高層建筑消防系統(tǒng)固定比例式減壓閥應(yīng)用

                        高層建筑消防系統(tǒng)固定比例式減壓閥應(yīng)用

                             上海申弘閥門有限公司

     之前介紹高壓管路氮?dú)鉁p壓閥組協(xié)調(diào)工作，現(xiàn)在介紹高層建筑消防系統(tǒng)固定比例式減壓閥應(yīng)用從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面論述固定比例式減壓閥在高層建筑消防系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)化作用。近年來我國(guó)高層建筑不斷發(fā)展 ,應(yīng)用于消防系統(tǒng)內(nèi)傳統(tǒng)的并聯(lián)或串聯(lián)分區(qū)供水方式被普遍采用 ,它具有安全可靠 ,供水性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn) ,但同時(shí)也有機(jī)房占地面積大 ,中間水箱增多 ,設(shè)備一次性投資大 ,維護(hù)管理工作加重的缺點(diǎn)。隨著進(jìn)口固定比例式減壓閥被國(guó)內(nèi)逐步采用和國(guó)我國(guó)高層建筑發(fā)展迅速，而在消防給水設(shè)計(jì)方面則相對(duì)滯后。本文結(jié)合實(shí)例，就高層民用建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，并分析了消防設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，以滿足高層建筑消防給水的需求，可供設(shè)計(jì)人員參考。對(duì)于建筑高度超過120 m、必須設(shè)置避難層的超高層住宅,消防給水一般只能采用消防泵直接串聯(lián)的分區(qū)給水系統(tǒng).直接串聯(lián)的消防給水系統(tǒng)中,宜設(shè)置分區(qū)消防水箱,其有效容積可按高區(qū)消防泵5 min的流量來確定;低區(qū)消防給水系統(tǒng)的高位消防水箱需單獨(dú)設(shè)置.我在高層建筑中工作，高層建筑中的消防系統(tǒng)一般分為高區(qū)和低區(qū)，低區(qū)的水壓要把它減下來，一般在管道中使用減壓閥，但我不知道減壓閥的工作原理，因?yàn)槲铱偸窍?，管道中的水通常是流通的，也就是說水在管道中處在密閉容器中，減壓閥的前后是如何實(shí)現(xiàn)壓力差的，即實(shí)現(xiàn)減壓？從物理學(xué)的角度講是什么減壓原理？
關(guān)鍵詞：消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)；消火栓；消防用水量；注意事項(xiàng)
        隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，高層建筑也越來越多的出現(xiàn)在城市之中。由于高層建筑造型*，功能多元化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，這類建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性也更大。為了防止和減少高層民用建筑火災(zāi)的危險(xiǎn)性，保護(hù)國(guó)家公民的生命財(cái)產(chǎn)安裝，在建筑物內(nèi)必須設(shè)置消防給水系統(tǒng)。本文就結(jié)合實(shí)例，主要探討了高層民用建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。

        1高層建筑消防系統(tǒng)固定比例式減壓閥應(yīng)用工程概述
        某高層民用建筑，其主要建筑功能為：商業(yè)及辦公建筑，規(guī)劃用地面積為14176m2，總建筑面積為69520.0m2，其中地下為23020m2，地上為46500m2，女兒墻高59.55m，其中地上15層，地下3層，地下2～3層為地下車庫(kù)及設(shè)備用房，可停放超過383輛汽車，地下1層至地上4層為購(gòu)物中心，5～6層為影院，7層為自備用(辦公)，8～15層為辦公等組成。
        2消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        由于高層民用建筑造型*，功能多元化，結(jié)構(gòu)多樣，地下3層至地上8層，每層的防火分區(qū)都不同。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)、《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2001(2005年版)的相關(guān)規(guī)定，該建筑為一類高層建筑，設(shè)置室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)。各系統(tǒng)消防用水量標(biāo)準(zhǔn)及一次滅火用水量見表1。減壓閥的構(gòu)造類型很多，水系統(tǒng)常見的有薄膜式、內(nèi)彈簧活塞式等。減壓閥的基本作用原理是靠閥內(nèi)流道對(duì)水流的局部“阻力”降低水壓(水壓降的范圍由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側(cè)的進(jìn)出口水壓差自動(dòng)調(diào)節(jié))。同時(shí)借助閥后壓力的作用調(diào)節(jié)啟閉件的開度(甚至關(guān)閉)，使閥后壓力保持在一定范圍內(nèi)，在進(jìn)口壓力不斷變化的情況下，保持出口壓力在設(shè)定的范圍內(nèi)。
        表1消防用水量標(biāo)準(zhǔn)及一次滅火用水量
        
        2.1室外消火栓系統(tǒng)
        1)由本建筑西北兩側(cè)各引入一根DN200mm市政給水管，壓力為0.25MPa，作為消防水源。
        2)室外消防采用低壓制給水系統(tǒng)，由城市自來水直接供水，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由城市消防車從現(xiàn)場(chǎng)室外消火栓取水經(jīng)加壓進(jìn)行滅火或經(jīng)消防水泵接合器供室內(nèi)消防滅火用水。
        3)室外消防為兩路供水，設(shè)管徑為DN200mm環(huán)狀室外消火栓管道，并設(shè)室外地下消火栓6個(gè)，滿足室外消防的要求。
        2.2消防水池及屋頂消防水箱
        1)根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)》的相關(guān)規(guī)定，該綜合樓按同一時(shí)間發(fā)生一次火災(zāi)考慮，按自動(dòng)噴淋系統(tǒng)與水噴霧系統(tǒng)之中用水量大值，再加上室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水量計(jì)算消防水池容量。消防水池內(nèi)貯存有3h室內(nèi)消火栓滅火用水量及1h水噴霧用水量，水池有效容積594m3，水池分兩格。消防泵房、消防水池設(shè)置在地下3層。
        2)屋頂水箱間設(shè)有效容積為18m3消防水箱一座，提供消防系統(tǒng)初期用水，并設(shè)一套消火栓和自動(dòng)噴淋合用的消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備，維持消火栓系統(tǒng)及自動(dòng)噴淋系統(tǒng)平時(shí)壓力。
        2.3室內(nèi)消火栓系統(tǒng)
        1)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)靜水壓力不超過1.0MPa，室內(nèi)消火栓管道在豎向不分區(qū)。地下3層、地下2層消火栓管網(wǎng)為單獨(dú)環(huán)狀管網(wǎng)；地下1層至6層水平干管與豎向立管也構(gòu)成環(huán)狀，上干管設(shè)在6層，下干管設(shè)在地下1層；7層至15層水平干管與豎向立管也構(gòu)成環(huán)狀，上干管設(shè)在15層，下干管設(shè)在7層。消防水箱出水管及消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備出水管與15層水平干管相連。
        2)本建筑物內(nèi)各層設(shè)消火栓進(jìn)行保護(hù)的場(chǎng)所，其布置保證室內(nèi)任何一處均有2股水柱同時(shí)到達(dá)。滅火水槍的充實(shí)水柱不小于10m。每個(gè)消火栓箱內(nèi)均配置DN65mm消火栓一個(gè)、DN65mmL25m麻質(zhì)襯膠水帶一條，DN65mm×19mm直流水槍一支、自救消防卷盤一套、啟動(dòng)消防水泵按鈕和指示燈各一只。為保證消火栓栓口出水壓力不超過0.5MPa，地下3層～10層消火栓采用減壓穩(wěn)壓消火栓。
        3)室外設(shè)3套消防水泵接合器，供水管分別與室內(nèi)消火栓給水管網(wǎng)相連。
        4)室內(nèi)消火栓水泵2臺(tái)采用恒壓切線消防水泵，一用一備。消防水泵設(shè)有平時(shí)自動(dòng)巡檢功能。
        2.4自動(dòng)噴淋系統(tǒng)
        1)采用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，地下2層、地下3層車庫(kù)不采暖，設(shè)置預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，其它為濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
        2)設(shè)計(jì)參數(shù)：商場(chǎng)、車庫(kù)均按中危險(xiǎn)Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)；辦公按中危險(xiǎn)Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)；噴水強(qiáng)度：商場(chǎng)、車庫(kù)8L/min?m2，辦公層6L/min?m2；作用面積160m2，不利點(diǎn)噴灑頭工作壓力不低于0.05MPa。
        3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        (1)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在豎向不分區(qū)。
        (2)設(shè)置4組為預(yù)作用報(bào)警閥(用于地下2層、地下3層)，8組為濕式報(bào)警閥，每組報(bào)警閥擔(dān)負(fù)的噴灑頭不超過800個(gè)。
        (3)噴灑頭：地下車庫(kù)采用DN15mm直立式玻璃球噴灑頭，動(dòng)作溫度為68℃、K=80；機(jī)械停車庫(kù)采用帶保護(hù)網(wǎng)倉(cāng)庫(kù)型快速響應(yīng)噴頭，動(dòng)作溫度為68℃、K=115，機(jī)械停車噴頭按停車的托板位置分層布置，且應(yīng)在噴頭的上方設(shè)置集熱板；地下1層商場(chǎng)部采用快速響應(yīng)噴頭，動(dòng)作溫度為68℃、K=80；其余商場(chǎng)、辦公均采用下垂式吊頂玻璃球噴灑頭，向下安裝，動(dòng)作溫度為68℃、K=80。
        (4)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)每個(gè)防火分區(qū)或每層均設(shè)信號(hào)閥和水流指示器。
        (5)泵房?jī)?nèi)設(shè)2臺(tái)恒壓切線噴淋消防泵,設(shè)備參數(shù)為：Q=45L/s，H=1.20MPa，N=90kW。消防水泵設(shè)有平時(shí)自動(dòng)巡檢功能，并在出水管上裝有安全泄壓裝置。
        (6)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)共設(shè)3套消防水泵接合器，供消防車從室外消火栓取水向室內(nèi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)補(bǔ)水。
        (7)為了保證系統(tǒng)安全可靠，每個(gè)報(bào)警閥組的不利噴頭處設(shè)末端試水裝置，其它防火分區(qū)和各樓層的不利噴頭處，均設(shè)DN25mm試水閥。
        2.5水噴霧系統(tǒng)
        1)根據(jù)《民用建筑設(shè)置鍋爐房消防設(shè)計(jì)規(guī)定》DBJ01-614-2002規(guī)定，水噴霧系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象為直燃機(jī)和燃?xì)忮仩t。
        2)在地下1層燃?xì)庵比紮C(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有水噴霧滅火系統(tǒng)，設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度：9L/min?m2,水噴霧保護(hù)面積為256m2,系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為45L/s，不利噴頭處設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa；系統(tǒng)工作壓力為0.65MPa，干管DN150mm。系統(tǒng)噴水響應(yīng)時(shí)間60s。水噴霧系統(tǒng)設(shè)置一套雨淋閥組。水噴霧噴頭采用水霧用開式噴頭。

        3消防設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)
        3.1恒壓切線消防水泵及防超壓措施
        恒壓切線消防泵的特性是從零流量到大流量之間的揚(yáng)程變化幅度不超過5%，且小流量或零流量時(shí)不超壓，此類水泵有供水壓力穩(wěn)定、供水可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在恒壓切線消防泵啟動(dòng)運(yùn)行的情況下，系統(tǒng)管網(wǎng)壓力變化不大，系統(tǒng)比較安全，但在消防水泵因突然停電或其它原因造成開閥狀態(tài)下水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生停泵水錘，因此，在本高層綜合樓設(shè)計(jì)中采用了恒壓切線消防泵防止水泵運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)管網(wǎng)超壓，在消防水泵出水管上安裝緩閉式止回閥和泄壓閥可減輕停泵水錘導(dǎo)致的超壓危害，使消防系統(tǒng)更安全。

        3.2減壓穩(wěn)壓消火栓及減壓孔板的選用
        上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)》第7.4.6.5條規(guī)定，本工程室內(nèi)消火栓系統(tǒng)靜水壓力不超過1.0MPa，室內(nèi)消火栓管道在豎向不分區(qū)。消火栓栓口出水壓力大于0.5MPa時(shí)，應(yīng)采取減壓措施，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.0.5條中危險(xiǎn)級(jí)場(chǎng)所中各配水管入口的壓力均不宜小于0.4MPa的規(guī)定，本工程設(shè)計(jì)中減壓措施為：室內(nèi)消火栓采用減壓穩(wěn)壓消火栓，噴淋系統(tǒng)各配水管采用減壓孔板。減壓穩(wěn)壓消火栓不需要人工調(diào)試，安裝方便，但不能隨意設(shè)置，依據(jù)減壓穩(wěn)壓消火栓的栓前壓力、栓后壓力的特性曲線(參見04S202《室內(nèi)消火栓安裝》P35)，當(dāng)栓前壓力等于0.4MPa時(shí)，栓后壓力為0.25MPa，且小于0.4MPa時(shí)，栓后壓力明顯下降。為了保證消火栓的水槍充實(shí)水柱不小于10m的要求，當(dāng)栓前壓力小于0.4MPa時(shí)，不應(yīng)設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓。

3.6.1  設(shè)置在管道直飲水系統(tǒng)中的減壓閥及閥組組件，其過流部件應(yīng)采用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)（S30408及以上），其橡膠密封件宜選用硅橡膠或食品級(jí)三元乙丙橡膠。減壓閥的減壓比不宜大于3：1，當(dāng)減壓比大于3：1時(shí)，宜采用串聯(lián)減壓方式或按本規(guī)程3.3.3條圖3.3.3中的65℃氣蝕控制線進(jìn)行氣蝕校核，并避開氣蝕區(qū)。
〖條文說明〗3.6.1  管道直飲水系統(tǒng)的閥件，應(yīng)選用衛(wèi)生合格的食品級(jí)材料，其防銹、防腐性能不應(yīng)低于S30408不銹鋼材料，尤其是橡膠件，應(yīng)為食品級(jí)的橡膠材料。其減壓閥的性能要求與冷水減壓閥相同。
3.6.2  管道直飲水系統(tǒng)中的減壓閥，不應(yīng)設(shè)置在供回水干管和循環(huán)支管上，減壓閥組可按單閥減壓方式設(shè)置，在減壓閥組中可不設(shè)過濾器。
〖條文說明〗3.6.2  減壓閥不設(shè)在循環(huán)管上，是為了回水壓力的平衡和節(jié)能；由于管道直飲水為生活改善型供應(yīng)系統(tǒng)，停水維修對(duì)于生活的影響較小，為了減少設(shè)備投資，可采用單閥減壓方式。直飲水的水質(zhì)較好，無需在閥前過濾，故在減壓閥組中不應(yīng)設(shè)置過濾器。
3.6.3  僅干管循環(huán)的管道直飲水系統(tǒng)，宜采用分層支管減壓方式，可參照生活飲用水給水系統(tǒng)的分區(qū)方法采用分區(qū)減壓方式。
〖條文說明〗3.6.3  為了防止管道死水和細(xì)菌滋生繁殖，管道直飲水系統(tǒng)均設(shè)置供回水循環(huán)管道，且為獨(dú)立管路系統(tǒng)，僅干管循環(huán)的直飲水系統(tǒng)的供水方式和供水壓力分布與生活飲用水相仿，其減壓方式可參照生活飲用水的供水方式設(shè)置，但為了減小死水管道的長(zhǎng)度，宜采用分層支管減壓方式減壓，對(duì)于用水概率較高的建筑，可采用分區(qū)減壓方式。
3.6.4  采用全循環(huán)方式（支管也循環(huán)）的管道直飲水系統(tǒng)，可參照本3.5.5全循環(huán)方式的要求，采用循環(huán)泵分區(qū)供水方式減壓，壓力超過0.35MPa的支管，應(yīng)設(shè)置減壓閥，宜采用分層支管減壓方式。
〖條文說明〗3.6.4  采用全循環(huán)方式的直飲水供水系統(tǒng)，為了解決回水壓力平衡問題，不應(yīng)在循環(huán)管上設(shè)置減壓閥，應(yīng)按照壓力分區(qū)，采用循環(huán)泵分區(qū)供水，分區(qū)減壓；由于直飲水為獨(dú)立管道系統(tǒng)，其分區(qū)高度可大于生活飲用水系統(tǒng)，可減少分區(qū)數(shù)量和循環(huán)泵數(shù)量，減少設(shè)備投資，對(duì)于超壓管事宜采用分層支管減壓方式。

        3.3機(jī)械車庫(kù)自噴水量的確定
        本工程地下2層、地下3層車庫(kù)為2層機(jī)械立體汽車庫(kù)，自噴水量的計(jì)算是根據(jù)高有貨架內(nèi)置噴頭倉(cāng)庫(kù)的的設(shè)計(jì)計(jì)算方法確定設(shè)計(jì)流量，分為天花板流量(中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí))和車架內(nèi)置部分流量(按倉(cāng)庫(kù)貨架內(nèi)置噴頭計(jì)算)，設(shè)計(jì)流量為二者之和，天花板下的噴頭采用直立型，K=80，每個(gè)下層車位的保護(hù)噴頭采用倉(cāng)庫(kù)型快速響應(yīng)噴頭，K=115，噴頭的計(jì)算數(shù)量為8個(gè)(依據(jù)全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施)，經(jīng)計(jì)算自動(dòng)噴淋的總水量為40L/s。
        4 結(jié)束語(yǔ)
        目前，我國(guó)在高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面還相對(duì)滯后。為此，筆者結(jié)合自己工作實(shí)踐，針對(duì)如何提高高層民用建筑消防供水系統(tǒng)的安全性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了探討。但實(shí)際工程中，各種建筑形態(tài)千變?nèi)f化，外部條件各不相同，應(yīng)根據(jù)具體情況，在滿足國(guó)家有關(guān)規(guī)范規(guī)定及當(dāng)?shù)刂鞴懿块T有關(guān)條文條例的前提下，選擇合理的消防給水系統(tǒng)，確保消防給水系統(tǒng)的安全可靠，節(jié)省投資。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：膜片式減壓閥材料性能