摘要：在当前高层民用建筑室内消防供水系统设计中，上行下给屋顶单设水箱式被广泛采用。通过对最不利点消火栓水压的校核，指出了普遍存在的消火栓出口水压低于国家规范要求，并提出了改进措施。 关键词：上行下给单设水箱消防供水系统 　　AapproachtotheWaterPressureofFireFightingSysteminHighriseResidentialBuildings

　　LiYunjiangMengWeiLiHongjie

　　(CollegeofCivilHydraulicEngineeringofChinaThreeGorgesUniversity,YiChang,HuBei.443002)

　　[Abstract]Themethodofwaterrunningupwardsupplyingdownwardandhousetopwatertankhasbeenwidelyappliedinthefirefightingsystemofhighrisebuildings.Thispaperfiguresoutthatwaterpressureofhydrantsatthemostdisadvantagepositionislessthanrequirementofnationalrelevantcode,theimprovementhasbeenputforwardaswell.

　　[KeyWords]runningupwardsupplyingdownward,installationofwatertank,watersupplyingsystemoffirefighting

　　一、概述

　　目前在民用住宅设计中，层高为2.8-3.0米，层数为六至八层的较为普遍；由于受地形、地势和市政管网水压的影响，有些住宅最不利点用户（通常为顶层）一天24小时内大部分时间室外给水管网能保证供水，仅高峰用水（如用户集中用水）时，外网水压不足，无法保证上层配水点用水；为确保安全供水，我们一般采取供水管网上行下给，屋面单设水箱夜间进水的室内供水系统^{[1]，如图1所示。这种供水方式已在民用建筑，特别是高层住宅设计中得到了广泛应用。实践表明，这种系统能够满足用户生活用水要求；在这种方式下的室内消防给水系统应如何设置，水压能否满足室内消火栓的要求，值得给排水设计人员进行研究。}

　　二、现行消防供水系统计算方法及其存在的问题

　　现行室内消防供水系统的设计步骤及计算方法如下^[1]：

　　1．根据建筑物的层数及性质，确定消火栓、水龙带、水枪口径及水枪充实水柱长度。

　　根据《低层建筑室内消火栓用水量》可知，7-9层住宅同时使用水枪数为2支，每支水枪最小流量为q=2.5LS，水枪充实水柱长度H_{m≮10m；由于q3LS，可采用50mm口径的消火栓，水枪喷嘴直径为16mm；}

　　2．确定消火栓的位置及管道布置。

　　通常消火栓布置在楼道休息平台上，栓口中心距地1.1m，出水口与墙面成90^{o[2]；为保证两支水枪同时达到最高一层室内着火点，顶层至上人屋面之间的休息平台必须设置消火栓[1]，即图1中的2#消火栓；取水龙带长度20m，则消火栓保护半径为[3]:}

　　R=0.8×20m＋10m×cos45^o≈23m

　　根据住宅建筑设计的进深条件，能够满足规范规定两支水枪（1#和2#水枪）同时覆盖顶层房间着火点的要求。

　　3．确定实际消防流量q_{xl及水枪所需压力Hq^[3]。}

　　根据充实水柱长度H_{m=10m及所选水枪口径50mm,通过直流水枪充实水柱技术参数^{13]可知，实际消防射流量qxh=3.3LS,由于qqxh，故实际消防流量qxl=2×3.3=6.6(LS)。}}

　　水枪造成充实水柱所需压力由下式计算^[1]：

　　⑴

　　式中H_{q—水枪造成充实水柱所需压力(mH2O);}

　　H_{m—充实水柱长度(m)；}

　　ψ—水枪喷嘴口径系数，见表1

　　a—充实水柱实验系数，见表2；

　　表1水枪的ψ值^[4]

水枪喷嘴口径(mm)131619ψ0.01650.01240.0097　　表2实验系数a值^[4]

H_{m(m)710131520a1.191.201.211.221.24　　对于7-9层住宅,将以上参数带入⑴式进行计算:}

　　即为使水枪充实水柱H_{m=10m,必须保证消火栓出口静水压力达到14.1mH2O；}

　　图1图2

　　根据图1可知，水箱出水口至2#（最不利点）消火栓位置水头H_{1=4.9mH2O；再对消火栓阀水头损失以及管道沿程水头损失加以考虑：}

　　3.1消火栓阀水头损失^[5]。

　　h_D=SDqx^2⑵

　　式中h_{D—消火栓阀水头损失(mH2O)；}

　　S_{D—消火栓阀阻力系数；}

　　q_{x—水枪的喷射流量(LS)；}

　　将S_{D=0.0105，qx=3.3LS带入⑵式：}

　　h_{D=SDqx^{2=0.0105×3.32=0.114(mH2O)；}}

　　3.3管道沿程水头损失^[5]。

　　h_y=iL⑶

　　式中h_{y—管道沿程水头损失(mH2O)；}

　　i—管道水力坡降（mmm）；

　　L—管道长度（m）；

　　将L=4.9m，i=0.038mmm带入⑶式：

　　h_{y=iL=0.038×4.9=0.186(mH2O)；}

　　这样，2#（最不利点）消火栓出水口静水压力为：

　　H_{j=4.9-hD-hy=4.9-0.114-0.186=4.6(mH2O)＜14.1mH2O}

　　显然无法满足设计要求。

　　三．解决方案

　　为使最不利点消火栓出水口静水压力达到设计要求，必须在水箱出水口至消防管道系统之间增加消防泵，参见图2，消防泵仅在发生火灾时由设于各层消火栓内的消防按钮启动；对于本图，水泵型号可选为KQL02540-100(I),流量Q=4.03LS，扬程H=10m；能够满足设计要求。

　　规范规定，室内消火栓口处的静水压力不得超过80mH_{2O，所以我们必须当水泵启动时对最有利点（最底层消火栓）出水口静水压力进行校验；}

　　H_{dc=H1+H2-H3-H4⑷}

　　式中H_{dc—最底层消火栓口处压力(mH2O)；}

　　H_{1—水泵扬程(mH2O)；}

　　H_{2—水箱出水口对最底层消火栓的位置水头(mH2O)；}

　　H_{3—消火栓水头损失(mH2O)；}

　　H_{4—管道沿程水头损失(mH2O)；}

　　将H_{1=10m，H2=28.4-1.1=27.3(m)，H3=0.114(m)，H4=0.038×27.3=1.037(m)带入⑷式得，Hdc=H1+H2-H3-H4=10+27.3-0.114-1.037=36.149(mH2O)＜80(mH2O)；显然，最底层消火栓出水口静水压力处于规范规定范围内。}

　　四、结语

　　当前绝大多数上行下给单设水箱式民用建筑消防给水系统仅按图1设置，最不利点消火栓是无法满足消火栓技术参数要求的，本改进措施能够解决这一问题；当然，针对不同的建筑，应通过计算来选择和校验相应的消防水泵。

　　参考文献

　　[1]刘锦梁.简明建筑设备设计手册.中国建筑工业出版社.1991:204～217

　　[2]全国通用给排水标准图集.中国建筑标准设计研究所出版.北京.1990:89～109

　　[3]李引擎.边久荣.熊宏等.建筑安全防火设计手册.河南科学技术出版社1998:232-234

　　[4]陈耀宗.王季楼.裴立人等.建筑给水排水手册.中国建筑工业出版社.1992.12:960

　　[5]高明远.杜一民.建筑设备工程.中国建筑工业出版社.1979:51～54

　　作者简介：李运江（1965—）,男,,副教授,博士研究生,长期从事建筑设备科研与教学工作.