高层民用建筑喷淋系统分区设计关键问题探讨_舒坦.pdf

2023 年 4 月作者简介:舒坦(1989)，男，汉族，河南南阳人，研究生，工程师，研究方向:建筑给排水。高层民用建筑喷淋系统分区设计关键问题探讨舒坦1张素春2(1 上海现代建筑规划设计研究院有限公司，上海 200041;2 江苏交科交通设计研究院有限公司，江苏 淮安 223001)摘要:高层民用建筑消防设计中自动喷淋系统设计是消防设计重要一环，自动喷淋系统分区设置以及湿式报警阀、减压阀的设置方式将对项目消防设计产生重要影响。本文结合一个具体项目，对其喷淋系统分区、减压阀设置等几个关键问题加以探讨，以期探明喷淋系统设计中的几个关键点，确保消防设计准确、合理。关键词:自动喷淋系统;减压阀;自动喷淋系统分区;稳压系统文章编号:2095 4085(2023)04 0139 03随着社会经济的发展，我国对高品质高层建筑的设计要求越来越高，但是高层民用建筑数量增多，各种消防事件也愈演愈烈，数据表明安装自动喷淋灭火系统的建筑物灭火成功率高达 96 2%，所以喷淋系统的设置对建筑物扑灭初期火灾作用明显，本文结合具体案例，针对自动喷淋系统以及自动喷淋系统分区进行探讨以达到合理、实用设计的目的。1工程概况项目位于上海市南汇自贸区临港新城，项目分南北两个地块，其中北地块最高楼高度 78 9m，一类高层住宅，南地块最高楼高度 52 7m，二类高层住宅，南北两个地块地下两层为车库，其中地下一层相对标高 5 550m，地下二层相对标高 9 350m，地下两层均为汽车库。本文仅针对自动喷淋系统进行深入探讨。2喷淋系统分区计算2 1分区依据依据消防给水及消火栓系统技术规范(GB50974 2014)6 2 1 条，符合下列条件时，分区供水原则:报警阀处工作压力不大于 1 6MPa，最不利喷头处工作压力不大于 1 20MPa。2 2分区理解首先需要判断此处的工作压力为设计工作压力还是系统工作压力，因为这两个压力中间相差 1 2 1 4 倍，对整个分区和喷淋泵的扬程选择至关重要，所以务必要清楚。依据(15S509)消防给水及消火栓系统技术规范 图示 6 2 1，报警阀处工作压力，最不利喷头处工作压力都是以零流量的扬程计，也就是说这两个工作压力均指系统工作压力1。我们再来看 消防给水及消火栓系统技术规范实施指南 P113 注 6:此处工作压力是指报警阀、喷头设施在额定工作状态下的承受压力，也就是说 实施指南认为此处的压力是额定工作压力，也就是设计工作压力。两者相差 1 2 1 4 倍，本人认为 图示是规范的直接解读，权威性要高于 实施指南，并且消防安全事关重大，宜严不宜松，因此对工作压力的理解根据 图示归为系统工作压力，在这个基础上我们做进一步探讨。2 3基本情况本最不 利 点 位 于北 地 块 13#楼 共 26 层 高 度78 90m，次不利高楼为 15#楼高度 75 80m。18#楼高度 7569m。压力最大喷头处为最靠近泵房下方地下二层处喷头。最不利作用面积喷淋系统水力计算结果如下表 1 所示。表 1最不利和次不利楼最高处作用面积内喷淋水力计算表楼号作用面积/m2总流量/(L/s)入口压力/m平均喷水强度/(L/minm2)最不利点喷头压力/m13#16016 0222 168 55715#1606 1711 317 69718#16026 6818 319 872 4消防泵计算虽然最高楼为 13#楼，但本楼喷淋流量小计算值为 16 02L/s，水头损失小。18#楼为次高楼，喷淋流量大，喷淋流量值计算为 26 68L/s，水头损失大。因此喷淋泵计算表如表 2 所示。931表 2喷淋泵水力计算选型表消防水泵计算附表:室内外高差地上层数层高/m地下室高度/m建筑高度/m消火栓泵扬水几何高度/m喷淋泵扬水几何高度/m消灭栓口压力/m喷淋作用面积入口处压力/m35 35H=789Hz=8205Hz=8365H栓=35P0=26泵房内损失/m水泵安全系数报警阀损失/m水流指示器损失/m过滤器水损/m倒流防止器水损/m水表水损/mHz=2K=124421Hs=40市政压力/m0消防水泵房用水量Q(L/s)火灾时间/s总用水量/m3管径mm计算内径流量q(L/s)流速(m/s)水损i管长m管段水损/m水泵扬程/m室外消防15210820019815052 400室内消防40228810010510122697902615014740247192000172198140 3自动喷淋4011441501472012181184040200198401314820003675125 1其它合计540自喷水泵(Q=40L/s，H=125m，N=110kW，n=2 960)2 5减压阀计算根据实际情况选择喷淋泵扬程 126m，泵房内局部水头损失 7m(泵内损失 2m+过滤器损失 1m+倒流防止器 4m)。减压阀确认条件一:为保证最靠近泵房喷头处工作压力不大于120MPa，报警阀前工作压力不大于 1 6MPa，安全系数取 1 24，系统工作压力=1 24 126+10=166 24m，本项目位于上海临港，采用直抽式供水，考虑市政压力 10m，因此报警阀前压力值 166 24 7=159 24m 160m。报警阀前系统工作压力不超 1 60MPa。减压阀确认条件二:最靠近泵房地下二层喷头处工作压力不大于120MPa，水泵到最不利喷头处压力为 1 24 126+1013+1=154 24m 120m，其中泵内损失 2m，报警阀损失 4m，水流指示器损失 2m，过滤器损失 1m，倒流防止器 4m，泵房内损失合计 13m。计算差值15424 120=3424m，综上减压阀减压值取35m，确保最不利喷头处压力不超过120MPa。2 6分区结论水泵房到报警阀间距离 200m，管径 DN200，报警阀间到 18#楼最高处 100m，管径 DN150，市政压力10m，喷淋泵扬程 126m，减压阀减压 35m，局部水头损失 13m，泵房到报警阀间水头损失 3 85m，报警阀后管道到最高处水头损失 5 25m，最不利作用面积处喷淋入口压力取 22m，减压阀后报警阀最高可供高度56 9m，其中南地块最高楼 52 7m。南地块水力计算表如表 3 所示。表 3南地块喷淋水力计算表楼号作用面积/m2总流量(L/s)入口压力/m平均喷水强度(L/minm2)最不利点喷头压力/m7#1602858150286278#160266816189 87因此喷淋系统分区采用减压阀分区，其中南地块:52 6m 以下为低区。北地块:50m 以下为低区，其余为高区，分区示意图如图 1 所示。3减压阀减压后静压核验喷淋分区后还有一个问题没有探讨，因为减压阀分区更多的考量是防止系统工作压力超过规范规定的数值，所有的计算均依据系统工作压力。依据这种情况计算，在发生火灾时系统启动后，所有部位消防压力、水量等均能得到有效满足2。可是消防系统在未启动时也是要保持一定压力，消防给水及消火栓系统规范5 3 3 第 3 条指出最不利点在准工作状态时的压力不应小于 015MPa。041图 1喷淋系统分区示意减压阀所减掉的压力不仅是动压同时也减掉了静压，系统平时是由屋顶消防水箱和稳压泵确保最不利喷头处有 0 15MPa 的扬程，如果减压阀压力设置不当，减压过多会造成系统平时压力不足，当发生火灾时，屋顶水箱和稳压系统起不到初期保护的作用3。因此采用减压阀分区的系统，无论是消火栓系统还是喷淋系统均需进行静压核验。北地块:屋顶稳压泵扬程 0 22MPa，屋顶高度78 9m，低区最高位置高度 48 9m。低区最高处喷头静水压力=22+78 9 48 9 35=17m 15m。满足要求。南地块:屋顶稳压泵扬程 0 22MPa，屋顶高度78 9m，低区最高位置高度 52 7m。低区最高处喷头静水压力=22+78 9 52 7 35=13 2m 15m。不满足要求。减压阀静压检验表明确实会出现静压值不足的情况。根据计算结果有以下三种解决方案。(1)减小减压阀减压值，不刻意放大，让减压值刚好满足动压要求即可。(2)调整喷淋主泵零流量系数，规范规定喷淋系统工作压力是设计工作压力的 1 20 1 40 倍，根据本项目情况，零流量系数调整至偏低数值可减少对减压值的要求。(3)根据计算静压检验差值不大，可通过提高稳压泵扬程或调整水箱高度调节数值要求。4结论在高层建筑消防系统设计过程中，对消防分区的准确理解是设计的前提。消防给水及消火栓系统技术规范 提出的是工作压力作为分区依据，但是图示和 实施指南两本官方资料对工作压力的解读差别较大，这也在很大程度上导致很多设计项目在分区设计上的迷惑，最终形成多种分区方式在不同项目都存在的情况。设计师需要透彻理解，专家组也需要对规范予以严谨界定，方可确保消防设计准确、实用。但是在确定消防分区后，减压阀分区的原则基本基于动压设计计算，设计过程中往往忽略静压条件的复核，本项目案例验证后表明，如果只基于动压确定减压阀减压值会出现平时静压不足的情况，设计师务必进一步复核静压条件，确保消防系统设计准确、实用。参考文献:1 朱德昌 消防系统施工技术存在的问题及对策分析 J 节能，2019，38(3):102 104 2 钮青 高层建筑消防给水设计中的问题与措施 J 居舍，2021，(3):94 95 3 李庆华 高层建筑消防给水系统设计常见问题探讨 J 消防界(电子版)，2017，(11):102 103141