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    港口物流倉庫消防給水系統設計參數的選取與計算

      信息來源:   發布時間:2021-12-11  點擊數:

    引言

    新修編的《消防給水及消火栓系統技術規范》 (GB 50974-2014) 已實施, 而《自動噴水滅火系統設計規范》 (GB 50084-2001) 尚未更新, 在設計中, 對規范的某些條款的理解尚不統一。本文以某港口倉庫為例, 針對該建筑消火栓系統、自動噴水滅火系統、消防水池及供水設施等的設計內容, 提出個人對規范的理解, 供大家參考。

    1 工程概況

    某港口輔建區內設倉庫、辦公樓、綜合維修車間、變電站、供水調節站、除塵及消防水池等建 (構) 筑物。堆場區主要儲存金屬礦石等不燃性物品。港區外圍建設有完善的市政配套設施。消防水源為市政自來水, 供水壓力0.20 MPa。輔建區最不利的消防對象是輔建區的2#倉庫, 倉庫為單層, 建筑面積17 805.15 m2, 建筑高度8.0 m, 儲存物品為丙2類, 輕型門式剛架結構, 建筑耐火等級一級, 倉庫內無采暖設施。

    根據《建筑設計防火規范》 (GB 50016-2014) , 2#倉庫設置的消防設施包括:室內消火栓、室外消火栓、自動噴水滅火系統和滅火器。

    2 消火栓給水系統

    2#倉庫的建筑體積142 441.2 m3, 室外消火栓設計流量45 L/s, 室內消火栓設計流量25 L/s。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》 (GB 50974-2014) 第3.5.3條“當建筑物室內設有自動噴水滅火系統、水噴霧滅火系統、泡沫滅火系統或固定消防炮滅火系統等一種或兩種以上自動水滅火系統全保護時, 高層建筑當高度不超過50 m且室內消火栓設計流量超過20 L/s時, 其室內消火栓設計流量可按本規范表3.5.2減少5 L/s;多層建筑室內消火栓設計流量可減少50%, 但不應小于10 L/s”。

    規范中只規定了多層建筑的室內消火栓流量可以折減, 沒有說明單層建筑是否適用。很明顯單層建筑的火災危險性要比多層建筑低, 規范中說的多層建筑可以理解為包含單層建筑。所以將2#倉庫的室內消火栓流量折減50%, 取12.5 L/s。

    3 自動噴水滅火系統

    倉庫儲存物品的種類按照倉庫危險級II級考慮。屋面坡度為1/15, 屋脊處室內最大凈空高度9.5 m, 超出普通噴頭的保護高度。物品的儲存方式選擇早期抑制快速響應系統, 便于貨架和堆垛的靈活布置和調整。

    早期抑制快速響應系統的儲物類別按照倉庫I級、II級、瀝青制品和箱裝不發泡塑料確定, 最大凈空高度10.5 m, 噴頭流量系數K=200, 作用面積內開放12只噴頭, 噴頭最低工作壓力0.50 MPa。系統設計流量經計算軟件逐點計算, Q=94.19 L/s, 取95 L/s。建筑引入管處壓力不小于0.85 MPa。

    倉庫內無采暖設施, 選擇預作用自動噴水滅火系統。報警閥室設在倉庫內, 單獨在報警閥室設置采暖設施, 保證室內溫度大于5℃。噴頭選擇早期抑制快速響應噴頭, 公稱動作溫度高于環境最高溫度30℃, 選擇68℃溫級的直立型噴頭。預作用報警閥后采用有壓氣體填充管道, 管道內氣壓值在0.03 5~0.05 MPa之間。

    4 消防水泵

    倉庫室內和室外消火栓系統合用一套管網, 由消火栓泵組供水。自動噴水滅火系統采用獨立管網, 由噴淋泵組供水。

    消火栓泵3臺, 2用1備, 單泵流量30 L/s。水泵揚程按照P=k2 (∑Pf+∑Pp) +0.01H+P0計算, P0為最不利點水滅火設施所需的設計壓力。此處的P0不可以直接代入消火栓的栓口動壓, 還需要考慮管道的速度壓力。對此, 規范第10.1.3條和10.1.4條有相應的計算公式, 《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示 (15S509) 第87頁也做出了同樣的解釋。管道的速度壓力, 2#倉庫的室內消火栓設計流量q=12.5 L/s, 管徑di取DN=100 mm, 計算得Pv=1.27×10-3 MPa。P0=0.35+0.00 127=0.35 127 MPa?!芇f+∑Pp分別為沿程和局部水頭損失, 取0.07 MPa, k2取1.3, H取6 m, 計算得P=0.50 MPa。

    噴淋泵3臺, 2用1備。假定單泵流量50 L/s, 管道容積14 m3, 計算管道充水時間2.33 min, 大于2 min, 不符合規范要求。增加水泵流量, 縮短充水時間, 單泵流量取60 L/s, 計算管道充水時間1.94 min, 滿足規范要求。噴淋泵揚程計算后, 取1.00 MPa。

    5 消防水池

    消防水池的有效容積, 根據消防給水系統設計流量和火災延續時間確定。丙類倉庫的火災延續時間為3 h, 消火栓系統一次滅火用水量 (12.5+45) ×3.6×3=621 m3。早期抑制快速響應自動噴水滅火系統的火災延續時間在規范中沒有明確規定, 但是按照GB 50084-2001第5.0.11條“除本規范另有規定外, 自動噴水滅火系統的持續噴水時間, 應按火災延續時間不小于1 h確定”。2#倉庫的自動噴水滅火系統的一次滅火用水量為95×3.6×1=342 m3。消防水池的有效容積應為二者之和, 還要加上預作用報警閥后的管道容積 (14 m3) 。最終確定消防水池的有效容積不應小于977 m3。

    6 高位消防水箱

    消火栓系統和自動噴水滅火系統合用一個高位消防水箱, 查規范GB 50974-2014第5.2.1條第5款, 有效容積取18 m3??紤]預作用報警閥后的管道容積 (14 m3) , 高位消防水箱的有效容積最終確定為32 m3, 設置在臨近辦公樓的屋頂水箱間內。

    7 消防增壓穩壓設備

    根據《消防給水及消火栓系統技術規范》 (GB50974-2014) 第5.2.2條, 需要分別設置消火栓系統增壓穩壓設備和自動噴水滅火系統增壓穩壓設備。設于臨近辦公樓的屋頂水箱間內。

    消火栓穩壓泵的設計流量, 根據GB 50974-2014第5.3.2條第二款, 按照消火栓系統設計流量的1%~3%計算, 且不宜小于1 L/s。室內消火栓系統設計流量12.5 L/s, 穩壓泵流量范圍為0.12 5~0.37 5 L/s, 取1.0 L/s作為設計流量。

    消火栓穩壓泵的設計壓力, 根據規范GB 50974-2014第5.3.3條及《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示15S909第45頁計算確定。穩壓泵的起泵壓力P1=15-H1, H1為穩壓泵與辦公樓頂層消火栓的高差 (3.0 m) , P1=12.0 m。復核P1>H2+7, H2取2 m, 符合要求。穩壓泵的停泵壓力P2=P1/0.80=15.0 m。穩壓泵的揚程H= (P1+P2) /2=13.5 m, 取14 m。

    對于為何要復核P1≥H2+7, 筆者理解是為了確保消防泵能夠正常啟泵。在15S909圖示第45頁第3條提示中, 寫明消防泵啟泵壓力P=P1+H1+H-7, 將此公式進一步推導:由P1≥H2+7, 得出P1-7≥H2, 代入公式得出, P≥H2+H1+H, 即消防泵的啟泵壓力要大于高位消防水箱維持的靜壓力, 保證系統壓力下降時, 消防泵能夠自動啟動。

    消火栓系統氣壓罐的有效儲水容積按照15S909第47頁計算, , 其中?a為安全系數取1.3, qb為工作水泵計算流量, 取3.6 m3/h, nq為水泵在1 h內啟動次數, 取15次。計算得Vq1=0.078 m3=78 L, 小于150 L, 根據規范GB 50974-2014第5.3.4條, 取Vq1=150 L, 選擇SQL1 000×0.6立式隔膜式氣壓罐。

    自動噴水滅火系統的穩壓泵設計流量, 按照系統設計流量的1%~3%選取, 流量范圍是0.95~2.85 L/s。規范中還規定, 穩壓泵的設計流量不應小于系統自動啟動流量, 經過查詢設備廠商的樣本, 報警閥壓力開關的自動啟動流量大多在15~60 L/min范圍內, 穩壓泵的設計流量最終選取2 L/s。

    關于自動噴水滅火系統穩壓泵的設計壓力, 規范第5.3.3條第3款“穩壓泵的設計壓力應保持系統最不利點處水滅火設施在準工作狀態時的靜水壓力應大于0.15 MPa”。早期抑制快速響應噴頭的最低工作壓力是0.50 MPa, 該系統的穩壓壓力規范上沒有特別說明。類比消火栓系統, 倉庫的消火栓栓口動壓要求不應小于0.35 MPa, 而系統穩壓壓力只要求大于0.15 MPa, 穩壓壓力是小于工作壓力的。那么, 早期抑制快速響應系統的穩壓壓力也可以小于噴頭的工作壓力。而且, 從火災自動報警系統聯動控制方式的角度分析, 根據《火災自動報警系統設計規范》 (GB 50116-2013) 第4.2.2條第1款規定, 預作用報警閥是以感煙火災探測器和手動火災報警按鈕的報警信號, 作為閥組開啟的聯動觸發信號, 由消防聯動控制器控制。那么, 在預作用報警閥開啟的時候, 壓力水流進入系統管網, 開始充水, 變為濕式系統, 同時水力警鈴發出報警, 壓力開關動作, 直接啟動噴淋泵。所以, 在預作用報警閥開啟時候, 系統同時發出啟泵信號, 理論上會早于噴頭動作的時間, 所以系統的穩壓壓力也沒有必要滿足噴頭的最低工作壓力。

    自動噴水滅火系統穩壓泵的啟泵壓力P1=15-H1, H1為穩壓泵與2#倉庫噴頭的高差 (1.4 m) , P1=13.6 m, 復核P1>H2+7, H2取2 m, 符合要求。穩壓泵的停泵壓力P2=P1/0.80=17 m。穩壓泵的揚程H= (P1+P2) /2=15.3 m, 取16 m。

    自動噴水滅火系統氣壓罐的有效儲水容積, , 其中?a取1.3, qb取7.2 m3/h, nq取15次。計算得Vq1=0.156 m3=156 L, 選擇SQL1 000×0.6立式隔膜式氣壓罐。

    8 結語

    物流倉庫的設計中, 早期抑制快速響應自動噴水滅火系統是常見的設計形式。系統穩壓和自動啟動是設計關鍵部分, 合理計算穩壓泵的設計流量和壓力, 可避免系統設計參數選取過大而造成的設計浪費。按照規范, 消火栓系統設計流量在某些特定條件下可進行折減計算, 經過折減計算, 可優化消防水泵流量, 減少消防水池的有效容積, 最終降低工程造價。

    標簽: 倉庫 倉庫管理



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