新修编的《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014) 已实施, 而《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB 50084-2001) 尚未更新, 在设计中, 对规范的某些条款的理解尚不统一。本文以某港口仓库为例, 针对该建筑消火栓系统、自动喷水灭火系统、消防水池及供水设施等的设计内容, 提出个人对规范的理解, 供大家参考。

某港口辅建区内设仓库、办公楼、综合维修车间、变电站、供水调节站、除尘及消防水池等建 (构) 筑物。堆场区主要储存金属矿石等不燃性物品。港区外围建设有完善的市政配套设施。消防水源为市政自来水, 供水压力0.20 MPa。辅建区最不利的消防对象是辅建区的2#仓库, 仓库为单层, 建筑面积17 805.15 m2, 建筑高度8.0 m, 储存物品为丙2类, 轻型门式刚架结构, 建筑耐火等级一级, 仓库内无采暖设施。

根据《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014) , 2#仓库设置的消防设施包括:室内消火栓、室外消火栓、自动喷水灭火系统和灭火器。

2#仓库的建筑体积142 441.2 m3, 室外消火栓设计流量45 L/s, 室内消火栓设计流量25 L/s。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014) 第3.5.3条“当建筑物室内设有自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、泡沫灭火系统或固定消防炮灭火系统等一种或两种以上自动水灭火系统全保护时, 高层建筑当高度不超过50 m且室内消火栓设计流量超过20 L/s时, 其室内消火栓设计流量可按本规范表3.5.2减少5 L/s;多层建筑室内消火栓设计流量可减少50%, 但不应小于10 L/s”。

规范中只规定了多层建筑的室内消火栓流量可以折减, 没有说明单层建筑是否适用。很明显单层建筑的火灾危险性要比多层建筑低, 规范中说的多层建筑可以理解为包含单层建筑。所以将2#仓库的室内消火栓流量折减50%, 取12.5 L/s。

仓库储存物品的种类按照仓库危险级II级考虑。屋面坡度为1/15, 屋脊处室内最大净空高度9.5 m, 超出普通喷头的保护高度。物品的储存方式选择早期抑制快速响应系统, 便于货架和堆垛的灵活布置和调整。

早期抑制快速响应系统的储物类别按照仓库I级、II级、沥青制品和箱装不发泡塑料确定, 最大净空高度10.5 m, 喷头流量系数K=200, 作用面积内开放12只喷头, 喷头最低工作压力0.50 MPa。系统设计流量经计算软件逐点计算, Q=94.19 L/s, 取95 L/s。建筑引入管处压力不小于0.85 MPa。

仓库内无采暖设施, 选择预作用自动喷水灭火系统。报警阀室设在仓库内, 单独在报警阀室设置采暖设施, 保证室内温度大于5℃。喷头选择早期抑制快速响应喷头, 公称动作温度高于环境最高温度30℃, 选择68℃温级的直立型喷头。预作用报警阀后采用有压气体填充管道, 管道内气压值在0.03 5~0.05 MPa之间。

仓库室内和室外消火栓系统合用一套管网, 由消火栓泵组供水。自动喷水灭火系统采用独立管网, 由喷淋泵组供水。

消火栓泵3台, 2用1备, 单泵流量30 L/s。水泵扬程按照P=k2 (∑Pf+∑Pp) +0.01H+P0计算, P0为最不利点水灭火设施所需的设计压力。此处的P0不可以直接代入消火栓的栓口动压, 还需要考虑管道的速度压力。对此, 规范第10.1.3条和10.1.4条有相应的计算公式, 《消防给水及消火栓系统技术规范》图示 (15S509) 第87页也做出了同样的解释。管道的速度压力, 2#仓库的室内消火栓设计流量q=12.5 L/s, 管径di取DN=100 mm, 计算得Pv=1.27×10-3 MPa。P0=0.35+0.00 127=0.35 127 MPa。∑Pf+∑Pp分别为沿程和局部水头损失, 取0.07 MPa, k2取1.3, H取6 m, 计算得P=0.50 MPa。

喷淋泵3台, 2用1备。假定单泵流量50 L/s, 管道容积14 m3, 计算管道充水时间2.33 min, 大于2 min, 不符合规范要求。增加水泵流量, 缩短充水时间, 单泵流量取60 L/s, 计算管道充水时间1.94 min, 满足规范要求。喷淋泵扬程计算后, 取1.00 MPa。

消防水池的有效容积, 根据消防给水系统设计流量和火灾延续时间确定。丙类仓库的火灾延续时间为3 h, 消火栓系统一次灭火用水量 (12.5+45) ×3.6×3=621 m3。早期抑制快速响应自动喷水灭火系统的火灾延续时间在规范中没有明确规定, 但是按照GB 50084-2001第5.0.11条“除本规范另有规定外, 自动喷水灭火系统的持续喷水时间, 应按火灾延续时间不小于1 h确定”。2#仓库的自动喷水灭火系统的一次灭火用水量为95×3.6×1=342 m3。消防水池的有效容积应为二者之和, 还要加上预作用报警阀后的管道容积 (14 m3) 。最终确定消防水池的有效容积不应小于977 m3。

消火栓系统和自动喷水灭火系统合用一个高位消防水箱, 查规范GB 50974-2014第5.2.1条第5款, 有效容积取18 m3。考虑预作用报警阀后的管道容积 (14 m3) , 高位消防水箱的有效容积最终确定为32 m3, 设置在临近办公楼的屋顶水箱间内。

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB50974-2014) 第5.2.2条, 需要分别设置消火栓系统增压稳压设备和自动喷水灭火系统增压稳压设备。设于临近办公楼的屋顶水箱间内。

消火栓稳压泵的设计流量, 根据GB 50974-2014第5.3.2条第二款, 按照消火栓系统设计流量的1%~3%计算, 且不宜小于1 L/s。室内消火栓系统设计流量12.5 L/s, 稳压泵流量范围为0.12 5~0.37 5 L/s, 取1.0 L/s作为设计流量。

消火栓稳压泵的设计压力, 根据规范GB 50974-2014第5.3.3条及《消防给水及消火栓系统技术规范》图示15S909第45页计算确定。稳压泵的起泵压力P1=15-H1, H1为稳压泵与办公楼顶层消火栓的高差 (3.0 m) , P1=12.0 m。复核P1>H2+7, H2取2 m, 符合要求。稳压泵的停泵压力P2=P1/0.80=15.0 m。稳压泵的扬程H= (P1+P2) /2=13.5 m, 取14 m。

对于为何要复核P1≥H2+7, 笔者理解是为了确保消防泵能够正常启泵。在15S909图示第45页第3条提示中, 写明消防泵启泵压力P=P1+H1+H-7, 将此公式进一步推导:由P1≥H2+7, 得出P1-7≥H2, 代入公式得出, P≥H2+H1+H, 即消防泵的启泵压力要大于高位消防水箱维持的静压力, 保证系统压力下降时, 消防泵能够自动启动。

消火栓系统气压罐的有效储水容积按照15S909第47页计算, , 其中a为安全系数取1.3, qb为工作水泵计算流量, 取3.6 m3/h, nq为水泵在1 h内启动次数, 取15次。计算得Vq1=0.078 m3=78 L, 小于150 L, 根据规范GB 50974-2014第5.3.4条, 取Vq1=150 L, 选择SQL1 000×0.6立式隔膜式气压罐。

自动喷水灭火系统的稳压泵设计流量, 按照系统设计流量的1%~3%选取, 流量范围是0.95~2.85 L/s。规范中还规定, 稳压泵的设计流量不应小于系统自动启动流量, 经过查询设备厂商的样本, 报警阀压力开关的自动启动流量大多在15~60 L/min范围内, 稳压泵的设计流量最终选取2 L/s。

关于自动喷水灭火系统稳压泵的设计压力, 规范第5.3.3条第3款“稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15 MPa”。早期抑制快速响应喷头的最低工作压力是0.50 MPa, 该系统的稳压压力规范上没有特别说明。类比消火栓系统, 仓库的消火栓栓口动压要求不应小于0.35 MPa, 而系统稳压压力只要求大于0.15 MPa, 稳压压力是小于工作压力的。那么, 早期抑制快速响应系统的稳压压力也可以小于喷头的工作压力。而且, 从火灾自动报警系统联动控制方式的角度分析, 根据《火灾自动报警系统设计规范》 (GB 50116-2013) 第4.2.2条第1款规定, 预作用报警阀是以感烟火灾探测器和手动火灾报警按钮的报警信号, 作为阀组开启的联动触发信号, 由消防联动控制器控制。那么, 在预作用报警阀开启的时候, 压力水流进入系统管网, 开始充水, 变为湿式系统, 同时水力警铃发出报警, 压力开关动作, 直接启动喷淋泵。所以, 在预作用报警阀开启时候, 系统同时发出启泵信号, 理论上会早于喷头动作的时间, 所以系统的稳压压力也没有必要满足喷头的最低工作压力。

自动喷水灭火系统稳压泵的启泵压力P1=15-H1, H1为稳压泵与2#仓库喷头的高差 (1.4 m) , P1=13.6 m, 复核P1>H2+7, H2取2 m, 符合要求。稳压泵的停泵压力P2=P1/0.80=17 m。稳压泵的扬程H= (P1+P2) /2=15.3 m, 取16 m。

自动喷水灭火系统气压罐的有效储水容积, , 其中a取1.3, qb取7.2 m3/h, nq取15次。计算得Vq1=0.156 m3=156 L, 选择SQL1 000×0.6立式隔膜式气压罐。

物流仓库的设计中, 早期抑制快速响应自动喷水灭火系统是常见的设计形式。系统稳压和自动启动是设计关键部分, 合理计算稳压泵的设计流量和压力, 可避免系统设计参数选取过大而造成的设计浪费。按照规范, 消火栓系统设计流量在某些特定条件下可进行折减计算, 经过折减计算, 可优化消防水泵流量, 减少消防水池的有效容积, 最终降低工程造价。