高層建筑消防給水系統幾個(gè)問(wèn)題的討論

    隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，城市中的高層、超高層建筑大量涌現，其消防安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。近幾年來(lái)，筆者在消防工程的施工、調試、驗收以及使用中，發(fā)現一些問(wèn)題，現提出來(lái)進(jìn)行探討，以便共同促進(jìn)消防事業(yè)的發(fā)展，不當之處請批評指正。

 

1  消防給水系統超壓?jiǎn)?wèn)題

    《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045—95(2001年版)7．5．6規定：“高層建筑消防給水系統應采取防超壓措施”。這是我國第一次將防超壓措施列入規范條文。消防給水系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“系統”)的超壓是指“系統”內的水壓超過(guò)其工作壓力限值，造成管道、配件、附件、器材和設備的損壞，影響“系統”正常運行的現象。在設計和施工中，應對高層建筑“系統”的超壓?jiǎn)?wèn)題引起注意，并采取有效的對策進(jìn)行預防。

 

    引起“系統”超壓的原因

    (1)按設計流量選用消防水泵，在火災初期消火栓的實(shí)際使用數和自動(dòng)噴水滅火系統的噴頭實(shí)際開(kāi)啟數都比規范規定的數量少，其實(shí)際消防用水量遠小于水泵選定的流量值，另外消防水泵在實(shí)驗和檢查時(shí)，水泵出水量也較少，若選用一般水泵，由于其流量—揚程曲線(xiàn)較陡直，因此，管網(wǎng)的壓力升高而出現超壓現象。

 

    (2)“系統”設置不恰當。高層建筑“系統”主要有消火栓系統和自動(dòng)噴水滅火系統兩大類(lèi)。在實(shí)際工程中，可以見(jiàn)到這樣做法：兩個(gè)系統本應分別設置工作泵，但為節省投資和少占地而共用一臺備用泵。由于兩系統對水量、水壓要求各不相同，管網(wǎng)布置差別更大，分別設置的工作泵型號不同，按消防規范規定，消防備用泵的工作能力不應小于其中最大一臺消防工作泵。當水壓要求低的消防系統工作泵有故障時(shí)，由消防備用泵供水而出現超壓。

 

    (3)高層建筑消防給水系統豎向分區時(shí)，采用減壓閥分區給水方式，有的工程把這種半獨立的上區和下區分開(kāi)使用水泵接合器，誤用消防車(chē)中壓出口達到1～2 MPa的相對高壓水流接通下區接合器時(shí)，下區會(huì )出現超壓。某大廈的上、下區系統就是分開(kāi)使用水泵接合器的，采用減壓閥進(jìn)行分區。例如十層以下屬下區，十一層以上屬上區的某大廈十層以下凌晨著(zhù)火，忙中出錯，誤用1～2MPa的中壓泵向下區接合器加壓送水，就會(huì )引發(fā)下區系統超壓?jiǎn)?wèn)題。

 

    (4)消防車(chē)的相對高揚程中壓泵通過(guò)水泵接合器向室內消防給水管網(wǎng)供水，若在管網(wǎng)上不采取減壓措施，將造成超壓。

 

2  “系統”防超壓措施

    由于“高層建筑消防給水系統”超壓會(huì )嚴重影響管網(wǎng)的安全使用，如直流水槍難以控制，消火栓與水龍帶接口易漏水，影響噴頭的滅火效果等等，因此，應采用技術(shù)措施防止系統超壓。目前工程中常采用的防超壓措施有如下幾種：

 

2．1  正確設置消防水泵

 

2．1．1  選用流量—揚程曲線(xiàn)平緩的水泵，其中值得推薦的是：建筑消防特種泵(原名切線(xiàn)泵)。流量—揚程曲線(xiàn)特別平緩，呈恒壓狀態(tài)，當系統在零流量或小流量下運行時(shí)，系統產(chǎn)生的超壓可以保持在允許范圍之內；而當火場(chǎng)需要超出設計流量時(shí)，供水揚程不致于大幅度下降，仍能保證一定的充實(shí)水柱進(jìn)行滅火。

 

2．1． 2  采用多臺水泵，小流量時(shí)小水泵運行或單泵運行，大流量時(shí)大泵運行或多泵并聯(lián)運行，保證火災現場(chǎng)所需要的流量而不產(chǎn)生超壓現象。

 

2．1．3  采用恒壓變流量變頻調速水泵供水，使水泵供水壓力在流量變化時(shí)保持恒定。

 

2．2  合理的豎向分區   

 

2．2．1  管網(wǎng)豎向分區時(shí)，適當留有余地降低分區給水壓力值(小于0.8MPa)；或按0.8MPa值進(jìn)行豎向分區，并采取相應有效的減壓措施。

 

2．2．2  獨立分區給水系統(即并聯(lián)式分區給水系統)。根據系統壓力對消火栓給水進(jìn)行分區，分上下兩個(gè)或上中下三個(gè)給水分區，由不同的水泵機組根據需要提供不同的壓力。每個(gè)供水分區的幾何高差一般不超過(guò)50m。這樣就可以避免為滿(mǎn)足上部最不利點(diǎn)出水壓力而造成底部幾層超壓的現象。這種系統的缺點(diǎn)是造價(jià)較高，自動(dòng)控制系統和施工較為繁瑣。

 

    2．2．3  串聯(lián)分區給水系統。這種方式多用于高層建筑。從水泵型號選配、供水管道的受壓程度和節約能源等方面來(lái)看，該系統都優(yōu)于前一種系統。其缺點(diǎn)是，如果下部主干管出現故障，就會(huì )直接影響上下兩區供水。

 

    2．3  正確布置“系統”

 

    高層建筑消火栓系統和自動(dòng)噴水滅火系統應分開(kāi)設置。由于兩種系統作用時(shí)間不同，壓力要求不同等原因，兩系統若共用水泵作消防供水，在小流量情況下工作時(shí)，產(chǎn)生的超壓值比較大，容易出現安全事故。

 

    2．4  使用可調式減壓閥控制系統壓力

 

    對采用減壓閥分區的給水方式，當有可能因減壓閥故障而造成超過(guò)額定壓力1.5倍時(shí)，采用可調式減壓閥串聯(lián)設置方式?？烧{式減壓閥可以起到穩壓作用，只要給它設定一閥后壓力，那么不管壓力變化如何，都不影響閥后的工作壓力。因此可調式減壓閥后的管網(wǎng)就不會(huì )出現超壓現象，但安裝時(shí)，一定注意減壓閥的安裝方向，如安裝不當，會(huì )使管網(wǎng)由環(huán)狀變?yōu)橹罟芫W(wǎng)，降低供水的可靠性。為解決這一問(wèn)題，可按圖1所示的方式聯(lián)接管網(wǎng)，以保證任意一個(gè)消火栓均有兩個(gè)來(lái)水方向供水。為避免閥后因動(dòng)壓系數改變導致分區最高最遠點(diǎn)壓力不足的現象，減壓閥宜設置在制高點(diǎn)，以有利的下給方式供水。

 

    2．5  采取相應泄壓和穩壓設施

 

    泄壓和穩壓設施有安全泄壓閥、穩壓泵、氣壓罐等。如圖2所示，可以解決檢查、試驗消防泵時(shí)產(chǎn)生的超壓以及小流量供水或靜揚程驟升產(chǎn)生的超壓，還有停泵產(chǎn)生水錘造成的超壓和消防車(chē)給管網(wǎng)加壓時(shí)造成的超壓。這種方法現在使用比較多，只是一次性投資多一些。

 

    3  “系統”停泵水錘問(wèn)題

 

    “系統”停泵水錘是水錘現象中的一種，是指當水泵機組因突然失電或其它原因停機時(shí)，水泵及管路中水流速度發(fā)生遞變引起壓力突變稱(chēng)為停泵水錘。停泵水錘危害極大，有時(shí)會(huì )造成管路破裂、閥門(mén)崩開(kāi)、管道接頭斷開(kāi)、泵房淹沒(méi)的重大事故。某大廈就發(fā)生過(guò)水泵出口的止回閥崩裂。

 

由于停泵水錘可能導致泵站和管道發(fā)生嚴重事故，因此有必要根據具體情況采取相應的措施消除停泵水錘或消減水錘壓力。一般措施主要有：

    (1)增大管道管徑以降低給水管道的流速，可在一定程度上降低水錘壓力。但增大管道管徑會(huì )增加工程投資。

 

    (2)給水管線(xiàn)布置時(shí)，應盡量避免出現駝峰或坡度劇變。

 

    (3)選用轉動(dòng)慣量較大水泵或加裝有足夠慣性的飛輪，從而降低水錘值。

 

    (4)設置水錘消除裝置，如安裝水錘消除器，或采用多功能水泵控制閥等。某大廈就把原安裝的旋啟式止回閥換成多功能水泵控制閥，再沒(méi)有發(fā)生過(guò)事故。

 

4  “系統”沖洗問(wèn)題

     高層建筑消防給水系統，尤其是自動(dòng)噴水滅火系統被雜物；堵塞的現象在工程竣工驗收中時(shí)有發(fā)生。它嚴重影響了管道的通水能力，影響消火栓、水槍及噴頭的正常出水，影響報警閥、水流指示器等設備的正常工作，給消防滅火帶來(lái)了危害。堵塞的雜物中主要是水泥塊、石子、泥砂、木眉、焊渣、焊條頭、布頭等，產(chǎn)生這種現象的主要原因是在施工中管道安裝試壓完畢沒(méi)有對系統進(jìn)行沖洗，或未認真地沖洗，或雖沖洗了，但消防管道無(wú)排渣能力，使雜物存留在管內。解決的辦法除加強施工管理、防止人為因素使雜物進(jìn)入管道之外，應在設計上采取措施使管網(wǎng)具有一定的排渣能力，可在各主要立管的下端設置排渣口，供管道沖洗時(shí)排除雜物，平時(shí)可用刀閥關(guān)閉。在水沖洗時(shí)，排放管道的截面不應小于被沖洗管道截面的60％，水沖洗流速不應小于3.0m／s，并應連續進(jìn)行，以目測出口處的水流顏色、透明度與人口處基本一致為合格。

 

5  “系統”的排氣問(wèn)題   

      在消火栓系統和自動(dòng)噴水滅火系統通水前及檢修放水后，空氣將不可避免地進(jìn)入消防管道，占據部分空間，排放消防管道空氣的方法，一般是在管道通水時(shí)打開(kāi)部分閥門(mén)依靠水將空氣從閥門(mén)頂排出。但這種做法存在如下缺陷：

 

    (1)高出閥門(mén)的管內空氣無(wú)法被水從閥門(mén)壓出。

 

    (2)水平管道向上門(mén)字形彎管處的空氣無(wú)法被水擠壓出去。

 

 上述兩種未排盡的空氣對管內水流形成阻礙，減少管道過(guò)水斷面，甚至產(chǎn)生氣塞現象，對滅火效果產(chǎn)生嚴重影響。

 

 防止產(chǎn)生這種現象的較好辦法是：在立管最高點(diǎn)和水平管向上門(mén)字形彎管的最高點(diǎn)均設置自動(dòng)排氣閥，使管內的空氣被水從自動(dòng)排氣閥處擠壓出來(lái)。

 

6  消防泵不能正常運行

      消防泵不經(jīng)常啟動(dòng)，而消防泵長(cháng)時(shí)間的不運行，加上環(huán)境條件的不理想(諸如潮濕、陰冷)，在一段時(shí)間以后，泵軸往往被“咬住”，導致在需要啟動(dòng)的時(shí)候，消防泵無(wú)法啟動(dòng)。工作泵出了問(wèn)題以后，備用泵按理應自動(dòng)切換投入運行，但實(shí)際情況不然。由于備用泵和工作泵，其型號相同、材質(zhì)相同、環(huán)境相同，當工作泵不能啟動(dòng)時(shí)，備用泵同樣不能啟動(dòng)。這個(gè)問(wèn)題客觀(guān)存在，且相當嚴重，很多工程在筆者回訪(fǎng)時(shí)都發(fā)現這個(gè)問(wèn)題。

 

     解決消防泵正常運行的措施之一是改善材質(zhì)，如采用不銹鋼泵軸或水泵整體都用不銹鋼制作。這個(gè)辦法的不足在于：不銹鋼泵的型譜圖覆蓋面還不夠廣，不能完全取代其他材質(zhì)制作的消防泵；此外，不銹鋼材質(zhì)的壽命和鑄鐵相比，并不顯示出多大的優(yōu)越性。解決消防泵不正常運行的另一個(gè)措施是消防泵維護自檢，即定時(shí)強制性運行消防泵，以達到消防泵在滅火時(shí)能正常運行的目的。每個(gè)月啟動(dòng)消防泵運行一段時(shí)間，檢查消防泵是否正常，能否迅速啟動(dòng)，同時(shí)檢測消防泵的流量和揚程能否滿(mǎn)足滅火的要求。

 

  7  其他   

     水泵接合器止回閥有裝反的現象。有些水泵接合器安裝在阻礙交通(人行或車(chē)輛)的位置，消防車(chē)無(wú)法接近。有的安裝墻壁式水泵接合器高度超高，且直接安裝在玻璃幕墻下方，這都是施工時(shí)不重視、不負責任所造成的。解決的方法是：一方面，施工單位要經(jīng)常組織施工人員學(xué)習規范，了解各方面的技術(shù)要求，同時(shí)要穩定施工人員，對施工人員定期考核，重點(diǎn)對施工單位技術(shù)負責人進(jìn)行考核。另一方面，各施工單位要提高“系統”質(zhì)量意識，層層把好關(guān)。

 

  8  結束語(yǔ)

     以上是高層建筑消防給水系統施工、驗收和使用中幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題及其對策。只要有關(guān)設計單位嚴格按照《高層民用建筑設計防火規范》等進(jìn)行設計，消防監督機關(guān)或工程監理公司加強圖紙審核、施工檢查力度，施工單位嚴格按照設計及有關(guān)施工驗收規范進(jìn)行施  工，根據工程的實(shí)際情況，確定相應的對策措施，一定可以減輕或消除高層建筑消防給水系統有關(guān)停泵水錘、超壓、堵塞等危害，從而確保消防給水系統的安全。