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高層建筑屋樓頂安裝消防水箱要注意的問題

高層建筑因現有消防裝備的限制,其防火設計應立足于自救,且應以室內消防設施為主。水,作為主要的滅火劑已被廣泛采用,尤其是自動噴水滅火系統因其滅火效率高、二次水災害小而被廣大設計人員所青睞。 
為了達到迅速滅火的目的,有關規范對室內消防供水系統的水量和水壓均做了明確規定。在城市供水中,由于大部分城市管網為枝狀,且生活、消防采用合流制,發生火災時,市政管網的壓力和事故點出水口的水量難以滿足高層建筑設計的壓力和流量,另一方面,即使市政管網能滿足其用水量的要求,一般情況下也不允許水泵直接從管網中抽取,以免供水管道中出現負壓,影響周圍其他用戶,因此,高層建筑通常設計消防水池,或利用水井、天然水源等,通過水泵及其他加壓設備供水。規范規定,設有穩壓泵、氣壓罐、變頻調速水泵的供水設備均為臨時高壓供水系統,而臨時高壓系統應設置消防水箱,以保證最不利點室內消火栓和自動噴水滅火系統撲救初期火災所需的水量和水壓,達到迅速撲救初期火災的目的。 
1.消防水箱的容積計算 
對于需設消防水箱的系統,其貯水量首先應滿足消防10min(分鐘)室內用水量。為便于維護、管理,設計時習慣做法是將生活、消防合用水箱。對于合用水箱,其有效容積應滿足:V=Vt+Vs+Vf+Vx,其中Vt(m^3)為生活用水量,Vs(m^3)為生活調節水量,Vf(m^3)為高峰負荷儲備水量,Vx(m^3)為消防用水量,其中Vx=q600/1000,q為室內消火栓或自動噴水滅火系統設計用水量(升/秒)。若室內消火栓與自動噴水系統水箱單獨設置時,其容量應滿足各自要求。當室內消火栓與自動噴水系統共用一個消防水箱時,根據《自動噴水滅火系統設計規范(GBJ84—85)》的規范說明,其消防用水量可不小于18立方米。因為在同一建筑物內,火災發生時,一般是在室內消火栓投入使用之前,自動噴水系統開始啟動噴頭滅火,若每只噴頭按流量1.331/s計算,可供23個噴頭10min消防用水量,或2支水槍15個噴頭10min用水量,符合撲救初期火災的要求。對于采用分區供水的系統,若采用并聯方式,則每區水箱消防水量容積應按上式計算;對于采用串聯方式供水系統,此時的水箱,除保證低區消防10min用水量外,主要還應起上一區水池的作用,其消防儲水量應滿足該區火災延續時間內用水量即Q=(q1t1+q2t2)-q3t3,(q1、q2、q3為室內消火栓、自動噴水系統設計流量及水箱補水流量,t1、t2、t3為規范規定的火災延續時間及補水時間),同時,還應滿足該區生活用水需要。為了確保消防用水量不被挪作它用,水箱出水管要采取一定的技術措施,一般情況下,生活、消防出水管應單獨設置,并在生活用水出水管上采取破壞虹吸法和控制水位法。如圖所示。對于高度超過50m的建筑,室內消防供水系統每區宜設兩個水箱,并用連通管連接。兼作水池的水箱應分成網格,以便清洗和檢修時不停水。 
2.消防水箱管道布置 
按規范要求,消防水箱應設進水管、出水管、溢流信號管、通氣管等,為了保證水質不被污染并定期排放水中的沉淀物和雜質,消防水箱還應設放空管。對于出水管的管徑,應根據設計流量和流速來確定,即d(m)=(4q/3.14v)^(1/2)(q:m^3/s v:m/s)。對消火栓系統而言,水箱出水管經增壓(指水箱高度不能滿足水力計算要求的)后,可以直接與消火栓管網連接,而對自動噴水滅火系統,必須經濕式報警閥后,才能與噴淋立管相接,而絕不能不經濕式報警閥直接與管網相連,因為報警閥上的水力警鈴是靠水的沖動來報警的,若不經報警閥,發生火災時,壓力水進不了報警通道,致使壓力開關、水力警鈴不動作,更不會快速發出電信號啟動噴淋泵,從而使管網內的水源得不到充分保證。為避免消防水泵開啟后水經供水管網進入消防水箱,消防水箱的出水管上還須加逆止閥,以阻止水進入消防水箱并保證消防水泵開啟時維持管網壓力。 
3.加壓措施 
按規范要求,高位消防水箱的設置高度應滿足系統中最不利點所需的水壓要求,最不利點消火栓靜水壓力不小于7m水柱(超過100m時靜水壓力不低于15m水柱),最不利點處噴頭工作壓力均不應小于5m水柱,若加上沿程和局部水頭損失,則消防水箱水位最低點與最不利點的幾何高度至少不低于20m左右,這不僅影響了建筑物的美觀,而且對建筑物的結構設計和施工也造成了一定的困難,因此,設在高層建筑頂部的消防水箱一般是滿足不了最不利點消火栓或自動噴水設備水壓要求,須設增壓設施。常用的設備有氣壓罐或穩壓泵。設計時,如果單獨在水箱的出水管上設加壓泵,則由于管網內沒有可供調節水量,一旦管網出現滲漏現象,則管網內的壓力會迅速下降,使加壓泵啟閉頻繁,影響其使用壽命。對于單獨使用氣壓供水的設計,在實際工程中也有很多。在我市已投入使用的工程中,設計人員常采用水泵與氣壓罐串聯的方式加壓,經過實踐證明,效果很好,如圖所示。正常情況下,由一個小型氣壓罐維持管網壓力,其蓄水量主要起補漏作用,水泵為小流量、低揚程。泵啟動后,屋頂水箱中的水經吸水管、水泵送入消防管網,同時,一部分水量進入增壓罐,由罐上的壓力表控制水泵啟閉。由于系統中有了調節水量,可以避免泵頻繁啟動。其設備構造較為簡單,占地面積小,且在無電的情況下,也能出水滅火。

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