高層建筑屋頂消防水箱淺議

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高層建筑因現(xiàn)有消防裝備的限制，其防火設(shè)計應(yīng)立足于自救，且應(yīng)以室內(nèi)消防設(shè)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(tǒng)因其滅火效率高、二次水災(zāi)害小而被廣大設(shè)計人員所青睞。為了達到迅速滅火的目的，有關(guān)規(guī)范對室內(nèi)消防供水系統(tǒng)的水量和水壓均做了明確規(guī)定。在城市供水中，由于大部分城市管網(wǎng)為枝狀，且生活、消防采用合流制，發(fā)生火災(zāi)時，市政管網(wǎng)的壓力和事故點出水口的水量難以滿足高層建筑設(shè)計的壓力和流量，另一方面，即使市政管網(wǎng)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(wǎng)中抽取，以免供水管道中出現(xiàn)負壓，影響周圍其他用戶，因此，高層建筑通常設(shè)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(shè)備供水。規(guī)范規(guī)定，設(shè)有穩(wěn)壓泵、氣壓罐、變頻調(diào)速水泵的供水設(shè)備均為臨時高壓供水系統(tǒng)，而臨時高壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防水箱，以保證最不利點室內(nèi)消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災(zāi)所需的水量和水壓，達到迅速撲救初期火災(zāi)的目的。

　　一、消防水箱的容積計算

　　對于需設(shè)消防水箱的系統(tǒng)，其貯水量首先應(yīng)滿足消防10min（分鐘）室內(nèi)用水量。為便于維護、管理，設(shè)計時習(xí)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(yīng)滿足：

　　V＝Vt＋Vs＋Vf＋Vx，其中Vt（m³）為生活用水量，Vs（m³）為生活調(diào)節(jié)水量，Vf（m³）為高峰負荷儲備水量，Vx（m³）為消防用水量，其中Vx＝q600／1000，q為室內(nèi)消火栓或自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計用水量（升／秒）。若室內(nèi)消火栓與自動噴水系統(tǒng)水箱單獨設(shè)置時，其容量應(yīng)滿足各自要求。當室內(nèi)消火栓與自動噴水系統(tǒng)共用一個消防水箱時，根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GBJ84-85）》的規(guī)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(nèi)，火災(zāi)發(fā)生時，一般是在室內(nèi)消火栓投入使用之前，自動噴水系統(tǒng)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(zāi)的要求。對于采用分區(qū)供水的系統(tǒng)，若采用并聯(lián)方式，則每區(qū)水箱消防水量容積應(yīng)按上式計算；對于采用串聯(lián)方式供水系統(tǒng)，此時的水箱，除保證低區(qū)消防10min用水量外，主要還應(yīng)起上一區(qū)水池的作用，其消防儲水量應(yīng)滿足該區(qū)火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)用水量即Q＝（q1t1＋q2t2）－q3t3，（q1、q2、q3為室內(nèi)消火栓、自動噴水系統(tǒng)設(shè)計流量及水箱補水流量，t1、t2、t3為規(guī)范規(guī)定的火災(zāi)延續(xù)時間及補水時間），同時，還應(yīng)滿足該區(qū)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(shù)措施，一般情況下，生活、消防出水管應(yīng)單獨設(shè)置，并在生活用水出水管上采取破壞虹吸法和控制水位法。對于高度超過50m的建筑，室內(nèi)消防供水系統(tǒng)每區(qū)宜設(shè)兩個水箱，并用連通管連接。兼作水池的水箱應(yīng)分成網(wǎng)格，以便清洗和檢修時不停水。

　　二、管道布置

　　按規(guī)范要求，消防水箱應(yīng)設(shè)進水管、出水管、溢流信號管、通氣管等，為了保證水質(zhì)不被污染并定期排放水中的沉淀物和雜質(zhì)，消防水箱還應(yīng)設(shè)放空管。對于出水管的管徑，應(yīng)根據(jù)設(shè)計流量和流速來確定，即d（m）＝（4q／3．14v）^1／2（q：m³／s v：m／s）。對消火栓系統(tǒng)而言，水箱出水管經(jīng)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(wǎng)連接，而對自動噴水滅火系統(tǒng)，必須經(jīng)濕式報警閥后，才能與噴淋立管相接，而絕不能不經(jīng)濕式報警閥直接與管網(wǎng)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(jīng)報警閥，發(fā)生火災(zāi)時，壓力水進不了報警通道，致使壓力開關(guān)、水力警鈴不動作，更不會快速發(fā)出電信號啟動噴淋泵，從而使管網(wǎng)內(nèi)的水源得不到充分保證。為避免消防水泵開啟后水經(jīng)供水管網(wǎng)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(wǎng)壓力。

　　三、加壓措施

　　按規(guī)范要求，高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)滿足系統(tǒng)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計和施工也造成了一定的困難，因此，設(shè)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(shè)備水壓要求，須設(shè)增壓設(shè)施。常用的設(shè)備有氣壓罐或穩(wěn)壓泵。設(shè)計時，如果單獨在水箱的出水管上設(shè)加壓泵，則由于管網(wǎng)內(nèi)沒有可供調(diào)節(jié)水量，一旦管網(wǎng)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，則管網(wǎng)內(nèi)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(shè)計，在實際工程中也有很多。在我市已投入使用的工程中，設(shè)計人員常采用水泵與氣壓罐串聯(lián)的方式加壓，經(jīng)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(wǎng)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(jīng)吸水管、水泵送入消防管網(wǎng)，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(tǒng)中有了調(diào)節(jié)水量，可以避免泵頻繁啟動。其設(shè)備構(gòu)造較為簡單，占地面積小，且在無電的情況下，也能出水滅火。