，进而不能满足消防系统给水压力与流量需求，达不到消防用水要求。因此在施工前，需要结合工程建设实际需求来选择合适的给水管道，保证所选管材受火灾影响小，提高消防给水系统性能，一般室内消防管道使用镀锌钢管或无缝钢管。

2.消防给水系统水锤问题

高层建筑工程消防給水系统在运行时，受水压迭加影响管道内会出现水锤现象，水流在消防管道内流动速度快，存在较大的惯性，如果在运行过程中突然停泵或者关阀，管道内水流动能发生巨大变化，便会导致管道内部压力发生大幅度波动。通过分析可以确定，给水管水流速度、管材与管道长度均是影响水锤问题的主要因素，导致管道破裂，降低系统给水效果。为减少此类问题的发生，可以采取如下措施：A；在管道上安装压力安全阀，在压力一定情况下，可以自动打开放水对管道内压力进行调节。B；在消防水泵出水管上安装水锤消除器。C；适当缩短管线长度，不但可以缩短水流传播周期，同时也可以提高管道刚性。在消防施工时必须考虑水锤的影响，严格按设计图纸进行施工。

3.消防栓压力分布不当

部分高层建筑工程，内部空间面积大，且结构设计复杂程度高，在进行消防栓设计施工时，忽略了各不利因素对消火栓水压的啊哟球。另外，采取暗敷施工技术，将消防栓箱洞口设置在将墙砖内，上部未设置过梁，在受到荷载作用时，会导致箱体变形，而影响箱门的正常启闭。对于消防栓的施工，部分施工人员技术实施规范性差，随意更改消防栓箱底预留孔位置，使得栓口出水方向与消防栓墙面夹角变动，不能维持90°，造成水带弯折影响出水量。为提高其消防性能，在施工时要保证最不利点消防栓水压要求外，还应考虑次不利点消防栓水压要求，提高消防给水系统运行可靠性。另外，在对消防栓箱进行安装时，要严格按照设计方案来进行，严禁随意更改预留孔洞位置，保证预留孔位置与栓口位置合适。且消防栓箱顶要设置过梁，减少荷载的影响。

结束语

消防给水系统是保证高层建筑工程后期运行安全性的重要因素，为保证建筑发生火灾后，能够有效进行扑救，需要重点分析给水系统施工存在的问题，并结合发生原因，选择有效措施进行处理，提高系统施工综合效果，充分保证消防给水系统的安全可靠性。

参考文献：

[1] 韩秀玲.高层建筑消防给水系统探讨[J].煤，2010，03：63-65.

[2] 孟冬花.高层建筑消防给水系统应用技术[D].郑州大学，2012.

上接第435页

四、水力平衡调试实例

以下是一栋住宅小区供暖系统的水力平衡调试实例。总计30层，1-17层为低区供暖，18-30层为高区供暖。以下以高区供暖水力平衡调试为例，高区共有八个立管，立管编号为I、Ⅱ、Ⅲ、IV、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ。高区主立管上水力平衡阀编号为G1～G8。立管I从18到30层的水力平衡阀分别V18，V19，V20……V30。调试步骤如下：（1）对比图1中的并联阀组V1～V3对V18～V30进行水力平衡调节。（2）根据步骤（1）的高区，对其余的立管Ⅱ、Ⅲ、IV……Ⅷ上的并联阀组分别进行调节，以使每个垂直管道平行阀水力平衡阀的流量系数相等。（3）对立管水力平衡调节阀组G1～G8进行调节，使G1～G8流量系数相等。（4）调节系统主阀，使其实际的流量等于设计流量。此时，对高区其余立管阀组进行调节。（5）检查调试结果：a.对立管阀组平行阀水力平衡调节。b.对立管阀组进行水力平衡调节的校验。

五、结束语

通过上面的讨论，我们可以得出如下结论，在暖通空调水系统中，水力平衡阀正确的安装和系统的正确校准方法，可以大大提高系统的水力特性，使系统接近或达到水力平衡，为系统的正常运行提供保障，同时节约能源，使系统经济高效运行。

参考文献：

[1] 潘亚长.浅谈暖通空调水系统水力平衡调节[J].工程技术，2009（04）

区域消防给水系统 篇4

关键词：超高层建筑,消防给水,区域供水

1 工程概况

南京金融城位于河西CBD中央商务区, 建筑用地面积7.9万m2, 总建筑面积7.4万m2, 地下4层, 主要功能为汽车库, 地上为10栋建筑高度超过100 m的高层建筑, 主要功能为金融机构总部办公用房, 包括银行、保险公司、服务供应商等。

金融城整个用地范围被穿越的河道和地铁线分成了3个地块, 10栋高层建筑分布其中:I号地块有2栋 (1#、2#楼) ;II号地块有5栋 (3#、4#、8#、9#、10#楼) ;III号地块有3栋 (5#、6#、7#楼) 。10栋建筑建筑层数和高度从高到低依次为:2#、4#、6#楼45层, 建筑高度199.50m;9#楼37层, 建筑高度161.72m;8#、10#楼33层, 建筑高度144.92m;1#、3#、5#楼33层, 建筑高度144.75m;7#楼30层, 建筑高度132.7m。每个地块内均有2栋或3栋建筑相互邻近且有1栋最高的建筑, 如图1所示。

2 超高层建筑消防给水设计方式

超高层建筑消防给水设计, 必须考虑消防给水系统的竖向分区和消防供水方式。消防给水系统竖向分区只要按照消防设计规范中的规定采用即可, 竖向分区消火栓系统不大于1.0 MPa、喷淋系统不大于1.2 MPa。消防供水方式则可以选择临时高压系统或常高压系统。

2.1 临时高压消防给水系统

临时高压消防给水系统, 灭火时必须启动消防泵增压供水, 系统可靠性主要取决于各消防主泵的正常启动运行。临时高压系统是目前最常用的消防给水方式。

该工程1 0栋建筑的高度均超过120m, 按相关规范, 采用临时高压系统时必须设置上下二级消防主泵串连供水, 在每栋建筑的中部均应设置中间消防转输水泵房, 地下消防泵和中间消防转输泵串连工作, 属于二级消防泵串连的临时高压系统。

室内各消防给水系统 (消火栓、喷淋和大空间水炮等) 的上下级消防泵都应当独立分开设置, 即使按照消防泵设置数量最少的区域供水方式:设置一组地下消防主泵同时服务2~5栋建筑, 该工程消防主泵的总数也将达到70台。此外, 区域供水泵的下级主泵 (地下消防泵) 同时与最多5栋建筑的上级主泵 (中间消防转输泵) 联动运行时, 对上下级消防泵的联动控制有较高的要求, 消防泵控制系统必然是很复杂的, 建筑顶部楼层的消防供水安全性完全取决于二级消防泵能否同时正常运行, 对于消防立足自救的超高层建筑而言更加明显, 面临系统可靠性的问题;同时需要较大的楼层机房面积、消防配电容量、消防给水系统需要通行的室内空间等。

因此, 临时高压系统存在设备多、控制复杂、可靠性保障要求高等特点。

2.2 常高压和临时高压相结合的区域消防给水系统

常高压与临时高压相结合的区域消防给水系统是将两种给水系统相结合的一种新型消防给水方式, 即在超高层建筑群中最高建筑屋顶设置高位消防水池, 容量应满足火灾延续时间内最大一栋建筑室内全部消防用水量的要求。最高建筑和临近高度较低其他建筑从某一楼层高度以下的所有楼层, 完全依靠屋顶消防水池的重力自流或通过减压水箱后直接供给。其他较高楼层能够利用屋顶消防水池的高度自动充满高区各消防系统给水管网, 此时只要设置一级消防泵组, 而且高区消防泵的扬程不需要太高, 就能满足顶部楼层的消防给水要求。属于一级消防泵的临时高压系统, 相比二级消防泵串连的临时高压系统, 该系统需要较少的消防泵、较低的消防配电容量、控制简单、可靠性高。这种方式即解决了常高压消防给水系统供水可靠性不稳定、消防设备多、控制系统复杂的问题, 又解决定了常高压消防给水系统高位水池的设置位置要求高、管路距离长、施工难度大等问题。

该项目均为超高层建筑, 具有设置常高压消防给水系统的基本条件:即具有足够高度的屋面, 超高层建筑的结构特性也允许屋顶可以设置大容量的屋顶消防水池。

最高建筑屋顶设置重力自流的消防水池, 有效容积满足3h火灾延续时间内同时使用的所有室内消防给水系统总用水量 (620m3) , 整栋建筑室内消防的水量全部由屋顶消防水池提供。最高建筑从某一楼层高度以下的所有楼层, 完全依靠屋顶消防水池的高度实现常高压供水, 最高建筑的屋顶消防水池也可以服务临近高度较低的其他建筑, 形成高层建筑群的区域常高压供水系统, 系统简单、安全可靠。

常高压和临时高压相结合的室内消防给水系统的组成:地下消防水池泵房、中间消防转输水箱泵房、屋顶重力自流消防水池、重力自流中间消防减压水箱、高区消防泵房、各消防给水系统 (消火栓、喷淋和大空间智能水炮) 管网和配套设施, 采用该供水方式, 该项目消防主泵的总数减少到57台。

因此, 采用以常高压给水系统为主、以临时高压给水系统为辅的区域消防给水方式, 总体具有安全可靠性高、简化消防控制系统、节省机房面积等显著优点。

3 金融城消防给水系统设计

3.1 需要设置的消防给水系统种类

需要设置的消防给水系统种类包括消火栓消防给水系统、自动喷水灭火系统、大空间智能型主动灭火系统和细水雾灭火系统。

3.2 火灾次数和地下消防水池泵房数量

金融城总建筑面积较大, 按相关要求同一时间内的火灾次数应不小于2次。应分区域单独设计消防给水。综合I、II、III号3个地块的总平面等建筑条件, 确定在3个地块内共设置3个地下消防水池、泵房, 即每个地块设置1个地下消防水池、泵房。1个区域地下消防水池泵房可以同时服务2栋至5栋高层建筑。

3.3 消防水源和室外消防给水系统

消防水源采用市政自来水, 有2路DN300市政进水管分别从雨润大街与江东中路口、雨润大街与庐山路口接入基地。接入的2路DN300市政进水管, 在基地内部每栋高层建筑周边组成了室外生活消防合用供水环状管网。市政进水管最低水压0.25MPa, 任何1路DN300进水管均能满足室外消防设计流量30L/s的要求。

室外消火栓布置间距不大于100 m, 在消防水泵接合器15~40m距离内, 均设置有1~2个室外消火栓, 基地内总共设置了28个室外地上式消火栓。

3.4 室内消防给水系统

该工程采用常高压为主和临时高压相结合的区域, 除了在6栋最高建筑的顶部楼层采用临时高压消防给水系统外, 全部建筑均采用区域常高压消防给水系统, I号地块消防给水系统示意图, 见图2所示。

按照火灾次数应不小于2次的设计要求, 在3个地块内各地块均设置1套独立运行的室内常高压消防给水系统, 设3个地下消防水池泵房。考虑到II号地块内建筑多达5栋, 且最高建筑不在总平面的中部, 仅设1处屋顶消防水池存在负担建筑数量太多、供水较远、不够安全合理等问题。所以, 确定在9#楼增设屋顶消防水池, 最终共有4栋 (3栋最高、1栋次高) 建筑的屋顶设置了屋顶消防水池, 分别为2#、4#、6#、9#楼。屋顶消防水池有效容积, 满足火灾延续时间内室内全部消防设计用水总量, 屋顶消防水池的消防出水总管, 重力供水至本栋建筑和相邻的1~2栋建筑。屋顶消防水池分成2格, 每格消防水池分别接出1根DN250消防出水总管, 满足室内全部消防用水, 见表1所示。

4 金融城消防给水系统设计主要技术参数

4.1 常高压消防给水系统的主要流程

地下消防水池→地下消防泵→中间消防转输水箱→中间消防转输泵→屋顶消防水池→中区消防给水系统→减压水箱→低区消防给水系统。

4.2 临时高压消防给水系统的主要流程和管理

(仅2#、4#、6#、8#、9#、10#楼建筑顶部采用)

地下消防水池→地下消防泵→中间消防转输水箱→中间消防转输泵→屋顶消防水池→高区消防泵→高区消防给水系统

4.3 消防水池、水箱

(1) 地下2层消防转输水池有效容积300m3, 满足1h内全部室内消防用水量要求。

(2) 中间消防转输水箱、减压水箱有效容积30m3, 满足室内消防竖向分区供水的要求。

(3) 屋顶消防水池有效容积620m3, 满足火灾3h火灾延续时间内全部室内消防用水量要求。

(4) 9#楼屋顶消防水池供水至8#、10#楼时, 8#、10#楼顶部楼层 (消防供水高区) 需设置高区消防水泵, 因此在8#、10#楼分别设置了1个屋顶消防转输水箱, 有效容积比减压水箱加大一倍, 达到60m3。

4.4 消防泵房、消防泵

(1) 地下消防泵房共3个, 分别设置在1#、3#、5#塔楼附近的地下2层, 并与地下消防转输水池相邻。地下消防泵总设计流量满足全部室内消防给水系统要求, 并由对应中间消防转输水箱内的水位信号自动控制启停。

(2) 中间消防转输泵房共4个, 分别设置在2#、4#、6#、9#楼的避难设备层 (24层) , 并与中间消防转输水箱相邻。中间消防转输泵总设计流量满足全部室内消防给水系统要求, 并由对应屋顶消防水池内的水位信号自动控制启停。

(3) 高区消防泵房共6个, 分别设置在2#、4#、6#、8#、9#、10#楼屋顶层, 且均位于屋顶消防水池 (水箱) 相邻或在其下部, 高区消火栓、喷淋和水炮消防给水系统, 均分别设置了1套消防稳压泵气压罐给水设备。

4.5 室内消防给水系统竖向分区和减压措施

室内消火栓和喷淋给水系统最高静压力分别不大于1.0 MPa和1.2 MPa, 竖向划分为4个区。

(1) 重力供水至设置屋顶水池的本栋建筑。采用设置中间减压水箱和静压减压阀相结合的减压方式, 中间减压水箱设置在建筑中部的避难设备层内。

减压水箱具有减压稳定、简单和可靠的特点, 有条件时应尽量采用。

(2) 重力供水至临近的建筑。屋顶水池供水主管供水至临近建筑, 设计时将U型底部的横管尽量敷设在建筑之间裙房的顶部, 以最大程度地降低供水主管底部承受的水压。在消防重力供水主管上多处增设静压减压阀。

各栋建筑消防重力供水主管, 减压前后压力变化情况如下:

(1) 2#楼、4#楼最大压力 (4层顶部) 由1.80 MPa降低到1.68 MPa。

(2) 6#楼最大压力 (地下1层顶部) 由2.0 MPa降低到1.72 MPa。

(3) 9#楼最大压力 (地下1层顶部) 1.70 MPa, 消防重力供水主管的最大压力均在1.70 MPa左右。

4.6 消防水泵接合器设置

(1) 高区消防系统, 水泵接合器设置在地下消防泵出水管上。

(2) 低区消防系统, 水泵接合器分别设置在低区消火栓和低区喷淋系统上。

4.7 管材、阀门和配件的选用

对于常高压消防供水系统, 重力供水主管的可靠性十分重要, 提高安全可靠性的主要措施:除了采用双管环状供水、足够大的管径外, 选用高耐压等级的管材和接口, 以及高耐压等级的阀门和配件。

因此, 对于工作压力超过1.20 MPa的DN250消防给水主管, 均要求采用无缝钢管热镀锌, 法兰连接 (采用二次镀锌) , 阀门及管配件公称压力不小于2.50 MPa。

5 结语

随着城市的不断发展和建筑技术的不断提高, 超过100m高度的高层建筑或高层建筑群也将日益增多, 采用常高压为主并与临时高压相结合的区域消防给水系统, 较大程度地简化了室内消防给水系统。屋顶消防水池、地下消防水池、满足全部室内消防设计用水量的消防转输供水等设施也将会在实际工程中得到更多的应用。

参考文献

[1]GB 50045-95 (2005年) , 高层民用建筑设计防火规范[S].

[2]GB 50084-2001 (2005) , 自动喷水灭火系统设计规范[S].

[3]祁祖兴.消防给水设施建设及理论探讨[J].消防科学与技术, 2009, 28 (5) :336-338.

[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, 20 (5) :25-27+2.

[5]王娟, 韦俊永, 王万锡.高层民用建筑消防给水设计的若干问题探讨[J].建材技术与应用, 2007, (10) :28-29.

[6]雷志明.高层建筑消防给水方式的类型及选择[J].给水排水, 2001, 27 (1) :58-62.

[7]陈秀娟.超高层建筑消防给水系统的的组成与给水方式[J].中国水运 (下半月) , 2012, (1) :253-254.

区域消防给水系统 篇5

建筑消防给水系统验收中常见的问题及分析

建筑消防给水系统因对扑灭初期火灾的.成功率高而得到广泛应用,但是,一些单位或业主对消防安全仍抱侥幸心理,在建筑消防给水系统施工中偷工减料,擅自降低消防技术标准,以求达到节约成本之目的,致使留下先天性火灾隐患.文章就建筑消防给水系统验收中常见的问题进行剖析,并就这些问题存在危害性及解决的方法进行了阐述.

作 者：黄俊  作者单位：贵港市公安消防支队,广西,贵港,537100 刊 名：广西教育学院学报 英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI COLLEGE OF EDUCATION 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：X948 关键词：建筑消防给水系统   消防验收   消防水泵  

区域消防给水系统 篇6

为了有效地扑灭各类型火灾,火场周边必须能够提供足够的消防水量。除非火灾能够用消防队水罐车供应的水量扑灭,否则需要一套外部给水系统继续参与灭火。从统计数据可以看出,一些包含重大危险源的区域发生火灾后,所造成的损失比一般区域要大得多。因此,包含重大危险源的区域由于其风险等级的特殊性,其消防灭火需求问题就尤为重要。我国危险源辨识目前依据的标准是《重大危险源辨识》(GB18218-2000)。标准中规定当辨识单元内存在的危险物质的数量等于或超过上述标准中的规定的临界量时,该单元即被定为重大危险源。单元内存在危险物质的数量是否超过临界值的辨识需根据处理物质种类的多少区分为两种情况:单元内存在的危险物质为单一品种,则物质的数量即为单元内危险物质的总量;若等于或超过相应的临界量,则定为重大危险源。单元内存在的危险物质为多品种时,若满足式(1)时,则定为重大危险源:

式中:qn为每种危险物质实际存在的量;Qn为与各危险物质相对应的生产场所或存储区的临界量。

因此,包含重大危险源的区域消防给水系统的完善与否,直接影响火灾扑救的效果。据统计,有效扑救火灾的案例中,93%的火场消防给水条件较好;而扑救火灾不利的案例中,81.5%的火场缺乏消防用水。由此看来,消防给水系统规划问题是有效扑救区域火灾,减小火灾风险的关键。区域消防给水系统规划是一个十分复杂的问题,这是因为区域各个单元在灭火过程中需要的水量水压等参数都是各不相同的。重大危险源发生火灾时,由于不确定、不稳定因素较多,其火灾的产生原因、火灾的燃烧性质以及火灾的规模都是不确定的,因此只有在区域的整个规划中考虑这种不确定因素,只有通过合理优化才能够达到消防灭火的可靠性要求。

2 包含重大危险源区域消防给水量规划设计标准

确定火灾在特定情况下多少水是足量的,它是消防给水规划的基础。目前规划设计主要是以区域有代表性的单体建、构筑物所需的消防用水量确定。由于单体建、构筑物的结构、用途、规模、火灾荷载密度、可燃物的分布、环境气候、温度、建筑消防设施和火灾持续时间等不同,所有的建筑火灾基本上是不同的。因此,对于单体建、构筑物的消防用水量,应根据这些因素综合确定。

目前《建筑设计防火规范》规定,一般典型单体建筑物一次火灾的消防水流量:大型商场一次火灾的消防水流量上限指标为200 L/s;火灾荷载大于50 kg/m2的大型文化娱乐场所,其消防水流量为80 ～100 L/s;火灾荷载小于50 kg/m2的宾馆、饭店、医院、影剧院、学校教学楼与通廊式宿舍等人员聚集的场所,消防水流量为60 ～80 L/s;单元式居民住宅的消防水流量为20～30 L/s。上述商场、宾馆、饭店等场所的指标是基于目前一些较大型的建筑物得出的,计算方法也是参考国外的模型,所以也难以做到适合所有区域。对于消防灭火用水量的估算很少有公开发表的文献介绍其估算的方法模型。当前国际上对消防一次用水量的估算主要采用以下五种方法:

(1) 加拿大的国家安全部门(Insurance Services Office)对消防用水量的计算方法,见式(2)。

Wflow=(Ci)(Oi)(X+P)i (2)

式中:Wflow为建筑消防用水量; C为建筑物结构情况;O为建筑占用情况;X为毗邻建筑情况;P为建筑物内部通道情况。

计算公式没有考虑危险品的含量,所以不能计算像储油罐等重大危险源的一次火灾用水量。

(2)Iowa州立大学开发的计算方法。 根据研究,灭火所需水量等于建筑物内空间的体积除以1.5。如果灭火所需水量在30 s内引入燃烧区,可利用式(3)计算消防用水量。

Wflow=V/0.75 (3)

式中:V为建筑物内空间的体积。

因为式(3)是以一般纤维质燃料作基础,所以不适合于能量释放高于纤维的工业设备燃料等其他危险源的火灾,更不适合重大危险源火灾用水量的计算。

(3)Lllinois技术研究院开发的方法。 该方法是在研究院在芝加哥的134起火灾调查分析的基础上开发出的,用于估算有人居住的住宅灭火用水需要的水流量,见式(4)。

Wflow=0.039 5A2+20.38A (4)

用于估算无人居住住宅灭火用水的水流量,见公式(5)。

Wflow=-5.7×10-3A2+17.12A (5)

式中:A为火灾面积。

这种计算方法完全是以经验数据为基础。对于像重大危险源这样的不确定因素较多的火灾或火灾详情难以掌握的火灾,这样的处理是无法确定其消防用水量的。

(4)New Zealand火灾工程设计中心开发的方法。 首先假设完全吸收燃烧产生的热量的水流量,是这种计算方法的基础,见式(6)。

Wflow=Qf/ηabQw (6)

式中:Qf为火灾燃烧的热释放率;ηab为有效冷却系数;Qw为理论水吸热速率。

因为没有考虑到水汽化时蒸汽的雾化效应(窒息),因此该计算方法趋于保守。

(5)Ontario省建筑消防给水设计指导方法。 该指导方法来自于一部制定消防合理供水法规的指南,对早期火灾中保护财产安全所需水量进行估算,其计算表达式见式(7)。

Wflow=KVStot (7)

式中:K为供水系数;Stot为各空间系数总和。

对于上述方法,方法2和方法4主要基于第一定律;其他三种方法主要基于经验数据。方法1和方法5需要考虑各种因素才能完成对用水量的估算,其背后隐含的理论还不是十分明确。方法3是一种基于芝加哥地区的134起火灾数据得出的经验关联式,为了使这种方法具有普遍适用性,需要更多的火灾数据统计支持。方法2没有考虑不同的危险具有不同的火灾特性,而且同一种危险源在不同的火灾情况下其燃烧特性也不同,并且模型中没有考虑所有的灭火机理。更重要的是,现行的参考方法仅仅考虑扑灭火灾需要的用水量,而这种考虑对于重大危险源的火灾会得出不切实际的结论,因为在重大危险源发生火灾时,灭火往往是不可能的,更多的是考虑其火灾蔓延的压制。笔者用这五种方法对不同尺寸的居民住宅区、办公室、货栈和重大危险源的灭火用水量进行了估算,见图1所示。从图中可以看出,不同的方法得出的结果各不相同,存在较大偏差。一些方法只对一种类型、一定尺寸的火灾用水量的估算有效。

为了确定重大危险源消防灭火用水量三角模糊函数的规划标准,利用模拟的最常规的火灾情景来推算所需的一次用水量,而用模糊隶属函数来表示不同火灾情景下所需的用水量的不确定性。笔者对于危险源发生火灾时所需一次用水量的计算是以给水量所能平衡吸收的热释放率为基准的。对于一般危险源,可以参考相关的公式和标准进行计算,对于燃油储罐等大型危险源,笔者采用了数值模拟的方法计算其热释放率等系数,见图2所示,从而确定了所需用水量的依据标准。其计算见式(8)。

undefined (8)

式中:a为火灾发展系数;undefined为可燃物燃烧失重率,kg/s;Cp为比热容;ΔT为温升,K。

图3是笔者对某一个包含重大危险源的区域内各个危险源的消防用水量进行的估算。

在分析了各个危险源消防用水量后,由于不同的危险源有不同的消防用水要求,不同的火灾情况也有不同的灭火水量要求。因此危险源的消防用水量是一个不确定的数值。为了满足整个区域的消防给水系统的灭火需求,降低整个区域由于火灾所造成的各种损失,就需要用优化理论对消防给水系统进行整体规划,利用多目标模糊规划理论对消防给水系统进行优化。

3 应用多目标模糊优化理论建立区域消防给水规划模型

区域消防给水系统规划得是否可靠、是否合理、经济,都影响着整个区域消防规划的科学性。要规划设计整个区域的消防用水量,就是要以其作为优化的目标函数,采用适合的约束条件,从而建立起需要的优化模型。首先,根据区域给水管网的总体规划布置,将区域按一定规模划分为若干个功能区块,参考消防给水系统规范标准估算出每个功能区块的用水量,使得功能区块整体布局符合区域给水管网的梯级利用,这样有利于管路管径的设计。

划分好功能区块后,就需要对每个功能区块中的各种火灾危险源的用水量进行模糊分析,笔者将功能区块内的设施分为四种类型,其中,undefined、undefined、undefined分别为第一至第三种类型的消防用水量,为模糊量;wd为重大危险源消防用水量,为确定量,即非模糊量。

第一种类型是火灾发生频繁但是规模不大的单元式居民住宅,影响其消防用水量的主要因素是人口密度,而且这也是区域生活用水调度着重考虑的地方,所以其消防用水量可以充分利用生活用水的补充和协调作用,故其模糊隶属函数可以取得较小,可以用undefined来表示。式中: p为人口密度;f1(p)为消防用水量,可以选择式(2)～式(7)进行估算;λ1为用水量的模糊隶属度,表示不同情况下火灾的规模是不确定的,因此导致的灭火水量也是模糊不确定的。消防用水量与人口密度的函数预测关系见图4所示,用水量的模糊隶属度与火灾规模的关系见图5所示。

第二种类型是公共娱乐场所等,影响其消防用水量的主要因素是人口密度和建筑设施的规模;其关系可用undefined来表达。式中:s为单元的建筑规模。这样的函数能够很好地处理各种不同的单元设施,而不是单一地只用人口密度来规定。

第三种类型是大型商场和生产工厂等,影响消防用水量的主要参数是火灾载荷密度,以及周围设施的影响因素,其关系式为undefined。式中:d为危

险源的规模;i为重大危险源的风险等级。

第四种类型是重大危险源的消防用水量,也是消防规范中要着重考虑的。由于重大危险源一旦发生火灾,造成的损失将是巨大的,因此充足的消防用水量是降低火灾后果的有力保障,采用的数学模型把该设施的火灾场景发生概率为80%的火灾所需一次最大用水量作为重大危险源的消防用水量的设计标准,关系式为wd=f1(d,i),并且忽略不同火灾情景模糊性的不确定影响,以优先保障用水的供应。

总结上述各个单元的用水量函数,每个功能区块的消防总用水量(W)的目标函数可用式(9)表示。

undefined∑wn (9)

公式引入功能区域不同建筑类型的统计矩阵,即X=[x1,x2,…,xn],Y=[y1,y2,…,ym],Z=[z1,z2,…,zk],其中x,y,z分别为0或1,表示同一时刻功能区块可能发生火灾的起数;wn是给水系统以外的其他可利用消防水源。加压泵站设置的目标函数见式(10)。

F=minundefinedundefined (10)

式中:F为水流量与水力压头乘积的目标函数;wk为节点水流量;ΔHk为第k个消防给水管网节点出的压力与建筑火灾灭火所需要的消防水压之差;Rk为加压泵站的设置参数,当需要在节点设置加压泵站时Rk为1,否则为0;η表示水泵的计算效率。约束条件为:

(1)满足管网水力平衡方程,见式(11)。

g(H,w,a)=0 (11)

式中:H为节点压力向量;w为节点流量向量;a为管段比阻。

(2)满足节点供水需求,见式(12)。

Hmin≤Hi≤HmaxQmin≤Qi≤Qmax (12)

式中:Hi为泵站供水扬程;Qi为泵站供水流量。

(3)根据统计数据的分析可知,一般划分的功能区块发生1类火灾的起数不会超过5起,发生2类火灾的起数不会超过3起,发生3类火灾的起数不会超过2起,即

undefined

(4)满足《建筑设计防火规范》,即

20200

(5)满足消防规划建议值。 现行国家标准对于区域消防给水规划只是做了以下的要求:如果人口总数超过200万人或者重大危险源数量超过10个的区域:420≤W≤620;如果人口总数为100～200万人或者重大危险源数量超过8个的区域:340≤W≤520;如果人口总数为40～100万人或者重大危险源数量超过5个的区域:240≤W≤420;如果人口总数在40万人以内或者重大危险源数量超过2个的区域:W≥200,也就是至少满足一个重大危险源所需要的用水量。

4 算例分析

采用多目标模糊优化模型,笔者对包含重大危险源的某工业物流小区消防给水系统进行了规划分析。首先,将散货物流中心划分为以下功能区块:商贸区1 380 m2,煤炭作业区1 930 m2,焦炭作业区2 880 m2,矿石作业区1 200 m2,水煤浆作业区1 280 m2,洗精煤作业区570 m2,洗精炭作业区330 m2,原油作业区1 470 m2,成品油作业区860 m2,液化气作业区610 m2,其他化工产品作业区620 m2,其他散货作业区620 m2,储备油基地起步区2 550 m2,储备油基地远期发展区3 800 m2,远期预留发展区3 410 m2等。再根据前面建立的计算模型计算出各个功能区块所需消防用水量,并根据所需的一次用水量对整个区域的消防给水系统进行规划研究。其结果见表1。

5 结 论

笔者研究了多目标模糊优化方法在包含重大危险源区域的消防给水系统规划的应用问题。在区域消防给水系统规划中,由于规划计算的基础不同火灾情景所需一次消防用水量的值具有模糊性,这种模糊性导致了规划的复杂性。过高的规划用水量会降低经济性,过低的用水标准又不能保证其可靠性,特别是可能导致区域重大危险源发生火灾时由于水量不足,火势无法控制而造成巨大的损失。因此基于相关的消防用水量标准以及燃烧特性所决定的灭火所需用水量要求,建立了以经济性和可靠性为评价标准的、包含重大危险源区域的消防给水系统的多目标模糊规划模型,以多目标优化来代表其规划所考虑的多种因素,以模糊方法来描述危险源所需用水量的不确定性,并最后通过算例计算,验证了其优化模型的可行性及有效性。

摘要：研究了包含重大危险源的区域消防给水系统的规划问题。根据消防给水系统的相关标准和要求,基于包含重大危险源区域的风险布局特征,把区域划分为若干个功能区块,以重大危险源燃烧特性的不确定性建立了消防灭火用水量的模糊性,并考虑区域中存在的外部天然水源以及给水网络调度功能的补充作用,建立了消防给水量以及加压水泵的多目标函数,结合建筑物的类型、规模、人员密度、管网水力平衡等建立相关的约束条件,最终建立包含重大危险源的区域消防给水系统优化模型。

无负压给水设备用于消防给水系统 篇7

关键词：无负压给水设备,消防水池,消防给水系统,稳流补偿器

无负压给水设备在国内最初主要用于生活给水系统, 由于具有节能、节资、节地、节水、环保、安装快捷、运行可靠、维护管理方便等特点, 被越来越多的供水领域应用。笔者就无负压给水设备用于消防给水系统进行探讨。

1无负压给水设备用于消防给水系统的可行性

1.1 修建消防水池存在的问题

为防止和减少火灾危害, 保证人民的生命和财产安全, 消防给水系统是城镇规划和建筑设计必不可少的部分。《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2006) (以下简称“建规”) 规定:“符合下列规定之一时, 应设置消防水池: (1) 当生产、生活用水量达到最大时, 市政给水管道、进水管或天然水源不能满足室内外消防用水量; (2) 市政给水管道为枝状或只有1条进水管, 且室内外消防用水量之和大于25 L/s。”这一规定的目的是要保证在消防灭火时能提供足够的消防用水。

在不具备充沛的消防水量或供水安全性不高的情况下, 修建消防水池是必要的, 但是, 设置消防水池存在如下缺点:

(1) 占地面积大, 基建投资高, 施工周期长。

(2) 水泵扬程高, 能源浪费严重。 市政自来水进入消防水池中贮存, 其原有压力全部释放, 被浪费掉, 这对于储备数量庞大的消防用水来说, 所造成的能源浪费是巨大的。此外, 由于消防水泵须从水池中抽水, 所需的水泵扬程高、功率大, 设备一次性投资高。

(3) 二次污染严重, 并直接影响到消防设施的可靠性。 纯净的自来水放入消防水池长期不用, 往往会被污染, 直接威胁到消防设施的可靠运行, 影响消防设施的灭火效果和可靠性。对于生活、消防合用水池, 水质污染将威胁到人们的身体健康和生命安全。

(4) 消防水池的定期清洗不仅会造成大量的人力、物力和财力的浪费, 还会造成水资源的巨大浪费。

(5) 水池的“跑、冒、滴、漏、渗”等现象, 也会造成水资源的浪费。

(6) 有些人的消防意识淡薄, 一旦设备验收合格就万事大吉, 不注重日常的维修保养, 使消防设备形同虚设, 在需要灭火时不能发挥作用。

1.2 无负压给水设备用于消防给水系统的优势

随着城镇建设的发展, 供水设施逐步完善, 供水安全性大幅度提高, 市政停水的可能性越来越小。在国外, 20世纪80年代中期就开始逐步取消消防水池, 实行城市“直接给水方式”满足室内消防给水要求。在我国, 2000年后上海首次在符合消防给水要求的部分建筑消防设计中取消消防水池, 采用消防水泵从市政自来水管道直接抽水的方式。但采用消防水泵直接从市政自来水管网抽水将会造成市政自来水管网产生负压, 影响周边用户的正常用水, 易引起管网损坏;同时因为是强制抽水, 可能使市政自来水管网的水压猛降, 所形成的负压可能将管外的细菌或污物吸入管内, 污染饮用水水质。因此, 无负压给水方式用于消防是最佳选择。无负压给水设备自1998年推出至今, 已积累了丰富的生产经验和成熟的生产技术, 其供水可靠性已得到了社会认同。无负压给水技术应用于消防时, 由于具有设备定时巡检、管网过压保护和远程监控监测等保护功能而使消防给水系统的供水安全性更为可靠。因此, 消防给水系统在符合“建规”第8.6.1条的条件下, 使用无负压给水设备是完全可行的。

使用无负压给水设备时具有以下优势:

(1) 设备直接串接在市政自来水管网上, 不用修建消防水池, 节约了大量土地和建设资金。

(2) 可充分利用自来水管网水压, 降低水泵配套功率, 既节省设备的投资, 又节约电能, 降低噪音。

(3) 杜绝了消防水池的二次污染, 避免水质污染并堵塞灭火系统喷头和损坏报警阀密封性能, 从而提高灭火系统的可靠性。

(4) 设备始终处于有效运行状态, 保证供水的连续

性、稳定性和安全性。

(5) 设备全封闭运行, 杜绝了因设消防水池而造成的“跑、冒、滴、漏、渗”等水资源浪费。

(6) 设备智能化全自动控制, 灭火可靠性高, 管理维护方便。

(7) 设备具有定时自动无压巡检、管网过压保护等功能, 避免水泵锈死的可能性。

(8) 采用远程监控技术, 实现设备的远程监控、监测, 使消防设施有双重可靠性保证。

2 消防用无负压给水设备组成

消防用无负压给水设备按其使用范围, 可分为消火栓无负压给水系统和自动喷水灭火无负压给水系统两种基本方式。

2.1 消火栓无负压给水系统的组成

消火栓无负压给水系统由稳流补偿器、真空抑制器、水泵 (或消防水泵) 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、阀门、消火栓、水泵接合器、高位水箱等组成, 见图1所示。该系统适用于临时高压室内消火栓灭火给水系统, 即市政自来水管网压力不能满足室内最不利消火栓所需水压和水量要求。火灾初期先由高位水箱灭火, 高位水箱容积及其设置应符合我国“建规”和《高层民用建筑设计防火规范》 (以下简称“高规”) 的规定, 当高位水箱的设置高位不能保证最不利点消火栓静水压力要求时, 应设置增压设施。火灾发生后, 消防控制系统在接到消防信号 (破玻按钮信号) , 消防管网压力下降后, 水泵启动, 实现无负压供水。

1.稳流补偿器;2.真空抑制器;3.水泵 (或消防消水泵) ; 4.过滤器;5.倒流防止器;6.压力传感器;7.压力控制器; 8.阀门;9.安全阀;10.水泵接合器;11.消火栓; 12.屋顶试验消火栓;13.高位水箱;14.控制柜

消火栓无负压给水系统中, 高位水箱宜采用生活、生产供水管网补水, 严禁用消防水泵补水, 并应在高位水箱的出水管上设止回阀, 以防止消防水泵工作时, 消防出水进入水箱而影响到消防时的水量和水压。另外, 系统应设置两条或两条以上的市政自来水管道进水, 且每条进水管应装设防倒流用的倒流防止器 (或空气隔断阀) , 并应在稳流补偿器前将管道连成环状或贯通状双向供水。

2.2 自动喷水灭火无负压给水系统的组成

自动喷水灭火无负压给水系统是由稳流补偿器、真空抑制器、水泵 (或消防水泵) 、控制柜、过滤器、倒流防止器、压力控制器、管道、报警阀、喷头、水流指示器、水泵接合器、高位水箱等组成, 见图2所示。火灾发生时, 作用喷头动作, 充水管网压力下降, 湿式报警阀报警, 水流指示器感应到水流流动, 发出电信号, 消防水泵启动, 实现无负压给水。

1.稳流补偿器;2.真空抑制器;3.水泵 (或消防水泵) ; 4.过滤器;5.倒流防止器;6.压力传感器;7.压力控制器; 8.阀门;9.湿式报警阀;10.延时器;11.水力警铃; 12.安全阀;13.水泵接合器;14.控制柜;15.探测器; 16.喷头;17.末端试水装置;18.水流指示器;19.高位水箱

3 消防用无负压给水设备工作原理

消防用无负压给水设备工作原理是, 系统通过真空补偿系统 (包括稳流补偿器、真空抑制器及其配套的消防控制系统) 和全封闭结构, 实现与市政自来水管网直接串接而不产生负压, 不影响周边用户用水。稳流补偿器连接在市政自来水管网与水泵进水口之间, 以实现管网增压和稳流作用, 并配合真空抑制器及控制系统抑制负压形成;真空抑制器则根据稳流补偿器的水量和水压等信号, 通过控制系统自动调节、控制, 以实现供水系统的压力平衡和无负压供水;而控制柜通过对各系统进行适时分析和控制, 实现消防用无负压给水系统的连续供水。

消防用无负压给水设备的控制原理见图3所示。

4 消防用无负压给水设备技术条件

消防用无负压给水设备在工程设计和选用时应注意以下几点:

(1) 应符合“建规”、“高规”等相关消防规范的规定和要求。

(2) 采用消防用无负压给水方式时, 应征得当地自来水公司和消防主管部门的同意。

(3) 市政自来水管网应能保证足够的消防用水量, 即能满足消防最大设计秒流量要求。

(4) 水泵扬程应按市政自来水管网的最低供水水压计算确定, 并应以市政自来水管网的最高水压校核水泵超压和工作效率等情况。

(5) 系统中应设置水泵接合器, 用于火灾较大时, 由消防车通过水泵接合器向室内消防给水系统补充水量和水压。

5 结 语

在市政自来水管网供水能力和可靠性大幅度提高的今天, 在保证水源充足的情况下, 宜优先选用消防用无负压给水设备。这样不仅能有效解决修建庞大消防水池带来的种种弊端, 而且节能、节资、节地、节水, 系统的智能化控制还能大大提高设备的供水可靠性。

此外, 无负压给水设备还可作为消防增压稳压给水设备与市政自来水管网或其他管网直接串接。

参考文献

[1]王增长, 曾雪华.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

[2]GB 50015-2003, 建筑给水排水设计规范[S].

建筑消防给水稳压系统的优化 篇8

在实际消防工作中, 影响建筑消防给水稳压系统稳定运行的因素是非常多的, 有消防给水系统自身的因素, 也有一些环境因素, 无论是哪种因素, 都要进行最大化的控制, 满足消防工作的发展需要。该文就建筑消防给水稳压系统运作过程中的问题展开分析, 实现其相关问题的有效解决, 确保现实工作的正常开展, 这需要引起相关人员的重视, 更需要工作人员的积极配合。

1 关于消防给水稳压方式的分析

为了更好的进行消防系统给水稳压系统的分析, 要针对其稳压方式展开分析, 该环节分为两种应用模式分别是气压水罐配合稳压模式及其直接稳压模式等。无论是哪种应用模式都离不开稳压泵的有效配合, 只有这样才能实现日常工作难题的解决。我们把稳压泵直接稳压模式进行具体划分, 分为高位水箱配合稳压模式及其地下消防水池直接稳压模式, 从而满足现实工作的需要。系统工作时, 稳压泵从高位水箱取水升压后输入系统, 进行灭火。稳压泵停止运行或者检修时, 由高位水箱向系统供水稳压, 所以对于火灾危险性不大及系统规模不大的消火栓给水系统可以采用此种方式。稳压泵配合地下水池直接稳压方式, 稳压泵配合主泵, 从水池取水输向系统保持系统压力式, 称“常高压”或“稳高压”、“准高压”系统, 是不设高位消防水箱的系统。

所谓的稳高压消防给水模式就是通过对稳压泵的有效应用, 实现其运行状态的有效保持, 促进管网压力的有效控制。一旦应对火灾情况, 就可以进行一系列的运作, 当然这种运作模式存在一系列的弊端, 比如较低的运行时间, 但是这种模式可以支撑到消防泵的启动。对于一些能源的节约是非常不利的。并且该运作模式中, 由于稳压泵的长期工作状况, 对于其使用寿命有严格的要求, 这种模式的应用范围是比较狭隘的。一般来说, 由于高位水箱配合气压给水装置的优势性能, 对一定场景的有效应用。高位水箱配合气压给水装置稳压方式, 其气压罐均按“小罐”的容量要求设置, 气压水罐的有效容积对于消火栓系统来说为300L, 对于自动喷水系统来说为150L, 若两种系统合用则为450L。这一类气压给水装置在稳压泵故障时, 仍能在30s内维持系统压力。而且可在系统工作压力降至主消防泵设定压力时及时发生启动主消防泵的信号, 因此稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的, 即使在极端的情况下, 高位水箱仍能担负向系统供水的任务, 只是系统最不利位置的水压受到影响而已。

上述工程环节的开展, 离不开其内部各个工作程序得到有效配合, 比如稳压泵的有效应用, 这样可以保证气压水罐的压力的有效控制, 只有确保气压水罐压力的有效控制, 才能满足下序环节的运行需要。稳压泵如果停止, 气压水罐就会进行管网压力的维持, 控制, 实现了水压水量的有效控制。如果系统压力不能达到规范的高度。稳压泵就会进行重启, 实现系统压力的积极补充, 如果系统压力满足该程序的需要, 稳压泵会停止工作, 这是一种形式的循环工作。实现了系统压力的有效控制, 在此应用过程中, 如果系统压力出现不断下降的情况, 就可以判断其为火灾的应用模式, 这时候稳压泵会产生一系列的反映。稳压泵持续向消防管网供水, 同时启动消防泵房的消防主泵, 向系统供水, 实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作, 电费支出也比较小。此种方式为现行设计中最常用的稳压方式。也是规范推荐的消防稳压方式。气压给水装置取代高位水箱稳压方式, 其气压罐是按“大罐”的容量要求设置, 消火栓给水系统的气压给水设备应储存10min的消防用水量;自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10min供水的水量, 在自喷系统中有条件地限定其应用场合。这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置, 目的是防止在适应状态下主稳压泵故障时, 及时将备用泵投入使用。

2 消防给水稳压系统的优化

为了满足日常消防工作的开展, 展开消防给水稳压系统的积极优化是非常必要的。在实际工作场合中, 受到相关因素的控制, 高位水箱往往得不到有效的应用, 通常来讲仅仅确保稳压泵及其气压罐的有效配合是不够的, 需要展开相关消防系统的应用, 比如自动喷水系统及其消火栓系统的应用。在此模式中, 如果发生火灾, 就会实现灭火设备的开启应用, 并且随着气压罐压力的变化, 消防水泵会自动进行工作。由于消防水池的备用水源, 消防给水工作就可以正常运作。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑, 可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱 (包括气压水罐、水塔、分区给水系统的分区水箱) 。但规范均对其容量作出了要求:应满足10min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。因此不许用“小罐”代替高位消防水箱。

在某些建设中, 虽然其稳压系统比较完备, 从外表看来, 其具备完整性, 比如稳压泵的应用、气压罐等的应用。但是在现实工作中, 应对现实状况时, 系统会出现升压过程中的相对延迟性, 这是不利于下序环节的稳定运行。上述环节的开展, 与稳压泵的自身运行特点是分不开的。当其工作时, 其高压水会发生一定程度的回流, 当然如果稳压泵停止工作后, 其气压罐的高压水也会回流到消防水箱内。在自动喷水系统中, 经过稳压泵加压的水流应经过报警阀, 不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断的向管网供水, 由于水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 也就无法自动喷水泵。就会发生消防水箱的水用完后, 系统无水可用, 直接影响火灾的扑救。

在建设消防设计环节中, 通过对企业给水装置的优化, 实现高位水箱的有效增压, 确保建筑消防体系的健全, 促进其内部各个环节的有效协调。但是该运作模式是存在一定的弊端的, 比如高位水箱所需水压的提供问题。这就需要针对实际情况, 展开相关高位水箱气压水罐的有效增设, 保证其供水系统的供水装置的完善, 确保其系统供水的独立性的实现。在此应用过程中, 也可以进行气压给水装置的应用, 促进高位水箱的有效增压, 促进其高位水箱供水装置的完善。

采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中, 在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 此时在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L, 甚至450L的气压水罐, 配合高位水箱增压。这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式, 有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式, 就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的, 这完全是一种误解。

3 结束语

建筑消防给水稳压系统的优化, 对于建设消防工作的稳定发展意义非常, 这需要做好建筑物的消防设计的相关工作。

参考文献

[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.

[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.

[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.

建筑消防中给水稳压系统研究 篇9

关键词：消防,给水系统,稳压系统,控制系统

1 消防给水系统的稳压方式

包括稳压泵直接稳压和稳压泵与气压水罐组合稳压两种形式。

1.1 稳压泵直接稳压方式

分为稳压泵与地下消防水池相结合和配合高位水箱稳压直接稳压两种方式。

(1) 对于稳压泵配合地下水池直接稳压方式, 消防灭火时因需使稳压泵从头到尾保持运作状态, 能源耗费比较严重, 且长时间的工作也会消耗机器本身的寿命, 使其性能逐渐下降, 所以消防灭火成本较高, 实际消防灭火工作时已很少采用这种形式。其基本运作方式是:从水池抽水再输向系统高处使用并保持系统的压力稳定, 形成稳高压系统。为维持稳高压系统的性能和管内压强, 在平时稳压泵也不得不一直保持运行状态, 一旦火灾发生, 则可以保证立即投入使用, 但缺点是使用时间较短, 只能用于消防应急, 所以这种方式多已被废弃。

(2) 至于稳压泵结合高位水箱稳压的方式, 其操作流程较为简单, 主要就是高位水箱放水通过稳压泵进入灭火系统, 再进行消防灭火工作。从侧面也可以看出这种消防灭火系统构造较为简单, 也只能执行规模较小的灭火任务。其一般工作是当需要对进行检查维修或者其他原因使稳压泵停止工作时, 由高压水向系统提供水来承担稳压的重任。

1.2 稳压泵与气压水罐相结合的稳压方式

包括高位水箱结合气压给水装置稳压和气压给水装置取代高位水箱稳压方式。

(1) 首先说明一下高位水箱与气压给水相结合装置的稳压形式。其大致工作流程为第一平时由稳压泵为气压水罐提供压力, 并且当压力上升到设定值时自动停止, 而气压水罐再向管网提供必需的压力, 以满足系统的水压需求。而当消防系统压力出现下降的现象且这种状况一直持续, 当达到设定的限度时, 稳压泵会再次自动启动, 补足系统缺失的压力, 这样周而复始, 保证消防系统压力的稳定性。但是如果压力任然持续下降, 那么就需要采取紧急措施, 及时检修系统设备, , 查找出问题的根源, 。同时系统内部若没有较大故障, 稳压泵也会想消防管网持续送水, 并启动消防主泵, 增加向系统供水量, 以最佳性能来扑灭火势。气压罐设置时一律要求为小罐的容量, 这个要求使气压水罐的有效容积对自动喷水系统有150L, 而对消火栓来说有300L, 两个系统同时使用则可以增大有效容积。若出现突发情况如气压给水装置出现故障时任然可以投入使用并维持长30秒左右的系统压力。令人欣慰的是即使消防系统突发故障, 对消防系统的性能也不会有太大影响, 原因在于即使压力维持消失, 消防系统压力开始下降并达到主消防泵所设定的警戒压力值时, 及时启动报警信号就算是出现极端的情况高位水箱照样可以向系统提供持源源不断的水并努力保持消防系统压力稳定, 唯一的缺陷就是水压因此会收到一定的影响, 这也是无可避免的。因为这种优势, 加上稳压泵不需要进行持续运行, 所以设备本身损耗小, 随之能源消耗自然也会减少, 所以现在将这种方式作为标准稳压方式, 实际灭火工作中也多采用这种方法。

(2) 对于气压给水装置取代高位水箱的稳压方式, 这时设置气压罐与上一方式正好相反, 需要设置大容量的罐子, 这种稳压装置有一个优点, 那就是万一出现故障甚至是主稳压泵出现问题时, 还可以立即启用备用泵来继续进行灭火工作。其运行方式是消火栓给水系统的气压给水设备需要有至少10分钟的消防灭火用水量, 而自动气压积水设备也应不少于10分钟的储水量, 而且正是增加了这一“秘密武器”, 这一设备也越来越多的应用到实际消防灭火中。

2 消防系统设计的注意事项

(1) 设计时一般会按照要求把所有必须的消防设备包括在内, 但在实际工作过程中, 为了节省时间或者材料, 有的消防系统设计, 只会设气压罐和稳压泵, 却没有设高位水箱, 且气压罐容积仅为为450L, 仅满足30s消防用水量。这样设计原因为:一旦发生火灾, 消防灭火设备开启, 气压罐压力下降后, 消防水泵就自动启动, 有了消防水池作为水源, 消防给水设施就能正常运行。虽然有规定说高压水箱不是必须装备, 只要其他设备性能良好, 发生火灾时也可以起到临时救急的作用。但规范同时也对其容量作出要求:稳水泵至少需要满足10min消防用水量。所以这种小容量水罐肯定无法满足实际消防工作要求。因此在设计装备是不允许用“小罐”代替高位消防水箱。

(2) 有些建筑的消防稳压系统从设计上看不出有什么问题, 设计合理完整, 似乎可行性也很好, 不仅这样还设有气压罐、旁通管、两台稳压泵等设备以防出现突发事故而仍有后备装置继续工作。但实际消防系统工作运行时, 因每台稳压泵出水管是没有设止回阀, 旁通管也一样没有, 这样工作泵的高压水通过备用工作泵和旁通管再次回流至消防水箱, 一旦出现这种情况, 即水回流至水源的话, 系统会迟延升压, 严重影响消防系统性能。

(3) 在对于消防自动喷水系统的设计, 水流应经过报警阀再经过稳压泵加压, 禁止直接与报警阀的后管道进行连接。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断的向管网供水, 而正是因为水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 这样水用完时不能及时进行补充, 从而严重影响消防灭火工作。

(4) 要解决建筑消防在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 目前采用气压给水装置结合高位水箱增压的方法较为有效。所谓的气压给水装置高位增压的系统, 就是在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L, 甚至450L的气压水罐, 以配合高位水箱增压而安装的消防系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向消防系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。不用因为认为《自动喷水灭火系统设计规范》条文中没有提到这种增压形式, 就误以为这种方法不是规范的和可以实行的。不能拘泥于条文, 要在实际消防工作中灵活运用。

结语

通过对建筑消防给水系统中的一些常用稳压措施进行简单的介绍, 并说明了一点备用系统的工作流程, 明确了消防灭火工作要求, 对消防设计也有了更为严格的要求。而随着科学技术的发展和实际工作经验的总结, 相信更为先进的技术设备和更为简便性能高效的消防灭火系统会被人们的聪明才智所设计并制造出来。这样在实际消防灭火工作中, 不仅可以更能及时迅速将火势扑灭, 更好的保护国家和人民的生命财产安全。相信通过我们的共同努力, 明天会更安全, 更幸福。

参考文献

[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.

[2]GB50045-9.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.

[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.

消防变频给水控制系统的设计 篇10

1 系统总体设计

一般规范化消防系统由稳压泵、主消防泵、相关管网、消防控制系统组成, 作为消防给水控制系统的重要组成部分, 稳压设备起着补压的作用, 并且当火灾发生时能自动启动主消防泵灭火。为了提高消防系统的稳定性, 本文设计了以PLC为主体的控制系统, 其中水泵PID控制器起到调节器的作用对来自压力传感器输出的管网压力信号进行调节, 并且设定稳压值, 输出五路数字信号传送给PLC进行逻辑处理来控制变频器的启停和频率变化, 以及消防泵的自启动。为提高系统的可靠性, 采用两个变频器分别控制两台稳压泵, 两台稳压泵一用一备交替运行。鉴于稳压泵的实际运行情况, 设计出变频器低频运行状态, 在稳压功能的前提下达到节约电能的目的。稳压泵和消防泵的启停都设计了手动控制, 以便于设备的检修和维护。系统的控制原理框图如图1所示。

2 消防稳压控制系统

本控制系统中起核心作用的消防稳压控制系统, 它不仅有力地保障了消防系统管网的压力稳定, 还考虑了在稳压运行过程中电能的节约。火灾发生, 系统接收到人为发出的信号或者自动信号 (如由于消防泄水管网压力下降的压力下下限) 时, 能及时地启动消防泵, 使消防系统安全可靠运行, 真正快速方便的实现防止火灾的作用。文中详细介绍了该系统的组成、及控制原理。

稳压过程中, 两台稳压泵交替运行, 稳压泵的控制是通过对管网压力的调节实现的, 通过水泵PID控制器设定了管网压力上上限、压力上限 (低于压力上上限0.1MPa) 、压力下限、压力下下限 (低于压力下限0.1MPa) , 系统稳压状态管网压力在压力下限与压力上上限之间波动。运行时的系统状态如下:当由于渗漏使管网压力下降到压力下限时, 其中一台稳压泵 (1号) 通过变频器 (1号) 自动启动向管网中补水升压, 当管网压力上升到压力上上限时自动停止, 1号变频器和1号稳压泵组成1号稳压运行工作线。另一台稳压泵 (2号) 作为备用而没有任何动作, 当1号线中出现故障稳压泵没有正常启动运行, 立即启动备用稳压压泵。1号稳压泵正常运行自动停止后, 管网压力再一次下降到压力下限时, 通过变频器 (2号) 自动启动2号稳压泵向管网补水, 压力上升到压力上上限时自动停止, 2号变频器和2号稳压泵组成2号稳压运行工作线。下一次下降到压力下限时1号线工作, 如此往复, 达到稳压的目的。

3 变频器在消防给水控制系统中的应用

本系统采用富士电机公司开发的风机、水泵专用FRENIC-VP系列变频器, 型号为FRN30FIS-4C, 该变频器具有工频/变频切换功能, 可实现多种频率的设置, 下下限位实现睡眠待机等功能, 并且配线简单。满足系统中稳压泵的变频和节能运行的需要。其接线图如图2所示。

变频器的设置可通过左上方的控制面板进行, 具体设置如下: (1) 加速时间设置为6s; (2) 基本频率为50Hz, 最低频率设置为30Hz, 启动频率为0.5Hz, 频率限制上限为50Hz; (3) 运转和操作设置为外部信号输入; (4) 模拟量输入下限为4m A; (5) 电机的额定电压、电流、功率等的选择均按照电机名牌上的参数输入。参数设置完毕后将显示屏设置为频率显示, 并将参数锁定。

4 结语

目前, 就国内变频器市场格局而言, 业内人士将其概括为, 目前变频器通用领域内资企业占据80%以上的市场份额, 竞争激烈导致10年价格大幅下滑;高性能市场仍以外资品牌为主, 未来将成为国内变频器企业的主攻方向。

参考文献

[1]施祖麟, 许磊.中国消防安全工作治理与改革发展全书[M].北京:人民武警出版社, 2004.

[2]中华人民共和国公安部消防局编.中国消防手册 (第3卷) 火灾预防[M].上海:上海科学技术出版社, 2006.

[3]姜锡敏.浅析几种不同稳压方式在消防系统中的应用[J].给水排水, 2012, 38 (03) .

[4]傅杰.变频控制设备在水灭火消防系统中的应用[J].科学与财富, 2012 (05) .

[5]宁耀斌, 明正峰, 钟彦儒.变频调速恒压供水系统的原理与实现[J].西安理工大学学报, 2001 (03) .