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高層建筑消防水池、泵房設計系統(tǒng)分析
【摘要】本文就高層建筑地下消防水池及水泵房設計等問題進行了簡要闡述和分析。
【關鍵詞】高層建筑；消防水泵；泵房；消防設計
1. 前言
隨著當今社會的經(jīng)濟飛速發(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，易造成重大人員傷亡及巨大財產(chǎn)損失，因此，高層建筑消防設施建設已成為當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計進行闡述和分析。
2. 消防水池
消防水池是儲存消防用水的構筑物，是市政給水管網(wǎng)的一種重要補充手段。當室外給水管網(wǎng)能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應滿足在火災延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消防用水量的要求。當室外給水管網(wǎng)不能保證室外消防用水量時，消防水池的有效容量應滿足在火災延續(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。當室外給水管網(wǎng)供水充足且在火災情況下能保證連續(xù)補水時，消防水池的容量可減去火災延續(xù)時間內(nèi)補充的水量。
1.1消防水池的設計在滿足《高層民用建筑設計防火規(guī)范》 的前提下應注意以下問題：在水池中設計時設導流墻，以增長流路，減少死角；安設循環(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；二是設專用循環(huán)泵使池水循環(huán)。循環(huán)泵的流量以一天周轉池水一次為準。例如，池水容積為600m3，設計的循環(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：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構設計。結構設計時往往因生活水池的容量太小（與消防水池相比）而不好設計，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，從而利于水池的結構設計。
1.2消防水泵吸水方式 為了保證在火災延續(xù)時間內(nèi)水泵機組能正常運行，水泵的吸水方式必須安全可靠。因此，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》7.5.4明確規(guī)定：消防水泵應采用自灌式吸水；當消防水池容量超過500m3時，消防水池要分成2個能獨立使用的消防水池，每個消防水池的有效容積一般為總容積的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吸水管。缺點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）設公用吸水井。消防水泵從公用吸水井取水，缺點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）水池間設連通管。連通管設控制閥門，將連通管設計成水池的一部分，不是按一般的吸水管設計，所以連通管的流速適當偏低（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，吸水管應為兩條，其優(yōu)點是：
（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）減少了水池預埋套管的數(shù)量，對水池防漏、抗震有利。但水池間設連通管的缺點是連通管內(nèi)易于沉渣積氣，解決的方法是：適當加大水池池底板坡度，使之坡向積泥坑，清洗或檢修時排泥。在連通管適當位置設排氣閥。
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：
（1）不能片面考慮單臺泵高效率運行，要兼顧到水泵組運行的整體效果。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運行又要并聯(lián)運行，則在選泵應注意使每臺泵并聯(lián)時的工況點盡量接近高效段的左邊界。這樣，當單泵運行時，工況點右移，仍可以處在高效段內(nèi)，使整個工況變化范圍內(nèi)運行效率較高。
（3）管路特性曲線與并聯(lián)水泵Q～H曲線交點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消防泵性能要求的標準，并通過國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的檢測。
4. 泵房的防噪減振
（1）選擇低轉速、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）水泵基座上應按計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的傳播。
（4）水泵的出口和吸水管上均應裝橡膠軟接頭，以減少水泵的運轉噪音和振動通過鋼管固體傳聲。
（5）泵房中管道的吊架應做彈性減振吊架，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。立式水泵進出水管有0°、90°、180°、270°四種布置方式。在進出水管是180°時，位于水泵基座下的四個支承點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調(diào)管道一側進一側出的180°布置方式。臥式水泵有水平進，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盡可能靠近水泵設置。 5. 水泵防超壓措施
（1）對于流量變化大而揚程變化小的系統(tǒng)選用流量～揚程曲線平緩的水泵，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，又能防超壓。
（3）使用泄壓閥，其最佳位置是設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。實踐證明泄壓閥反應靈敏，準確可靠，可以有效防止因超壓而造成的損壞。
6. 泵房設備的布置
（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)在技術上與水泵并聯(lián)相似，因此也具有設計計算容易、系統(tǒng)控制簡單和維修工作量少的優(yōu)點，和水泵并聯(lián)相比設備少、占地少、造價低。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計中增加分區(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計需與建筑、結構、電氣等專業(yè)相互協(xié)調(diào)，設計者往往先行設計泵房，但作者認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. 結語
消防泵房的設計是整個高層建筑給排水設計的核心部分，以上僅是筆者在消防水池、泵房工程設計中的幾點體會，有不盡合理的地方，望各位專家指正。
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