消防用水量计算.

摘要消防设计用水量包括流量和水量。建筑中自动灭火系统的设计流量应按其中设计流量最大的一种系统确定,多种消防系统的设计总流量应按其中消防总流量最大的一个防护对象和防护区确定,一个防护区的总流量应为其中的消火栓、自动灭火、水幕系统流量之和。把出现在不同防护区的消火栓系统最大流量、自动灭火系统最大流量和水幕系统最大流量之和作为消防系统的设计总流量不符合每次只有1个失火点的消防基本设定。确定系统的设计水量,方法类似。

关键词消防工程设计流量及水量自动灭火系统建筑水消防系统建筑消防用水量包括流量和水量两个参数。用水流量决定消防水泵的流量和消防管径,用水水量决定消防水池的容积。流量和水量的合理确定一方面影响着消防系统的灭火性能或消防灭火的成败,另一方面还通过管径、水泵流量、水池容积等影响着消防丁程的投资规模。因此,消防流量和水量是消防灭火供水丁程中一组非常重要的数据。

1 目前水量计算存在的问题根据国家规范,消防系统用水量按需要同时开启的灭火系统的用水量之和计算。然而,由于下列原因,需要同时开启的灭火系统越来越难以判断和把握,以至于判断结果及用水量的计算值往往因人而异,并且差别明显。

(1建筑水消防灭火系统的种类越来越多,消火栓系统有室内、室外系统;自动灭火系统有:湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统、水喷雾系统、水幕系统、自动喷水一泡沫联用系统、消防水炮系统等;水幕系统有防火分区水幕、防火隔离单元水幕,且其中又分冷却水幕和隔断水幕。一个消防供水系统中,往往同时含有上述的多种系统。

(2建筑的功能和构造越来越复杂,一个消防灭火系统所防护的建筑物特别是综合建筑一般由多种不同功能的建筑空间组成,有的是多栋建筑其功能互不相同,有的是一栋建筑含有多个功能区间。

消防用水量随建筑功能而变化,同一灭火系统的用水量也会依功能区和建筑构造的变化而出现多个值。

需要同时开启的系统种类或数量决定着用水量之和,哪些系统需要同时开启是设计中首先要解决的问题。但目前,需要同时开启的系统并没有可操作的判定标准,设计人员都根据自己的经验确定。

由于火灾学专业水平和经验的差异,致使同时开启系统的确定受个人因素影响很大,水量计算失去科学合理性。

例如,某一综合楼,高99 m,标准层有酒店和办公,地下室有车库、餐饮等,地上几层裙房,主要为酒店和办公服务设施。水灭火系统设有消火栓、自动喷水、水喷雾、水幕系统。

根据规范,室内各消防系统用水设计流量为:消火栓系统40 L/s,自动喷水系统(干式44 L/S,水幕系统10 L/s,水喷雾系统15 L/s。

经设计人判断,需要同时开启的室内消防系统有:消火栓、自动喷水和水幕系统,室内消防系统的总用水量按需要同时开启的灭火系统的用水量之和计,结果如下:总流量=40+44q--10—94(L/s;总水量=(40×3.6×3+(44×3.6×1+(10×3.6×3=698(m3;地下消防水池容积取700 m3。这种计算方法是较普遍的情况。

也有设计人认为水喷雾系统也需要同时开启,计算结果为:总流量

=94+10=104(L/s;总水量:698+15×3.6×1=752(ITl3;地下消防水池容积755 m3。

当然还有另外的计算方法,比如取设计流量和水量分别为74 L/s和522 m3(后文详细分析。

几种计算方法结果相差近1/3,但根据现行规范我们无法判断哪组数据更合理。

2 自动灭火系统的用水量自动灭火系统主要包括自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、自动消防炮灭火系统,其中自动喷水灭火系统含有湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋

系统、重复启闭预作用系统、自动喷水一泡沫联用系统等。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》,建筑中设有多种不同类型的自动喷水灭火系统时,系统的设计流量应按各类型系统的设计流量中的最大值确定[3]。换句话说,各类自动喷水灭火系统同时存在时,同时开肩的系统可只按一种系统计,即设计流量最大的系统。同理,自动喷水灭火系统的设计水量也应按其中的最大值确定。

民用建筑中,水喷雾灭火系统一般用于燃油燃气的锅炉房、柴油发电机房等[2],自动消防炮灭火系统一般用于建筑面积大且层高大,无法采用自动喷水灭火系统的展览厅、体育馆观众席等[1]。根据相关建筑设计防火规范[1’2],水喷雾灭火系统、自动消防炮灭火系统和自动喷水灭火系统并列,都能够独立用于相应的场所控制和扑灭各自防护范围内的失火。因此,当水喷雾或自动消防炮开启灭火时,并不要求必须有自动喷水灭火系统开启协助灭火。

根据上述分析可以得到:自动灭火系统的总用水量可仿照自动喷水灭火系统,按各类型系统的设计用水量中的最大值确定,即设计流量按其中设计流量最大的系统确定,设计水量按其中设计水量最大的系统确定。

自动灭火系统的设计流量用于确定其系统合用水泵的流量和总管径,设计水量确定其消防水池的容积,特别是自动灭火系统用高位水箱重力供水时的水池容积计算。

3水幕系统的用水量建筑中的水幕主要有两种,一种是防火分区隔离水幕,包括防火卷帘冷却和防火墙开口隔断;另一种是局部隔离单元水幕,如舞台口防火水幕冷却和舞台门窗洞El的隔断。前者的持续喷水时间一般为3 hEl|,后者为1 hE 3|。

喷水强度和水幕长度决定水幕系统的流量。对于防火分区隔离水幕,水幕长度应按一个防火分区隔离边界上的水幕总长度计,即隔离边界上的水幕全部开启,这样才可保证防火分区的隔离边界不出现薄弱环节。对于隔离单元水幕,水幕长度应按一个隔离单元边界上的水幕总长度计。由此可得,水幕系统的设计流量,应以一个防火分区或隔离单元为单位进行计算;同理,设计水量的计算也是如此。

当多个防护区设有水幕时,应按用水量最大的一个防护区计算水幕系统的设计用水量。

4水消防灭火系统的总用水量水消防灭火系统包括消火栓系统、自动灭火系统、水幕系统,当工程项目中同时设有这些系统时,消防系统的总用水应按需要同时开启的系统的用水量之和计算。根据民用建筑中的火灾次数为1次的基本前提,建筑内需要同时开启的系统应满足以下条件:

(1同时开启的系统应该是保护同一个对象或空间,不是同一个防护对象或空问的灭火系统不应按同时开启计。比如地下车库的自动喷水系统和地下超市的消火栓系统不应按同时开启计。

(2失火点应该是一处,同时开启的系统针对的应该是同一个失火点,失火点以外的防火分区中的灭火系统不应按同时开启计。比如车库中局部设干式喷水系统的地点失火,和干式系统同时启动的应该是本区的水幕系统而不是相邻的另一个防火分区的水幕系统。

5应用仍以前文所述的建筑为例,根据式(1、式(2,需对各防护对象分别进行计算。

(1自动灭火和水幕系统的最大流量和水量,均发生在地下车库含有干式喷水系统的防护区中,计算该防护区的总用水:消火栓系统流量qh=20 L/s,水量Wh一

20×3.6×2—144(m3;干式自动喷水系统流量q。一44 L/s,水量Tddp一44×3.6×1—158(m3;水幕系统流量q。一10 L/s,水量‰一10×3.6×3--108(m3。总流量(qh+q。

+q。车库一20+44+10—74(L/s;总水量(TOh+Wp+Wm车库一

144+158+108=410(m3。

(2消火栓系统在标准层酒店、裙房部分的流量和水量最大,防护区用水计算如下:消火栓系统流量qh=40 I,/s,水量"ash=--40×3.6×3=432(m3;自动喷水系统流量q。一25 L /s,水量TOp一25×3.6×1=90(ITl3;该区域中没有水幕系统。总流量

(qh+qp+q。酒店一