1、建筑水灭火系统的消防排水问题方汝清 , 徐力(四川省建筑设计院 , 四川成都 610017)【摘 要】 分析室内消火栓和自动喷水灭火湿式系统在调试、验收和维护管理中系统的各种设施的功能 ,并提出了消防设计排水量。文章中的一些具体措施可供设计和施工安装参考。【关键词】 消防排水 ; 排水量 ; 排水措施【中图分类号】 TU823 【文献标识码】 A建筑水灭火系统包括消防给水和排水两个部分 。关于消防排水首先要充分利用生活排水设施 , 像消防给水合并系统那样设计成合流式 , 其次再考虑设置专用的消防排水系统。需要设置消防排水的灭火系统很多 , 本文仅就在工程中应用最为广泛的消火栓系统和自动喷水灭火
2、湿式系统(以下简称湿式系统 ) 来进行消防排水的讨论。消防排水设计首先要确定排水量 , 再确定排水方式和具体技术措施。1 利用屋面雨水系统排水111 试验和检查用消火栓的排水高层民用建筑设计防火规范要求高层建筑屋顶设一个装有压力显示装置的检查用的消火栓 ,建筑设计防火规范要求在平屋顶上宜设置试验和检查用的消水栓。其主要目的是通过试验和检查用消火栓观测消防水泵、水泵结合器供水时水枪的充实水柱长度 (或压力表显示的压力值 )是否符合设计要求。建筑工程设计的充实水柱长度不超过13m , 水枪喷嘴 16mm 时出水量为 412L/ s ; 19mm 时出水量为 517L/ s。雨水立管按重力流排水时其
3、泄流量见建筑给水排水设计规范 , 可知 , 试验和检查用消火栓排水完全可以利用屋面雨水系统排除。112 高位消防水箱的排水消防水箱的排水有两个部位 , 一是溢流排水 , 二是检修清洗水箱时的泄空排水 , 它们的排水量与消防水箱容积有关。无论是消火栓系统独用水箱或是湿式系统与消火栓合用水箱 , 确定它们的容积时均遵循有关消防规范的要求 :“应储存 10min 的消防用水量。当室内消防用水量不超过25L/ s , 经计算水箱消防储水量超过 12m3 时 , 仍可采用12m3 ; 当室内消防用水量超过 25L/ s 时 , 经计算水箱消防储水量超过 18m3 , 仍可采用 18m3 。”消防水箱的溢
4、流排水量不会超过进水量 , 进水量大小由补水时间来确定 , 消防规范对消防水箱的补水时间没有规定 , 消防水池要求不宜超过 48h。 18m3 消防水箱 1h 补满 , 进水流量为 5L/ s , 如果 2h 补满则进水流量为 215L/ s ;发生溢流时由屋面雨水系统排出是没有问题的。至于检修清洗水箱时的泄空排水 , 可以通过泄空阀门控制排水流量 ,泄空时间可长可短 , 只要不造成屋面雨水系统溢流就行。113 稳压泵和气压罐的排水当屋面消防水箱的高度不能满足消防规范的要求时 ,常采用设置气压给水装置或稳压泵来进行增压 ,“增压水泵的出水量 , 对消火栓给水系统不应大于 5L/ s ; 对自动
5、喷水灭火系统不应大于 1L/ s。”因此 , 在对增压设施的水泵进行调试、验收和维护检查时排水量不会大于 5L/ s ; 至于气压罐的泄空排水 , 由于它的调节水容积仅为 450L , 排水量是很小的 , 故设置在屋面有的稳压泵和气压罐的排水同样可利用屋面雨水系统排出。2 湿式系统报警阀的排水报警阀的调试 、验收的要求基本相同 : 在报警阀试水阀处放水、当进口水压大于 0114MPa、放水流量大于 1L/ s时 , 报警阀应及时启动 , 水力警铃和压力开关应及时动作并反馈信号 , 供水压力和流量应符合设计要求 ; 维护管理则要求每季度做一次上述测试。三种测试都是摸拟一只标准喷头打开时湿式系统的
6、工况 , 其排水量只是一只标准喷头的水量。报警阀的最大排水量发生在利用试水阀泄空系统管网中的水量 , 报警阀的试水阀口径 50mm排水的快慢可通过阀门开启度进行调节 , 笔者建议报警阀按排水量 5L/ s 进行设计。报警阀的排水口有三处 : 试水阀、延迟器和水力警铃排水管 , 它们都应采用间接排水以便观察。当利用生活排水系统进行排水时 , 接纳它的排水立管 (应有伸顶通气管 ) 管径不宜小于 100mm ; 当独立设置专用排水管时 , 立管管径不宜小于 75mm ; 前者要考虑保护生活排水系统的水封 , 后者按重力流雨水立管泄流量考虑并排入雨水系统。收稿日期 2004 - 02 - 13作者简
7、介 方汝清 , 教授级高级工程师 , 从事给水排水研究及设计工作 ; 徐力 , 大专毕业 , 工程师 , 从事给排水设计工作。411建 筑 设 备 四川建筑 第 24 卷 4 期 2004183 末端试水装置的排水末端试水装置的排水量与试水接头的出水量相同 , 试水 接头是一个标准的放水口 , 它的流量系数与报警阀控制的楼层或防火分区内的最小流量系数喷头的参数相同 , 其泄水量与压力的关系也和喷头相一致 (见表 1) 。排水的受水器可以采用生活排水的污水池、洗涤池或排水沟 , 也可以设置专用的排水系统 (见图 1) 。最不利喷头处应设末端试水装置 , 其排水应自由出流 , 为了排水通畅需设伸顶
8、通气管 , 避免气流与水流在排水斗处和排水管内发生干扰影响泄水。其他楼层或分区的末端可采用试水阀直接排水 ,但在连接排水立管处设置活接头或沟槽式接头 , 以备必要时连接检测设备或改为末端试水装置排水 , 排水立管管径可参照规范。排水立管在底层宜设检查口。排水横管管径按满流状态用曼宁公式计算确定 , 末端试水装置排水管若接入雨、污合流管道 , 则排水斗下出口端应设存水弯 , 水封高度不得小于 50mm , 随时补水保持水封。表 1 试水接头的工作压力和泄水量喷 头 种 类 洒水喷头 ESFR 喷头流量系数 K 80 115 200最低工作压力 (MPa) 0105 0105 0134 0168试
9、水接头相应的泄水量 (L/ s) 0194 1136 6115 8169额定工作压力 (MPa) 0110 0110 额定相应的泄水量 (L/ s) 1133 1192 图 1 末端试水装置排水系统示意图4 系统流量和压力检测装置的排水自动喷水灭火系统施工及验收规范GB50261 - 96 新增条文 5131214 条“报警阀安装 , 应在报警阀组系统一侧 , 安装系统调试供水压力和供水流量检测用的仪表、管道及控制阀 , 管道过水能力应与系统过水能力一致” ; 并要求在系统验收时 , 通过检测试验装置进行放水试验 , 流量、压力应符合要求 ; 在平常维护管理时 , 每个季度应对报警阀旁的放水试
10、验阀进行一次供水试验 , 验证系统的供水能力。按照施工及验收规范的上述要求 , 系统流量和压力检测装置的排水量应等于系统供水设计流量 , 此水量较大应回到消防水池去。笔者认为 , 此装置在检测系统供水流量和压力的作用与消防水泵供水管上试水阀装置的作用基本相同 , 应合并到水泵试水装置去 , 不必重复设置。5 消防水泵试验装置的排水设置消防水泵试验装置有关设计规范均作了规定 ,建筑设计防火规范 81814 条注 : “出水管上宜设检查用的放水阀。”高层民用建筑设计防火规范 71514 条“供水管上应装设试验和检查用压力表和 65mm 的放水阀门。”自动喷水灭火系统设计规范 101213 条“出水
11、管应设控制阀、止回阀、压力表和直径不小于 65mm的试水阀。”消火栓系统目前尚无施工验收规范 , 对于消火栓给水泵的试验和检查可参照自动喷水灭火系统施工及验收规范进行 , 该规范对消防水泵安装的要求中同样提到要“安装检查和试水用的放水阀门。”消防水泵调试要求以自动或手动方式启动消防泵 , 以备用电源切换或备用泵切换方式启动消防泵时 , 均应在 60s 内投入正常运行 , 没有提出供水能力测试。在消防泵验收时需要开启末端试水装置和消防水泵出水管上放水阀进行系统联动、备用电源和备用泵切换等试验 , 如果将报警阀处的系统流量和压力检测装置与消防水泵出水管上的装置合并 , 则还需进行供水流量和压力的试
12、验。检测试验时的排水量和设计供水量相同 ,此水量较大应接回消防水池重复使用。如果无法做到接回消防水池 , 其排水设计见本文“消防泵房的排水。”6 消防给水管网的排水611 消火栓给水管网的排水利用给水管网本身进行排水 , 横干管以 01002 01005的坡度坡向竖管 , 通过水泵出水管上试水阀将水排入消防水池。当无法做到排水重复利用时 , 才设置专用排水管道就近排入室外雨水管网。612 湿式系统管网排水(1) 当配水管和配水支管坡向末端试水装置时 , 利用该装置或末端试水阀进行排水。图 2 湿式系统专用排水管示意图(2) 当配水管和配水支管坡向配水干管时 , 若利用配水干管排水会损坏水流指示
13、器 , 应设置专用排水管进行排水 (见图2) 。如果配水管径 50mm , 排水横管管径与配水管相同 ; 如果配水管径 50mm , 排水横管管径可以比配水管径小一号。排水立管管径参照规范确定 , 但不得小于排水横管。排水管应接入室外雨水管道 , 立管上部应设伸顶通气管 , 底层应设检查口。511建 筑 设 备 四川建筑 第 24 卷 4 期 2004187 消防水池排水设于地下室的消防水池其溢水和泄空排水利用消防泵房 排水设施进行排水 , 设于室外或地面的消防水池则将溢水和泄空水排入雨水管道 , 具体做法参照建筑给排水对生活水池的有关要求进行。8 消防电梯排水消防电梯井基坑下应独立设置消防排
14、水设施 。其消防排水集水坑应低于电梯基坑 ,容积不应小于 2m3 ,消防排水泵的的流量不应小于 10L/ s ,并不应安装在电梯井正下方。9 消防泵房的排水消防泵房内应有消防排水措施 ,地上式消防泵房排水管道的排水能力应不小于最大一台消防给水泵的供水流量 ;地下式消防泵房应设消防排水泵 ,其能力应确保消防给水泵检测试验时排水的需要 ,但排水泵流量不应小于 10L/ s ,集水坑容积不应小于 2m3。10 消防排水设计排水量表 2 消防排水设计排水量表排水项目 设计排水量 (L/ s) 排水项目 设计排水量 (L/ s)试验和检查用消火栓 517末端试水装置K80 1133K115 1192K2
15、00 6115 8169高位消防水箱V = 12m3 315V = 18m3 510系统流量和压力检测试验装置同系统设计给水流量稳压泵或气压罐消火栓系统 510湿式系统 110消防水泵试水装置同系统设计给水流量湿式报警阀 510 消防水池 进水管补水量消防电梯 1010 消防泵房 最大一台给 水泵流量注 :本表按消火栓和湿式系统调试、验收和维护管理时有组织排水提出的设计参数 ;预作用、干式系统可参考使用 ;但不包括雨淋、水幕、水喷雾、泡沫、水炮灭火等系统。(上接第 112 页 ) 好世界广场只是局部应用钢管混凝土柱 ,而深圳的赛格广场则是全部采用钢管混凝土柱。4 高层建筑钢管混凝土应用中需进一
16、步研究解决的问题近十余年来 ,我国高层建筑中钢管混凝土的应用日益增多 ,其发展前景广阔 ,为更安全合理地推广应用该类结构 ,需进一步研究解决以下问题 :411 高层钢管混凝土结构的分析方法研究应对由钢管混凝土构件组成的高层建筑结构体系进行分析和研究 ,编制便于实际应用的分析软件和设计软件 ,为在实际工程中更为合理地推广应用高层钢管混凝土结构创造条件。412 施工中的力学问题研究在进行钢管混凝土构件的施工时 ,一般都是先安装空钢管结构 ,由空钢管结构单独承受施工荷载。当采用泵送顶升法工艺进行核心混凝土的施工时 ,会在空钢管内产生动压力 ,有可能导致在钢管局部产生应力集中现象 ,严重时可导致钢管胀
17、裂。应当对这类钢管混凝土施工中的力学问题进行系统深入的研究 ,进而提出合理的设计方法。413 施工中核心混凝土质量控制问题研究在进行钢管混凝土构件的施工时 ,混凝土被外围钢管所包裹 ,增加浇筑质量控制的难度。由于对这个问题处理不当 ,已造成一些工程事故。研究结果表明 ,混凝土密实度对钢管混凝土构件的力学性能影响很显著。在进行钢管混凝土中混凝土浇灌质量问题的研究时 ,要充分考虑控制混凝土的强度和密实度 ,45前者可以保证混凝土达到设计强度 ,后者则可以保证钢管和核心混凝土相互协同作用的充分发挥。414 残余应力的影响研究实际结构中的钢管混凝土构件 ,其钢管往往由钢板焊接而成 ,例如螺旋焊接圆钢管
18、、焊接方型或矩形截面管等。因此 ,焊接残余应力对钢管混凝土构件性能的影响就会突出。这尚需系统深入的研究。415 构件及其与梁连接节点制造的标准化问题研究在进行钢管混凝土构件及与梁连接节点的制造时 ,应逐步向标准化方向发展 ,从而进一步提高生产效率 ,更加充分地发挥钢管混凝土的经济效益。参 考 文 献1 韩林海 . 钢管混凝土结构 M . 科学出版社 ,20002 李佳 . 钢管混凝土框架抗震性能分析 D . 长沙 :湖南大学 ,20023 钟善桐 . 钢管混凝土结构在我国的应用和发展 J . 建筑技术 ,2001(2)4 HAN Lin - hai. The influence of conc
19、rete compaction on the strength ofconcrete filled steel tubes J . Advances in Structural Engineering ,2000 ,3 (2) :131 - 1375 HAN Lin - hai , YANG You - fu. Influence of concrete compaction onthe behavior of concrete filled steel tubes with rectangular sectionsJ .Advances in Structural Engineering ,2001 ,2 (2) :93 - 100611建 筑 设 备 四川建筑 第 24 卷 4 期 200418 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
