消防水箱设计问题探讨

摘要：屋顶消防水箱是水灭火系统中的一个重要的组成部分，其主要作用在于扑灭初期火灾。除常压给水系统外，采用临时高压给水系统的建筑物均应有设置消防水箱。下面就屋顶消防水箱容量及设置高度等进行一些探讨。

关键词：消防水箱；容量；设置高度

Abstract: The roof fire water tank fire water is an important component in the system, its main role is to extinguish the fire at the initial stage. In addition to normal pressure water supply system, using a temporary high-pressure water supply system of buildings shall be set fire water tank. The following are some of the roof fire water tank capacity and set the height etc..

Key words: fire protection water tank capacity; height;

中图分类号：TU2

引言：我国现行水防技术规范对消防水箱的规定，存在顶层、远端等不利部位欠压的问题，使消防水箱对这些不利部位不能发挥应有的作用，而按《高规》规定设置的增压设施，由于水量偏小同样未能妥善解决这个问题。下面就屋顶消防水箱容量及设置高度等进行一些探讨。一、消防水箱容量 《建规》第8.6.3条规定，室内消防水箱应储存10min消防用水量。设置消防水箱最初目的是考虑在消防车未赶到前，水箱能供室内消防系统扑救火灾。由于一般建筑物室内消防系统均设置消防泵，而且除室内消防用水量不超过25L/s的工厂，仓库及七层至九层的单元式住宅外，消防水泵均应设置备用泵。备用泵按规范要求有双电源或双同路供电，否则要采用内燃机作动力。这样的消防系统，其立足点是消队水泵，而且安全可靠。那么消防水箱的贮水量应只要满足消防水泵达到正常运转前的消防水量即可，按《建规》第8.8.5条规定：“消防水泵应保证在火警后5min开始工作，并在火场断电时仍能正常运转”，屋顶消防水箱贮水量应按5min考虑。1999年6月1日起实施的消防泵性能要求和试验方法(GB6245-98)中规定“发动机应有良好的常温启动性能，应保证5s内顺利启动，引上水后20s内应能使消防泵达到额定工况”。因此笔者认为屋顶消防水箱贮水量可小于10min，甚至小于5min水量。 《 高规》隐去了消防水箱应储存10min消防用水量的概念，而是根据不同性质建筑规定了消防水箱的不同容量，住宅小些，公共建筑大些。然而按《高规》第7.4.7.1条规定，该容量仍然偏大。

二、消防水箱设置高度 由《建规》第8．6.3条和《 高规》 第7.4.7.2条可知，《建规》中并未明确设置水箱高度，《高规》规定建筑高度不超过100m时静水压7m，建筑高度超过100m时静水压15m。而如此静水压根本无法保证最不利点消火栓充实水柱要求。现以满足水枪充实水柱7m来计算水箱所需的设置高度。 当水枪充实水柱长度Sk=7m时，水枪喷嘴(口径为19mm)流量qxh=3．8L/S，这时最不利点消火栓栓口(SN65)所需水压Hxh可由下式计算Hxh=Hd+Hq=AdLdq2xh+qxh2/B(mH2O) hd---消防水带的水头损失(mH2O)； Hq---喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(mH2O)； qxh ---直流水枪射流出水量(L/S) Ad----水带比阻，取0.00172 Ld----水带长度(m)，取25m； B----水流特性系数，取1.577， Hxh=0.00172×25 ×3.82+3.82/1.577=9.78(mH2O) 则水箱距最不利点消火栓栓口高度为： H=Hxh+hsk+hw(mH2O) hsk---消火栓栓口水头损失(mH2O)，取2.OmH2O； hw——最不利点消火栓至水箱间管路的水头损失(mH2O)，约0.5mH2O； H=9.78+2+0.5=12.28m 由此可知，要保证水枪7m充实水柱，水箱静水压大于12.28m。否则当建筑物最不利点发生火灾时，该点根本无水可达，从而延误了灭火第一时间。在如此高度设置水箱，实际工程中可能难以做到，因此建议水箱设置高度不能满足最不利点消火栓充实水柱要求的均应设置增压设施。

《自喷》第10．3．1条规定：“消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度”。该规定考虑了若系统喷水强度不足，会削弱系统控灭火能力，更为合理。而在实际应用中，对于消防水箱设置高度计算确是非常复杂，设计者必须计算出消防水箱—湿式报警阀、最不利点处之间整个管路的水头损失，才能确定水箱与最不利点的高差。整个管路的水头损失与最小利点喷淋水量、喷头型式及间趵等诸多因素有关。最不利点喷淋水量在规范中也无明确规定。参照《高规》 第7．4．日条条文说明，可理解为按5个喷头计算。下面以《建筑给水排水设计手册》例2.3-2(图2.3-23)为例，高位水箱最低水位与最不利点喷头的几何高差H计算如下： H≥H1十H2＋H3 H1---最不利喷头工作压力(mH2O) H2--管道沿程水头损失(∑h)和局部水头损失的总和(mH2O) H3---报警 阀压力损失 (mH2O) 由表2.3—19可知∑h=10.08m(1—7管段．管径>DN50以后，管道刚力损失很小。为方便计算忽略不计)。 H3=0.0086902d=O.01米(报警阀公称直径DNl50)故 H=H1+H2+H3=5+1.2×10.08+0.01=17.11米 由此可见，水箱最低水位与最不利点喷头高差大干17.11米时方能保证最不利点喷头的最低工作压力和喷水强度。如此高差，在实际工程中恐怕无法实现。倘若最不利点喷淋水量按1个喷头计算，则H=7.28米，此结果较能让人接受。况且在实际火灾中，第一个喷头开启后，即可通过湿式报警阀发出信好启动喷淋主泵，按照《消防泵性能要求和试验方法》要求，在第二个喷头开启前启动喷淋主泵应不成问题。所以消防水箱供水满足最不利点喷头喷水强度的流量按1个喷头计算也应是合情合理的。

按《自喷》第2.0.2条，在计算高位水箱标高时，最不利点喷头的工作压力定为0.05Mpa，而正常工作压力为0.1Mpa，水箱初期灭火中，实际喷水强度仅为正常工况下规定喷水强度的70％左右。因此建议在喷淋系统最不利点处，喷头间距可适当减小，以满足《 自喷》 第7.1.2条中规定的喷水强度，提高系统安全性。

三、关于消防水箱的几个其他问题

10 min 消防给水是设置在室内消防给水系统内的一种蓄水装置,其主要作用是在火相出现后的10 min内,不依靠任何动力就能满足室内10 min 消防用水。一般来说,火灾在10 min 内比较容易控制,只要有充分的10 min 消防给水的储备,就很容易将火灾扑灭在萌芽状态中。另外,10 min 消防给水也为消防设施的启动创造了时间条件。在建筑物中,由于10 min 消防给水必须在静态条件下启用,故目前只有两种解决方法:设置高位水箱和大型气压罐。后者是依靠被压缩后的气体所储备的势能将10 min 消防给水排出,一般情况下它的总容积是有效容积的3 倍,且需具备完善的补气、补水功能。笔者在施工中发现3 种10 min 消防给水的错误设置,应予以纠正。

1.高位水箱通过增压设备同室内给水系统连接。这种错误做法较普遍,因为在失去动力的情况下,水箱就失去了作用,即使有动力时也满足不了既定流量,而增压设备主要是为顶层和次顶层系统增压。正确的做法是在此基础上,在水箱和系统之间连接一根不小于DN100 的连接管,并在该管叉上设一个逆止阀。

2.水箱设置在低位,通过一组稳压设备或变频调速给水设备同室内消防给水系统连接。这种做法错在当失去动力的情况下,10 min 消防供水无法实现。

3.将10 min 消防给水装置与室内、外的消防给水系统连在了一起,这种做法错在不应将其连在室外消防给水系统上。建筑物内10 min 消防给水装置的正确设置对于火灾的初期扑灭和消防设施启动有重要意义,是一个不容忽视的问题。

四、结论 对于屋顶消防水箱的容量，笔者认为在当前水泵性能、备用泵、双电源、电气自控技术均有保障的情况下可适当减小。而对消防水箱设置高度应适当从严，以保证初期灭火时必要的水枪充实水柱和喷头喷水强度，杜绝灭火盲点，对于水箱设置高度不能满足要求的均应设增压设施。 关于消防水箱容量和设置高度在量上的度量，还有待于各位同行专家共同探讨，在规范中进一步明确，以便广大设计工作者共同遵守执行。文中若有不对之处，还望各位专家批评指出。