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高層建筑消防水池、泵房設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析
【摘要】本文就高層建筑地下消防水池及水泵房設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了簡要闡述和分析。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；消防水泵；泵房；消防設(shè)計(jì)
1. 前言
隨著當(dāng)今社會的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，高層建筑、超高層建筑越來越多。高層建筑中工作、居住人員集中，一旦發(fā)生火災(zāi)，易造成重大人員傷亡及巨大財(cái)產(chǎn)損失，因此，高層建筑消防設(shè)施建設(shè)已成為當(dāng)今高層建筑中的一個重要問題，而消防泵房是整個消防系統(tǒng)的核心，是整個建筑消防設(shè)施中最重要的動力源。因此，本文就高層建筑給水排水消防水池泵房設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述和分析。
2. 消防水池
消防水池是儲存消防用水的構(gòu)筑物，是市政給水管網(wǎng)的一種重要補(bǔ)充手段。當(dāng)室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求。當(dāng)室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應(yīng)滿足在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量與室外消防用水量不足部分之和的要求。當(dāng)室外給水管網(wǎng)供水充足且在火災(zāi)情況下能保證連續(xù)補(bǔ)水時，消防水池的容量可減去火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)補(bǔ)充的水量。
1.1消防水池的設(shè)計(jì)在滿足《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 的前提下應(yīng)注意以下問題：在水池中設(shè)計(jì)時設(shè)導(dǎo)流墻，以增長流路，減少死角；安設(shè)循環(huán)水泵，使池水得以充分循環(huán)。
1.1.1常用方法如下：一是利用消防泵本身加旁路加減壓閥來循環(huán)水池死水；二是設(shè)專用循環(huán)泵使池水循環(huán)。循環(huán)泵的流量以一天周轉(zhuǎn)池水一次為準(zhǔn)。例如，池水容積為600m3，設(shè)計(jì)的循環(huán)泵流量為一般取30m3/h，為消防水池容積的5%，也可根據(jù)實(shí)際情況確定。三是在循環(huán)泵吸水管上以壓力投加漂白精溶液，濃度為2%～10%，將池水消毒，使池水保持足夠的余氯量，以控制藻類的繁殖、生長。循環(huán)泵可間斷開啟，也可天天開啟，按各處操作經(jīng)驗(yàn)確定。另外，對水噴霧系統(tǒng)來說，如果與消化栓或水噴霧系統(tǒng)合用水池的話，很容易發(fā)生一些由于水質(zhì)的原因引起水噴霧系統(tǒng)堵塞的現(xiàn)象，為了增加其控火滅火的安全性，建議水噴霧系統(tǒng)與生活給水系統(tǒng)合用水池。
1.1.2這樣有以下兩個優(yōu)點(diǎn)：一是提高了水噴霧系統(tǒng)的水質(zhì)，同時也不影響生活用水水質(zhì)。二是有利于水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時往往因生活水池的容量太�。ㄅc消防水池相比）而不好設(shè)計(jì)，故水噴霧系統(tǒng)和生活給水系統(tǒng)合用水池可使生活水池和消防水池貯量相對均衡，從而利于水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1.2消防水泵吸水方式 為了保證在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)水泵機(jī)組能正常運(yùn)行，水泵的吸水方式必須安全可靠。因此，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.5.4明確規(guī)定：消防水泵應(yīng)采用自灌式吸水；當(dāng)消防水池容量超過500m3時，消防水池要分成2個能獨(dú)立使用的消防水池，每個消防水池的有效容積一般為總?cè)莘e的1/2。其目的是為了保證在清洗或檢修某格水池時仍能供應(yīng)消防水。
1.2.1消防水泵吸水管布置方式有多種，主要吸水方式可歸納為三種：
（1）消防水泵分別向水池設(shè)吸水管。缺點(diǎn)是不利于清洗或檢修，各系統(tǒng)只有一臺泵處于待令工作狀態(tài)，不太安全。
（2）設(shè)公用吸水井。消防水泵從公用吸水井取水，缺點(diǎn)是水池與吸水井連管管徑大，吸水井本身檢修時全部停水，系統(tǒng)的安全性較差。
（3）水池間設(shè)連通管。連通管設(shè)控制閥門，將連通管設(shè)計(jì)成水池的一部分，不是按一般的吸水管設(shè)計(jì)，所以連通管的流速適當(dāng)偏低（流量按最不利水量之和考慮，而且考慮到一格水池檢修時的工況）。
1.2.2一組消防水泵，吸水管應(yīng)為兩條，其優(yōu)點(diǎn)是：
（1）在某格水池清洗或檢修時，各個系統(tǒng)互為備用的加壓泵均可處于待令工作狀態(tài)，連通管本身也可分別檢修，增加了整個消防系統(tǒng)的安全性。
（2）減少了水池預(yù)埋套管的數(shù)量，對水池防漏、抗震有利。但水池間設(shè)連通管的缺點(diǎn)是連通管內(nèi)易于沉渣積氣，解決的方法是：適當(dāng)加大水池池底板坡度，使之坡向積泥坑，清洗或檢修時排泥。在連通管適當(dāng)位置設(shè)排氣閥。
3. 水泵的選擇
水泵的正確選擇不僅需要考慮水泵特性曲線，還要考慮管道系統(tǒng)特性曲線，這樣，所選水泵才不致于太大，具體選泵時要注意以下幾點(diǎn)：
（1）不能片面考慮單臺泵高效率運(yùn)行，要兼顧到水泵組運(yùn)行的整體效果。盡量選用大功率水泵，減少工作泵臺數(shù)。大功率水泵的效率高，有助于節(jié)能。
（2）為保證并聯(lián)泵常年在高效區(qū)運(yùn)行，并聯(lián)工作泵臺數(shù)不宜超過3臺。如果要使某臺水泵既要單獨(dú)運(yùn)行又要并聯(lián)運(yùn)行，則在選泵應(yīng)注意使每臺泵并聯(lián)時的工況點(diǎn)盡量接近高效段的左邊界。這樣，當(dāng)單泵運(yùn)行時，工況點(diǎn)右移，仍可以處在高效段內(nèi)，使整個工況變化范圍內(nèi)運(yùn)行效率較高。
（3）管路特性曲線與并聯(lián)水泵Q～H曲線交點(diǎn)的效率不得超出高效區(qū)，以保證水泵工作的平穩(wěn)過度。
消防水泵的選用要符合國家相關(guān)消防泵性能要求的標(biāo)準(zhǔn)，并通過國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測。
4. 泵房的防噪減振
（1）選擇低轉(zhuǎn)速、低噪音水泵，從源頭減少噪音。
（2）水泵出水管上的止回閥應(yīng)采用緩閉消音止回閥，以減少水泵止回閥可能引起的水錘噪聲。
（3）水泵基座上應(yīng)按計(jì)算做橡膠隔振器或橡膠隔振墊，以減少水泵振動向混凝土基礎(chǔ)的傳播。
（4）水泵的出口和吸水管上均應(yīng)裝橡膠軟接頭，以減少水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)噪音和振動通過鋼管固體傳聲。
（5）泵房中管道的吊架應(yīng)做彈性減振吊架，管道吊架和托架上的金屬管卡與管道的接觸部位加橡膠隔音減振。
（6）合理布置管道。立式水泵進(jìn)出水管有0°、90°、180°、270°四種布置方式。在進(jìn)出水管是180°時，位于水泵基座下的四個支承點(diǎn)的隔振元件受力基本均等，壓縮量相同，對隔振最有利。合理的做法是立式水泵必須強(qiáng)調(diào)管道一側(cè)進(jìn)一側(cè)出的180°布置方式。臥式水泵有水平進(jìn)，豎向出的管道布置方式。按以上原則考慮，盡量縮短吸水管長度，減少管道重量，減少管道荷載對隔振的影響。因此吸水管上可曲撓橡膠接頭應(yīng)盡可能靠近水泵設(shè)置。 5. 水泵防超壓措施
（1）對于流量變化大而揚(yáng)程變化小的系統(tǒng)選用流量～揚(yáng)程曲線平緩的水泵，其中值得推薦的是建筑消防特種泵（原名切線泵），流量～揚(yáng)程曲線特別平緩，呈恒壓狀態(tài)。
（2）對于須分區(qū)供水的高層建筑，建議使用多出口消防泵，既經(jīng)濟(jì)，又能防超壓。
（3）使用泄壓閥，其最佳位置是設(shè)在水泵出口止回閥后，一般情況下，泄壓閥的口徑可與水泵出水管同徑或小一級。實(shí)踐證明泄壓閥反應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確可靠，可以有效防止因超壓而造成的損壞。
6. 泵房設(shè)備的布置
（1）首先考慮是否有兩個不同給水系統(tǒng)在滿足流量和壓力的前提下共用一組泵的可能。如一幢高層建筑內(nèi)既有水噴霧、水幕系統(tǒng)，又有消火栓、自動噴水系統(tǒng)，可考慮幾種共用方式：（一般說來，消火栓系統(tǒng)不宜與其它消防系統(tǒng)共用一組消防泵，因消火栓系統(tǒng)有可能與其它系統(tǒng)同時開啟滅火）。
（2）兩個系統(tǒng)共用，如果流量不滿足要求，可采用劃分防火分區(qū)的方法。如壓力不滿足要求，可采用設(shè)置減壓閥的方法。對于需分區(qū)供水的超高層建筑，建議不采用普通的消防泵，而采用多出口消防泵，由多級多出口水泵組成的高層消防給水系統(tǒng)在技術(shù)上與水泵并聯(lián)相似，因此也具有設(shè)計(jì)計(jì)算容易、系統(tǒng)控制簡單和維修工作量少的優(yōu)點(diǎn)，和水泵并聯(lián)相比設(shè)備少、占地少、造價(jià)低。同時由于幾個分區(qū)可以共用一組水泵，就便于我們在同一工程設(shè)計(jì)中增加分區(qū)數(shù)，從而減小豎向分區(qū)的壓力值，為解決消防給水系統(tǒng)超壓問題提供了一種可行措施。由于地下泵房的給排水設(shè)計(jì)需與建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等專業(yè)相互協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)者往往先行設(shè)計(jì)泵房，但作者認(rèn)為最好先行布置室內(nèi)給水干管為佳，特別是管井干管的布置，可使水泵布置有序。
7. 結(jié)語
消防泵房的設(shè)計(jì)是整個高層建筑給排水設(shè)計(jì)的核心部分，以上僅是筆者在消防水池、泵房工程設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)體會，有不盡合理的地方，望各位專家指正。
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