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1、江银大厦消防给水设计与施工一、工程概况 江银大厦（江门市人民银行大楼的简称）位于江门市东华路。建筑高度95m。地下2层，地面分主楼与裙楼，主楼为28 层，裙楼为4层，总建筑面积27000m2。地下部分为设备层及人防层；地上裙楼部分为营业大厅、会议厅、餐厅，主楼为办公用房。按高层民用建筑设计防火规范(GB5004-1995)（以下简称为高规），分类为一类一级建筑，其消防设计包括有室内外消火栓系统，自动喷水灭火系统、1211气体灭火系统及火灾自动报警系统。 该项目于1994年底设计完成，1996年5月竣工验收，交付使用。 二、消火栓系统的设计 1. 用水量 根据高规，室内消火栓采用40L/s；每根
2、竖管最小流量15L/s；每支水枪最小流量5L/s，火灾延续时间3h；室外消火栓用水量按30L/s计，火灾延续时间3h。 2. 消火栓的布置 消火栓的平面布置首先应考虑符合建筑防火分区。在每个防火区间内使消火栓的分布尽可能均匀，符合高规“室内任何部位都可有2支水枪的充实水柱同时达到”的要求。其次应尽可能考虑美观，使消火栓的位置便于操作。大楼主楼每层设消防栓3个，裙楼每层设4个。 3. 消火栓系统的管道布置 消火栓给水系统，如图1所示。根据高规，消火栓口的静水压力不大于0.8MPa；当大于0.8MPa时，应采取分区给水。故江银大厦消火栓系统分高低两区；15层以下为低区，16-28层为高区。因天面水
3、箱与最不利点消火栓之间高差达7.2m,大于高规规定的最不利点消火栓静压不小于0.07MPa的要求，故高区消火栓系统由屋顶水箱维持静压，不设增压泵。高区最大静压为0.46MPa。应甲方要求消火栓系统不设减压水箱，低区消火栓灭火初期用水直接从天面水箱来水，采用可调式稳压减压阀减压至0.2MPa，低区消火栓系统的最大静压为0.69MPa。 图1 消火体给水系统图 为保证供水安全性，高低区消防栓管道在水平与垂直方面成环，构成空间立体环网。消火栓系统阀门按以下三个原则设置：1)保证系统安全可靠；2)尽量减少阀门数目；3)便于操作，即做到检修时，关闭阀门最少。在设计中将阀门均垂直设于立管上，这样在检修时只
4、需关闭两个阀门即可以停水检修。 4. 消火栓系统的减压措施 判断消火栓系统是否超压主要表现在两方面：一是消火栓口所承受的静压是否超过0.8MPa,如果超压则必须对消火栓系统进行分区；二是看消火栓口处的出水压力（动压）是否大于0.5MPa，如果超压则在消火栓口设减压孔板。 江银大厦消防系统采用的减压阀为可调式稳压减压阀，这种减压阀既减静压又减动压，出口压力可以调控，不会因主阀上游进口压力变化而改变，亦不会因主阀下游出口用水量变化而改变其出口压力。 高层民用建筑消火栓前减压孔板的确定有两种工况，即：灭火初期消防水箱由上而下供水工况和消火栓泵启动后从泵房向上供水工况。究竟采用何种工况来确定减压孔板孔
5、径，应通过计算比较两种工况得出结果。 江银大厦的消火栓系统设计中以水泵供水工况为主来判断减压界限层并计算减压值和孔板型号，再以水箱供水工况进行校核。这是因为消防水泵的扬程要比天面水箱的静压大，故按水泵供水工况确定的减压孔板孔径在天面水箱供水时肯定能满足减压要求。但为防止出现某些楼层可能会因按照水泵供水工况而确定的减压孔板在水箱供水工况下减压过多而造成压力不足的情况，故需对水箱供水工况进行校核。这样就确保了消防水箱在火灾初期的供水时间不短于 10min，符合高规对减压的要求。 5 消火栓系统安全阀和排气阀的设置 消火栓灭火系统的通水前及检修放水后，空气将不可避免地进入消防管道中。如果不将管道中空
6、气排放掉，则部分管道空间将被空气占据。对于消防管道中空气的排放，一般的作法是在管道通水时打开一部分消防栓阀门，靠水将空气从阀门顶出。但这种做法有以下缺陷：(1)所开阀门高度以上管内的空气无法被水从此阀门压出，因为空气在管内水挤压时将向上跑；(2)水平走向管道中向上凸起弯管内的空气无法被水挤压走，因为此时管内空气处于最高点。无法排尽的空气将对管内水的流动形成阻碍，减少管道的过水断面，产生气堵现象。对消防灭水和试压验收都将产生影响。设计中采用立管设置自动排气阀，使管内空气得以排尽，考虑检修方面，在排气阀前设截止阀。 江银大厦为高层建筑，其消火栓水泵扬程达120m，考虑到大厦消火栓数量众多，分散于大
7、厦各处，而每个消火栓均配备有远距离启动按钮，任一按钮的误操作均能使消火栓泵在非火灾状况下启动而对管网加压。另外，消防管道系统的检修调试也可能引起消防泵的误动作。鉴于以上情况考虑，在消火栓泵出水管道上设置安全阀。安全阀的动作压力根据消防泵工作曲线选定设定为1.6MPa。安全阀的动作后的排水排至设备层（地下1层）集水井由排水泵排出。 三、自动喷水灭火系统 1 用水量 根据自动喷水灭火系统设计规范（以下简称自规），江银大厦的自动喷水系统按中危险等级要求设计，系统的设计流量为30L/s。火灾延续时间1h。 2 自动喷水灭火系统的管道布置 自动喷水灭火系统，如图2所示。 图2 自动喷水灭火系统图 自规对
8、自动喷水灭火系统的压力分区界限没有具体的要求，仅在自规5.4.5条中规定“自动喷水灭火系统管网内的工作压力不应大于117.710 4 Pa(12kg)。”江银大厦建筑高度为95m，低层喷淋管网工作水压已大于1.2MPa，故决定将喷淋系统分为高低两区。考虑现有消防车通过水泵接合器向室内管网供水能力有限，其供水高度一般在50m左右，故选定50m作为自喷系统高低区的界限。高低两区管道系统均为临时高压系统，由天面水池提供灭火初期用水，为避免低区工作压力过大，低区湿式报警阀之前管道段设有减压阀。 3 报警阀的设置 报警阀一般要求设于首层近消防控制中心处，但江银大厦消防布局情况却难以实现，经消防主管部门同
9、意，只好将报警阀置于地下1层（设备层）水力警铃亦靠近报警阀安装，仅将压力开关的信号传送至消防控制中心。 江银大厦楼高近100m，其自动喷水灭火系统最大工作压力为1.6MPa。而国产湿式报警阀ZSZ系列最大工作压力为1.2MPa。因此，必须将高区报警阀安装位置往楼层上方移动。 4 自喷系统安全阀与排气阀的设置 自动喷水灭火系统其工作压力大于消火栓系统的工作压力很多。且由于管网水压波动，易造成水流指示器的误动作，从而使喷水泵误启动，而对密闭管网加压，所以自喷系统更加应当设置安全阀。自喷系统管网复杂，管路较长，对于管网中的积气更加难以排除，所以不仅要在立管上加装自动排阀，而且在每层喷淋配水主干管上设
10、排气阀，以排清管网中积气。1-4层因包括裙楼，喷水管网面积较大，为便于排气，在排水立管上加装排气阀。 四、1211 气体灭火系统 江银大厦属一类高层，按照高规及建筑设计防火规范的要求，其发电机房、电子计算机房及银行金库等位置必须设置气体灭火系统。 1.1211 防火分区 江银大厦的发电机房位于地下1层（设备层），面积160m2，净高5m；计算机房位于11层，面积90m2，净高3.2m；而银行金库置于首层，面积1100m2，净高3.5m。根据卤代烷1211灭火系统设计规范2.0.1条“当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500m2，容积不宜大于2000m3”的规定，故将电子计算机房划分
11、为一个防护区，采用一套全淹没式管网灭火系统；发电机房因为分为高、低压配电室，所以虽然其面积符合2.0.1条规定，仍将其分为2个防护区，采用一套组合分配全淹没管网灭火系统；金库包括库房、清点间、交接间三个功能区。考虑作用面积及使用要求，将金库分为4个防护区：库房分为2个防护区，各370m2中间用防火间墙间开，设防火卷闸，平时两个库房连同，火灾时起隔断作用；清点间及交接间各为1个防护区，面积分别为196m2,140m2。4个防护区采用一套全淹没式组合分配系统。 2.1211 气体灭火系统设计参数 根据场地不同，计算机房、变配电室的设计灭火浓度为5%，金库的灭火浓度为7.5%，灭火剂浸渍时间为10m
12、in。 3 系统组合形式 对于计算机房，为独立的全淹没式管网灭火系统，其系统构成为火灾报警控制器、灭火剂贮藏和释放装置、管道、蜗流雾化喷嘴等几大部分构成，其中灭火剂储藏和施放装置包括贮气瓶、主副瓶头阀、止回阀、液控同防阀等阀门。变配电室和金库采取组合分配系统，在全淹没式管网灭火系统的基础上，根据分区的不同而加设了组合分配阀。 1211 的灭火系统的设计中，其系统的控制方式尤其重要。江银大厦的1211 气体灭火系统的控制是当火灾报警控制器同时接收到由烟感、温感两路探头感应到的火灾信号时，首先发出声、光报警10-30s。此时消防警铃报警，消防指示灯亮，防火卷闸放下，隔断防护区，电爆管立即爆破，贮液
13、瓶被打开，气体进入管网灭火。为了安全起见，防止误操作，或防止人员被困在防火区内时气体施放，系统设置有紧急制动按钮，可以在系统报警程序启动至电爆管爆炸前任意时刻中断系统的运行。系统有人工、自动、半自动三种设置，以便于灵活调度。 4 管路的布置 卤代烷1211灭火系统设计规范要求将1211气体灭火系统的管道尽量设置成均衡系统。但这在实际工程设计中往往难以做到，甚至是不可能做到，此时可将管网设计成局部均衡管网，或对称管网，以尽量均衡各喷嘴的流量。 计算机房的管道布置比较特殊，它包含天花、工作层和地板层三个空间，此时必须满足三个空间同时灭火。故应将管道喷嘴分别布置在三个空间内，整体上仍可作为一个防护区
14、。 五、施工过程中的经验和体会 1 喷头的布置与安装 自动喷水灭火系统的喷头布置是系统设计中重要的一项，它是管道水力计算的基础。与楼层平面使用功能有密切的关系。楼层平面的装修布局改变，会引致喷头数量位置的改变；甚至整个楼层的喷淋布水管网管道走向结构形式的改变。在设计中，由于不能及时掌握有关装修变化，以及施工期间甲方对使用功能调整，都使喷头布置与设计图纸有较多出入之处，所以，虽然自动喷水灭火系统设计规范允许一个报警阀控制800个喷头，但最好在设计中留有余地，以500个左右为宜。在江银大厦工程实际中常因甲方的修改而使喷头数量增加。 江银大厦标准层层高3.2m，走廊净高2.4m，走廊宽度1.8m。这
15、样走廊吊顶内空间就极为有限，因为走廊吊顶内置满了水、暖、电等设备专业的各种管线。特别是风管因其体积庞大在有的位置几乎占据了整个走廊的宽度。这种情况下位于风管底的喷头往往无法固定。因此，在设计阶段应该注意与其它设备专业以及装修，土建专业的协调，尽量将管道错开在不同层，不同位置通过。如将有条件的部分管道在有吊顶的房间内通过，或降低吊顶高度，增加层高等都是可以考虑的办法。采用边墙型喷头，可以避开管道密集区，便于安装。 车库的喷头布置不能随意按3.6m 间距分布，应根据停车位的分布，将喷头布置于停车位上方且向上安装。 2 自动喷水灭火系统管道的排水和冲洗 在施工中，应注意喷淋管道的安装坡度，有一定的安
16、装坡度才能排尽管道中的积水，方便维修管道、更换喷水。特别是在装修完成后，若要维修管道而无法排清积水的话，易对装修造成破坏。当喷水管网面积较大时，在安装上应将管网分成几个区域排水，每区的管道均坡向该区管网末端的排水管，务求能排尽管网中水。 各层排水亦都是放水试验装置，故应当放于比较安全的位置。最好不要与其它管道置于一起，以免被误操作。即使不得已放在一起也应有明显的颜色区分（如刷红丹色）或有标志说明。江银喷淋管网的排水管置于卫生间管井内，虽然涂有红色标志，但在施工期内仍被人误认为是给水管而误操作过。 在新发布的自动喷水灭火系统施工及验收规范中对自动喷淋系统的冲洗有很严格的要求。但由于实际情况的约束
17、，江银大厦的消防管道冲洗工作并非全面冲洗，对冲洗的流量、流速没有进行控制，冲洗程度基本上凭经验控制。这是我们在以后工作中应当改进的。 3 减压孔板的安装 减压孔板的安装有多种方法，我们在工作中发现，在安装室内消火栓时，把孔板放在室内消火栓进口端的内螺丝退刀槽内，当室内消火栓旋紧后，孔板被紧紧夹在消火栓与管件中间，起减压作用。 这种办法仅仅需要加工一个厚4-5mm，外径稍小于螺纹内径的不锈钢孔板即可。既省事，又省工料。 4 水流指示器的误动作及其解决方法 江银大厦喷水系统每层配水主干管上均设有水流指示器。在调试运行阶段，曾由于水压瞬时波动而几次出现误动作情况，经调节水流指示器的铜触片的组合以及水
18、流指示器上附带的延时装置，则消除了水流指示器误动作的情况。 5 消防水池液压浮球阀关闭不严的原因及处理办法 江银大厦地下消防水池设有2个DN150 液压浮球阀。在运行调试阶段，出现关闭不严而造成“膨池”现象。经拆卸后发现液压浮球阀的导流孔有堵塞，导致当水池水位上升至一定高度，浮球阀关闭时，水流无法通过导流孔进行液压腔。这样进水压力始终大于液压腔水压力，导致活塞无法复位而造成关闭不严（如图3）。经清通导流孔及冲洗供水管道后，问题得到解决。在运行近1年左右，液压阀又出现关闭不严情况，此次拆卸后检查，发现节流孔并无堵塞。后来分析其原因是因为将液压阀横装，液压阀的阀芯亦成水平。关闭阀门时，阀板不是因为
19、阀芯的重力作用而下落，而是由液压腔作用活塞的水压产生的推力与进水作用于阀板产生的推力之差克服阀芯与阀体的摩擦力来关闭阀芯。在活塞的密封圈密闭不严的情况下，液压腔不足以产生足够推力关闭阀门。经将液压阀竖装（如图4），并加强其活塞与阀腔的密封之后问题得以解决。 6 室外供水水源管道的设置 高规7.3.1 要求，“室外消防给水管应布置成环状，其进水管不宜少于2条。并从两条市政水管引入，当其中一条进水管发生故障时，其余进水管应仍能保证全部供水量”。江银大厦室外消防设计时，拟从两条市政进水管上引水，但在实际施工时，附近没有两条独立的市政给水管，并且自来水公司也不赞成从两路市政管道上开叉接水。故采用一条D
20、N200 进水管从市政管道上进水，为防止极端情况下放水造成市政管网泄压，在DN200水池进水管上安装减压阀，减压至0.1MPa。其室外管道设置成环状，根据室外消防水量要求设置2个室外消火栓。 7 水表的设置 一般来讲，水表规格越大，则自来水公司收取的工程及有关费用越多，因此，有的施工单位或建设单位或建设单位则在实际装表时，减小水表的安装规格以达到节省工程费用的目的。但是，水表的过流能力是有限的，在正常时工作的水表，在消防时有可能过流能力不够，从而影响消防。这一点，有的消防局在验收时也不是十分注重。虽然1997年版高规在7.3.3中提到“当室外给水管网能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积能
21、够满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求；当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积能够满足在火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。”但这是针对消防水池而言。因此笔者认为，有必要对水表等管路上的计量附件可能对消防造成的影响进行考虑，并明确规范。 8 其它问题 在历时一年多的施工安装过程中，还遇到其它一些情况，主要有： （1）管道井太小，管井内设置的管道太多，造成安装维修不便。 （2）甲方对消防意识不强，常常以防碍装修美观为理由，要求更改消火栓位置或取消消火栓。另外，有些地方如金库库房，为保证作用面积要求对防火分区砌防火间墙。这样就增加了甲方的工程造价。对这种情况，只能耐心解释，并在规范允许且合理的条件下尽可能满足甲方的要求。 （3）与其它工种协调是施工过程中重要的一步。 及时了解装修的变化，协调与空调、电等管线的布置，对于节省工作量，保证安装质量有很大好处。 六、后记 江银大厦的消防给水设计是根据高规设计的，其高层建筑消防给水设计的思路和施工中遇到的一般性问题具有一定参考价值。该工程竣工5年来，总体运行良好。
