探討高層住宅室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計計算

漢嘉設(shè)計集團股份有限公司 310000

摘要：伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市中的高層住宅小區(qū)也如雨后春筍般拔地而起，沿街商鋪、大型地下機械車庫也都與住宅綜合在一起。保護居民的人身財產(chǎn)安全是消防工作的首要重任，給排水設(shè)計工作更是消防系統(tǒng)設(shè)計的重中之重。本文將結(jié)合具體的工程案例，對室內(nèi)消防栓系統(tǒng)的設(shè)計計算進行闡述，以供相似工程探討和相互學習。

關(guān)鍵詞：高層建筑；臨時高壓消防給水系統(tǒng)；消防水泵；穩(wěn)壓泵

引言

高層建筑火災蔓延速度快，途徑多；易燃合成材料多，燃燒猛烈；人員疏散困難，傷亡嚴重；火災撲救困難，自救為主。高層住宅小區(qū)，容積率較高，年齡分布廣泛，加之小區(qū)沿街商鋪、大型地下機械車庫與住宅綜合在一起，人員密度和流動性較大，火災意外發(fā)生的概率和火災帶來的生命財產(chǎn)損失尤為嚴重。火災的預防和初期滅火是消除和減少火災危害的最有效途徑。在消防系統(tǒng)設(shè)計工作中，必須綜合考慮整個項目的總經(jīng)濟技術(shù)指標以及各單體建筑的用途和性質(zhì)，才能確定消防等級和消防設(shè)備參數(shù)。尤其是給排水設(shè)計工作，只有對整個項目的指標和單體的性質(zhì)明確之后，才能通過正確的計算確定火災初期消防水箱的大小及消防水泵的流量揚程等，來確保消防系統(tǒng)合規(guī)、合理、安全、穩(wěn)定的工作以保證居民的生命財產(chǎn)安全！本文以江西省某普通高層住宅小區(qū)為例，對室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計計算進行闡述，以便相互探討和學習。

1 工程概況

本工程位于江西省上饒市，項目共有2棟24層高層住宅（底部設(shè)置3層商業(yè)用房），7棟18層高層住宅（部分底部設(shè)置2層商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點），1棟4層商業(yè)，1個地下一層的地下機械車庫。

2 消火栓系統(tǒng)設(shè)計計算

根據(jù)規(guī)范要求，本工程的消防給水系統(tǒng)涉及室外消火栓給水系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)及自噴給水系統(tǒng)。

2.1消防水量

本工程按同一時間內(nèi)只考慮一次火災的建筑群設(shè)計，消防用水量按一類公共建筑（h>50m，20000m?

室外消火栓：30L/s，火災延續(xù)時間2小時；

室內(nèi)消火栓：40L/s，火災延續(xù)時間2小時；

自動噴淋：40L/s，火災延續(xù)時間1小時。

2.2消防水池

消防水池按儲存2小時室內(nèi)消火栓用水、1小時自動噴淋用水考慮，計算可知消防水池有效容積V=432m?，設(shè)于地下一層消防水泵房內(nèi)，水源來自小區(qū)市政給水環(huán)管。

2.3室外消防系統(tǒng)

從相鄰的兩條市政給水干管上各引入1根DN300的進水管，繞區(qū)域呈環(huán)狀敷設(shè)。沿道路布置室外消火栓，兩個消火栓之間間距不大于120米，保護半徑不超過150米，火災時由城市消防車前來施救。

2.4室內(nèi)消防系統(tǒng)

根據(jù)消防規(guī)范的規(guī)定，本工程在高層住宅樓電梯前室、地下汽車庫、地下自行車庫和配套公建內(nèi)均設(shè)置消火栓，消火栓設(shè)置的原則是保證同層任一點均有兩股水柱同時到達，本工程室內(nèi)消火栓供水均由消防水泵加壓供給。

2.4.1消火栓系統(tǒng)最不利點確定

1#樓、2#樓為一類高層公共建筑（底部3層商業(yè)用房，4層至頂層為住宅），共24層，建筑高度72.07m，為小區(qū)內(nèi)建筑高度最高樓。1#樓地下室高度3.80m，2#樓地下室高度4.40m，1#樓24層消火栓至地下室底板高度為3.80+69.20+1.10=74.10m；2#樓24層消火栓至地下室底板高度為4.40+69.20+1.10=74.70m，由此確定2#樓24層處消火栓為本小區(qū)最高點。

沿程水頭損失計算：

1#樓 2#樓

序號 管徑（mm） 流量（L/s） 管長（m） 1000i 沿程水頭損失（m） 管徑（mm） 流量（L/s） 管長（m） 1000i 沿程水頭損失（m）

① 150 20 174.48 18.1 3.16 150 20 128.12 18.1 2.32

② 100 10 70.30 26.9 1.90 100 10 70.30 26.9 1.90

合計 = 5.06m = 4.22m

局部水頭損失計算：

根據(jù) 可計算出泵房至1#、2#樓最高處消火栓管道局部水頭損失，

1#樓 = 1.52m，2#樓 = 1.27m。

1#樓、2#樓最高處消火栓所需的設(shè)計壓力根據(jù)：

—安全系數(shù)，可取1.20～1.40，取1.40；

—最低有效水位至最不利滅火設(shè)施的集合高差（m）；

—最不利點滅火設(shè)施所需的設(shè)計壓力，根據(jù)規(guī)范規(guī)定消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35MPa，取0.35MPa。

1#樓 P1=1.40×（5.06+1.52）+74.10+35=118.32m

2#樓 P2=1.40×（4.22+1.27）+74.10+35=116.79m

由此可知1#樓24層處消火栓為本工程消火栓系統(tǒng)最不利點。

2.4.2消防泵選用

由上計算已知1#樓24層處消火栓為本工程消火栓系統(tǒng)最不利點，其所需的設(shè)計壓力即為消防水泵的設(shè)計揚程1.19MPa，消防水量為40L/s，查閱圖集選取消防水泵（Q=40L/s，H=1.20MPa，N=90kW），一用一備，置于地下一層消防水泵房內(nèi)。

2.4.3高位消防水箱

本工程為一類高層公共建筑，根據(jù)規(guī)范高位消防水箱取36m3，做800mm高混凝土基礎(chǔ)，置于小區(qū)最高樓2#樓屋頂，水箱底標高78.84m。

水箱高于小區(qū)內(nèi)任何消火栓及噴淋，最低有效水位高于滅火設(shè)施最不利點處的靜水壓力為：

H=（78.84+0.10+4.40）-（69.20+1.10+3.80）= 9.24m﹤10m，靜壓不能滿足規(guī)范要求，故本消防系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓泵。

2.4.4穩(wěn)壓泵

（1）穩(wěn)壓泵流量

穩(wěn)壓泵采用離心泵，設(shè)計流量不應(yīng)小于消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄漏量和系統(tǒng)自動啟動流量，按消防給水設(shè)計流量的1%～3%，且不宜小于1L/s，本工程取1L/s。

（2）穩(wěn)壓泵揚程計算

穩(wěn)壓泵的啟泵壓力即穩(wěn)壓泵的設(shè)計壓力，也是氣壓水罐的最低工作壓力，據(jù)規(guī)范穩(wěn)壓泵的設(shè)計壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點處水滅火設(shè)施在準工作狀態(tài)是的靜水壓力應(yīng)大于0.15MPa，根據(jù)

—最不利用水點與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）；

—給水管網(wǎng)的總水頭損失（KPa）；

—最不利用水點需要壓力（MPa）。

計算可知=0.90MPa，據(jù)規(guī)范要求穩(wěn)壓泵的設(shè)計壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動啟泵壓力設(shè)置點處的壓力在準工作狀態(tài)時大于系統(tǒng)設(shè)置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa，可知，消火栓泵啟泵壓力為0.80MPa～0.83MPa。

穩(wěn)壓泵的停泵壓力即氣壓水罐的最高工作壓力：

—氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比（以絕對壓力計），取0.899；

計算可知=1.01MPa。

穩(wěn)壓泵揚程：

—磨損系數(shù)，宜取1.05～1.10，取1.05；

—高位消防水箱最低水位與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）

計算可知穩(wěn)壓泵揚程P=0.20MPa。

（1）氣壓水罐

本工程穩(wěn)壓泵配套氣壓水罐采用立式隔膜式氣壓水罐，氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積計算：

—水泵（或泵組）的出流量（m3/s），本工程為1.0L/s；

—安全系數(shù)，宜取1.0～1.3，取1.3；

—水泵在一小時內(nèi)啟動次數(shù)，據(jù)規(guī)范要求不大于15次/h，取15次/h。

通過計算可知氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積=78L。

氣壓水罐的總?cè)莘e計算：

—氣壓水罐的水容積（m3），應(yīng)大于或等于調(diào)節(jié)水容積，據(jù)規(guī)范要求氣壓水罐有效儲水容積不宜小于150L，由上計算可知氣壓水罐調(diào)節(jié)水容積=78L﹤150L，本工程取150L；

—氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比（以絕對壓力計），取0.899；

—氣壓水罐的容積系數(shù)，立式隔膜式為1.05。

通過計算可知氣壓水罐的總?cè)莘e=1.56m3。

根據(jù)計算結(jié)果=1.56m3，選用立式隔膜式氣壓水罐，直徑1000mm，設(shè)計壓力1.60MPa（?1000-1.6）。

由上可知，穩(wěn)壓泵流量1.0L/s，揚程20m，一用一備，配套立式隔膜式氣壓水罐?1000-1.6，置于地下一層消防水泵房內(nèi)。

2.4.5消防水泵接合器

消防水泵接合器的給水流量按每個10L/s計算，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計流量40L/s計算，本工程需設(shè)置4個消防水泵接合器，消防水泵接合器宜在每棟單體附近就近設(shè)置，每兩棟單體中間設(shè)置一個水泵接合器，并應(yīng)在便于消防車使用的地點，距室外消火栓或消防水池的距離不宜小于15m，并不宜大于40m。

2.4.6分區(qū)供水

地下室消火栓靜壓H0=H4+100P-1.10

—高位消防水箱最低水位與穩(wěn)壓泵吸水口的集合高程差（M）；

—穩(wěn)壓泵揚程（MPa）。

計算可得H0=101.64m。

根據(jù)規(guī)范要求，消火栓栓口處靜壓大于1.0Mpa，消防給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水，故本工程消火給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分兩區(qū)供水。低區(qū)為地下車庫，由消火栓泵出水經(jīng)減壓閥減壓后供水，減壓閥后壓力0.50MPa；高區(qū)為地上部分，由消防水泵直接加壓供水，其中一層至19層消火栓采用減壓穩(wěn)壓型消火栓。

因考慮地上單體建筑內(nèi)的空間有限，為盡量不占用單體空間，將地下車庫分為低區(qū)，地上部分為高區(qū)，這樣既可以避免單體管井內(nèi)高區(qū)、低區(qū)消防管占用較多空間，不便于管理及檢修維護，又可以在地下室范圍內(nèi)合理的布置管線，避免立管成環(huán)影響單體局部層高及美觀性。

3 結(jié)束語

本工程中建筑群包括一類高層公共建筑、高層住宅、多層商店、一類機械汽車等性質(zhì)及類別區(qū)別較大，種類較多的建筑單體，應(yīng)將其各個羅列并綜合考慮，結(jié)合規(guī)范正確選出最安全合理的方案，這樣才能通過正確的計算得到各消防設(shè)備的參數(shù)，選用安全穩(wěn)固的消防設(shè)施。

作為一名給排水設(shè)計工作者，我們必須保持嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，不僅要緊隨規(guī)范做出安全的方案，還要更多的跟隨項目后期的安裝、調(diào)試、運行，不斷發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場遇到的問題以及后日運行中的問題，將問題一個個解決掉，努力讓以后的設(shè)計方案更加科學合理。我們必須與時俱進，學習新知識，運用新科技，培育新人才，只有我們設(shè)計人員自己的水平提高了，消防系統(tǒng)滅火效率才會提高，人民的生命財產(chǎn)才能得到更好的保障！

參考文獻：

[1] GB 50015—2003 建筑給水排水設(shè)計規(guī)范，2009

[2] GB 50016—2014 建筑設(shè)計防火規(guī)范，2015

[3] GB 50974—2014 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，2014

[4] GB 50084—2001 自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范，2005

[5] GB 50067—2014 汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范，2015

[6] 建筑給水排水設(shè)計手冊.第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[7] 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施給水排水.北京：中國計劃出版社，2009

作者簡介：

王超飛，男，1989-，陜西西安人，大學本科，漢嘉設(shè)計集團股份有限公司，助理工程師，從事給排水工程設(shè)計。

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為源頭控制，從而有效緩解城市垃圾造成的環(huán)境污染。例如：限制過度包裝、不使用一次性餐具等。

與此同時，要積極推進垃圾的分類回收，將不同種類的垃圾按照性質(zhì)、功能進行分類，回收可回收的資源，達到垃圾資源化的目的。由于當前的廢品回收多從經(jīng)濟角度出發(fā)，回收對象多為廢舊報紙、金屬等利潤高的物品，而對某些可能造成污染的物質(zhì)如廢舊塑料等等重視不夠，致使其回收率較低，對環(huán)境造成了損害。故分類回收應(yīng)作為今后城市垃圾管理工作中的重點。

6.3加強公共環(huán)保教育

電視、廣播、網(wǎng)絡(luò)、報刊等媒介對于公眾具有巨大的影響作用。故應(yīng)積極發(fā)揮這些媒介對于公眾的宣傳教育作用，例如：在電視上插播公益廣告、定期舉辦講座等，積極弘揚社會主義核心價值觀，培育公民的環(huán)境保護意識，形成良好的社會風氣。青少年的價值取向決定了社會未來的價值取向，提升中小學生的環(huán)保意識是生態(tài)文明建設(shè)的重中之重。在中小學課堂中應(yīng)多增加環(huán)境保護的內(nèi)容，培養(yǎng)青少年的環(huán)境保護意識。

7我國城市垃圾處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

衛(wèi)生填埋技術(shù)是符合我國國情，能夠有效環(huán)境城市垃圾問題的技術(shù)，在我國城市垃圾處理領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。今后很長的一段時間內(nèi)，衛(wèi)生填埋技術(shù)仍會作為一種主要的垃圾處理手段。近年來，生化反應(yīng)填埋技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)流行開來，生化反應(yīng)填埋技術(shù)具有降低處理成本，有效解決滲透液問題，改善局部環(huán)境等優(yōu)點。這種新的填埋技術(shù)在我國會有廣闊的前景。近幾年我國在焚燒技術(shù)領(lǐng)域取得了一系列的進展，隨著土地資源的日益減少，對土地占用量較小的焚燒處理會占有明顯的優(yōu)勢。與此同時，我們應(yīng)積極借鑒國外的經(jīng)驗及先進技術(shù)，如氣化熔融焚燒技術(shù)等，提高處理效率，降低運營成本。

8結(jié)束語

我國對于焚燒處理采取支持鼓勵的態(tài)度，在政策上支持發(fā)展焚燒處理技術(shù)，并且對于實施垃圾焚燒處理的企業(yè)給予一定的補貼和獎勵。堆肥處理目前的前景不容樂觀，但是如果將堆肥技術(shù)作為一種預處理手段，則會有著種種優(yōu)點。如降低垃圾含水率，加速垃圾的穩(wěn)定進程，有利于減少填埋處理中所產(chǎn)生的滲濾液，也可以有效提高焚燒處理的效率。

參考文獻：

[1] 劉海燕，韋新東，秦霏，等. 我國城市生活垃圾的處理現(xiàn)狀及措施[J].吉林建筑工程學院學報，2009，26（3）：71-73.

[2] 鄭國全. 公眾環(huán)境意識的研究進展[J]. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報，2009，30（2）：282-286