关于《高层民规》中消防给水设计的探讨
| 《高层民用建筑设计防火规范》规定:“消火栓栓口的静水压力不应大于0.8MPa。当大于0.8MPa时，应采取分区给水系统。消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，消火栓处应设减压装置。”以下主要就此谈谈笔者的看法与体会。
关于分区：
消火栓给水系统一般分为无增压设施的消火栓系统和有增压设施的消火栓给水系统。有增压设施的消火栓给水系统常用的增压设施有两种类型：补压型和稳压型。
在无增压设施的消火栓系统中，当消防工作泵未启动时，系统处于静压状态，设计时可以按照规范条文要求，保持最低消火栓处静压不大于０．８ＭＰａ进行分区。初期火灾时，水箱出水进行控火和灭火，静压转换成动能，用以克服管路阻力和形成一定的充实水柱，系统压强下降，最低消火栓承受的压力减小。一旦消防工作泵启动，系统压力将迅速增高，当消火栓出水达到设计流量时，水泵扬程回到设计工况，最低消火栓承受的压力一般都不超过１．２ＭＰａ。系统最大压力，发生在屋顶检验消火栓出水时，只要最低消火栓处压力不超过１．６ＭＰａ，消防供水系统就是安全的。
在有增压设施的消火栓给水系统中，如果采用补压型，系统压力最大出现在增压泵停止时，此刻系统处于静止状态。火灾发生，消防工作泵出水，系统处于动压状态，此刻的压强将比平常时间小，最低消火栓承受的压力比静压状态时低。如果仍按最低消火栓静压不超过0.8MPa水柱来进行分区，其几何高度必然偏小，系统过于安全，不经济。如果采用稳压型增压措施，消火栓给水系统的压力被运转着的水泵维持在相对稳定的状态，设计时就难以用“静压”来进行分区。火灾发生，消防工作泵达到设计工况时，系统压力与平常时间基本相同。最大压力出现在消防工作泵向一支水枪供水的时候，比设计工况时增加压力的大小，与水泵的特性曲线有关。
从上述论述可以看出，采用：“静水压”值来确定消火栓系统给水分区范围，已不能涵盖它的各种供水工况；决定消火栓系统安全供水和充实水柱不大于13米，并不取决于分区静压不超过0.8MPa。只要系统中任何一个消火栓承受的最大压力不超过1.6MPa，消火栓系统的可靠性就能够得到保证。而控制充实水柱长度则可采用调压孔板、减压阀等措施消除剩余水头来实现。
因此，笔者建议采用“系统工作压力超过1.2MPa”来确定消火栓系统给水分区。这样做的优点如下：
（一）无论消火栓系统处于何种工况，也不管静压、动压变化如何，均可得到确切的解释。
（二）采用“静水压”来进行给水分区，与系统管径和水泵选型无关。如采用“系统工作压力”来进行分区，则可通过调整管径和合理选择水泵来扩大它的实用范围。在保证供水可靠的前提下，使设计更为经济。
（三）采用系统工作压力不超过1.2MPa来确定分区，取其参数值与自动喷水灭火系统相同，可使消防供水设计更为方便。
（四）采用系统工作压力不超过1.2MPa，而系统最大压力可达1.6MPa，允许超压值达到３３％。国外规定，专用消防水泵Ｑ—Ｈ特性曲线在零流量时（关阀状态），其压力不超过设计压力的１．２倍。
关于减压：
在室内消火栓中，一般配制直径d=19mm的手提式直流水枪。该水枪在灭火过程中要求消防人员承受的水枪反作用力一般不宜超过15Kg即147N，最大不能超过20Kg即196N。而手提式直流水枪的反作用力可按下列公式计算：
Ｆ＝２ＳＰ
Ｆ——水枪射水时的反作用力（Ｎ）
Ｓ——消枪喷嘴截面积（Ｍ２）
Ｐ——喷嘴水压力（Ｎ／Ｍ２）
将F=147-196，S=π×０．０１９２／４＝２．８３×１０－４ｍ２代入式中求得射流时喷嘴处压力Ｐ＝２５９．７０—３４６．３０ＫＰａ。再考虑水带以帆布或麻织水带为例 损失约３０ＫＰａ则消火栓栓口压力以不超过Ｐ＝２９０—３７６为宜。也就是说，室内消火栓栓口压力在大于０．４ＭＰａ时，即应采取减压措施。而规范中规定的０．５ＭＰａ略显偏大。
减压装置的设置
消火栓的减压措施一般采用减压孔板或减压阀。而在一般民用建筑中，采用减压孔板的居多。孔板减压的原理主要在于流体流经孔板孔口后，流速发生突然变化，且在孔板前后产生许多涡流，引起很大的局部水头损失。
在设计手册第２册（室内给水排水）中，减压孔板的设置方法。但现在一般已把减压孔板安装与室内消火栓结合在一起，这种方法的最大优点是简便，不需另外专设法兰盘或增加活接头，因此被广泛采用，其方法如下：（１）将孔板加压进水管与消火栓连接处，因消火栓是内丝口，进水管是外丝口，中间正好夹一块孔板，孔板外径２ｍｍ；（２）将孔板加在消火栓出水快接头上，将成套消火栓出水快接头丝口连接端退下来（出水快接头另一端是内丝口的接头），中间加一块孔板，再与消火栓出水外丝口拧上即成。孔板外径６６ｍｍ。 |
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