关于高层民用建筑消防系统水压问题的探讨增压机
关于高层民用建筑消防系统水压问题的探讨
关于高层民用建筑消防系统水压问题的探讨 2011: 摘要:在当前高层民用建筑室内消防供水系统设计中,上行下给屋顶单设水箱式被广泛采用。通过对最不利点消火栓水压的校核,指出了普遍存在的消火栓出口水压低于国家规范要求,并提出了改进措施。 关键词:上行下给 单设水箱 消防供水系统
一、概述
目前在民用住宅设计中,层高为2.8-3.0米,层数为六至八层的较为普遍;由于受地形、地势和市政管网水压的影响,有些住宅最不利点用户(通常为顶层)一天24小时内大部分时间室外给水管网能保证供水,仅高峰用水(如用户集中用水)时,外网水压不足,无法保证上层配水点用水;为确保安全供水,我们一般采取供水管网上行下给,屋面单设水箱夜间进水的室内供水系统[1>,如图1所示。这种供水方式已在民用建筑,特别是高层住宅设计中得到了广泛应用。实践表明,这种系统能够满足用户生活用水要求;在这种方式下的室内消防给水系统应如何设置,水压能否满足室内消火栓的要求,值得给排水设计人员进行研究。
二、现行消防供水系统计算方法及其存在的问题
现行室内消防供水系统的设计步骤及计算方法如下[1>:
1.根据建筑物的层数及性质,确定消火栓、水龙带、水枪口径及水枪充实水柱长度。
根据《低层建筑室内消火栓用水量》可知,7-9层住宅同时使用水枪数为2支,每支水枪最小流量为q=2.5L/S,水枪充实水柱长度Hm≮10m;由于q<3L/S,可采用50mm口径的消火栓,水枪喷嘴直径为16mm;
2.确定消火栓的位置及管道布置。
通常消火栓布置在楼道休息平台上,栓口中心距地1.1m,出水口与墙面成90o[2>;为保证两支水枪同时达到最高一层室内着火点,顶层至上人屋面之间的休息平台必须设置消火栓[1>,即图1中的2#消火栓;取水龙带长度20m,则消火栓保护半径为[3>:
R=0.8×20m+10m×cos45o≈23m
根据住宅建筑设计的进深条件,能够满足规范规定两支水枪(1#和2#水枪)同时覆盖顶层房间着火点的要求。
3. 确定实际消防流量qxl及水枪所需压力Hq[3>。
根据充实水柱长度Hm=10m及所选水枪口径50mm,通过直流水枪充实水柱技术参数13>可知,实际消防射流量qxh =3.3L/S,由于q
水枪造成充实水柱所需压力由下式计算[1>:
⑴
式中 Hq—水枪造成充实水柱所需压力(mH2O);
Hm—充实水柱长度(m);
ψ—水枪喷嘴口径系数,见表1
a—充实水柱实验系数,见表2;
对于7-9层住宅,将以上参数带入⑴式进行计算:
即为使水枪充实水柱Hm=10m,必须保证消火栓出口静水压力达到14.1mH2O;
图1 图2
根据图1可知,水箱出水口至2#(最不利点)消火栓位置水头H1=4.9mH2O;再对消火栓阀水头损失以及管道沿程水头损失加以考虑:
3.1 消火栓阀水头损失[5>。
hD=SDqx2 ⑵
式中 hD—消火栓阀水头损失(mH2O);
SD—消火栓阀阻力系数;
qx—水枪的喷射流量(L/S);
将SD=0.0105,qx=3.3L/S带入⑵式:
hD=SDqx2=0.0105×3.32=0.114(mH2O);
3.3 管道沿程水头损失[5>。
hy=iL ⑶
式中 hy—管道沿程水头损失(mH2O);
i—管道水力坡降(mm/m);
L—管道长度(m);
将L=4.9m,i=0.038mm/m带入⑶式:
hy=iL=0.038×4.9=0.186(mH2O);
这样,2#(最不利点)消火栓出水口静水压力为:
Hj=4.9-hD-hy=4.9-0.114-0.186=4.6(mH2O)<14.1mH2O
显然无法满足设计要求。
三.解决方案
为使最不利点消火栓出水口静水压力达到设计要求,必须在水箱出水口至消防管道系统之间增加消防泵,参见图2,消防泵仅在发生火灾时由设于各层消火栓内的消防按钮启动;对于本图,水泵型号可选为KQL025 40-100(I),流量Q=4.03L/S,扬程H=10m;能够满足设计要求。
规范规定,室内消火栓口处的静水压力不得超过80mH2O,所以我们必须当水泵启动时对最有利点(最底层消火栓)出水口静水压力进行校验;
Hdc=H1+H2-H3-H4 ⑷
式中 Hdc—最底层消火栓口处压力(mH2O);
H1—水泵扬程(mH2O);
H2—水箱出水口对最底层消火栓的位置水头(mH2O);
H3
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