高层建筑屋顶消防水箱

高层建筑屋顶消防水箱
高层建筑因现有消防装备的限制，其防火设计应立足于自救，且应以室内消防设施为主。水，作为主要的灭火剂已被广泛采用，尤其是自动喷水灭火系统因其灭火效率高、二次水灾害小而被广大设计人员所青睐。为了达到迅速灭火的目的，有关规范对室内消防供水系统的水量和水压均做了明确规定。在城市供水中，由于大部分城市管网为枝状，且生活、消防采用合流制，发生火灾时，市政管网的压力和事故点出水口的水量难以满足高层建筑设计的压力和流量，另一方面，即使市政管网能满足其用水量的要求，一般情况下也不允许水泵直接从管网中抽取，以免供水管道中出现负压，影响周围其他用户，因此，高层建筑通常设计消防水池，或利用水井、天然水源等，通过水泵及其他加压设备供水。规范规定，设有稳压泵、气压罐、变频调速水泵的供水设备均为临时高压供水系统，而临时高压系统应设置消防水箱，以保证最不利点室内消火栓和自动喷水灭火系统扑救初期火灾所需的水量和水压，达到迅速扑救初期火灾的目的。

一、消防水箱的容积计算

对于需设消防水箱的系统，其贮水量首先应满足消防10min（分钟）室内用水量。为便于维护、管理，设计时习惯做法是将生活、消防合用水箱。对于合用水箱，其有效容积应满足：

V＝Vt＋Vs＋Vf＋Vx，其中Vt（m＾3）为生活用水量，Vs（m＾3）为生活调节水量，Vf（m＾3）为高峰负荷储备水量，Vx（m＾3）为消防用水量，其中Vx＝q600／1000，q为室内消火栓或自动喷水灭火系统设计用水量（升／秒）。若室内消火栓与自动喷水系统水箱单独设置时，其容量应满足各自要求。当室内消火栓与自动喷水系统共用一个消防水箱时，根据《自动喷水灭火系统设计规范（GBJ84—85）》的规范说明，其消防用水量可不小于18立方米。因为在同一建筑物内，火灾发生时，一般是在室内消火栓投入使用之前，自动喷水系统开始启动喷头灭火，若每只喷头按流量1．331／s计算，可供23个喷头10min消防用水量，或2支水枪15个喷头10min用水量，符合扑救初期火灾的要求。对于采用分区供水的系统，若采用并联方式，则每区水箱消防水量容积应按上式计算；对于采用串联方式供水系统，此时的水箱，除保证低区消防10min用水量外，主要还应起上一区水池的作用，其消防储水量应满足该区火灾延续时间内用水量即Q＝（q1t1＋q2t2）－q3t3，（q1、q2、q3为室内消火栓、自动喷水系统设计流量及水箱补水流量，t1、t2、t3为规范规定的火灾延续时间及补水时间），同时，还应满足该区生活用水需要。为了确保消防用水量不被挪作它用，水箱出水管要采取一定的技术措施，一般情况下，生活、消防出水管应单独设置，并在生活用水出水管上采取破坏虹吸法和控制水位法。如图所示。对于高度超过50m的建筑，室内消防供水系统每区宜设两个水箱，并用连通管连接。兼作水池的水箱应分成网格，以便清洗和检修时不停水。

二、管道布置

按规范要求，消防水箱应设进水管、出水管、溢流信号管、通气管等，为了保证水质不被污染并定期排放水中的沉淀物和杂质，消防水箱还应设放空管。对于出水管的管径，应根据设计流量和流速来确定，即d（m）＝（4q／3．14v）＾（1／2）（q：m＾3／s v：m／s）。对消火栓系统而言，水箱出水管经增压（指水箱高度不能满足水力计算要求的）后，可以直接与消火栓管网连接，而对自动喷水灭火系统，必须经湿式报警阀后，才能与喷淋立管相接，而绝不能不经湿式报警阀直接与管网相连，因为报警阀上的水力警铃是靠水的冲动来报警的，若不经报警阀，发生火灾时，压力水进不了报警通道，致使压力开关、水力警铃不动作，更不会快速发出电信号启动喷淋泵，从而使管网内的水源得不到充分保证。为避免消防水泵开启后水经供水管网进入消防水箱，消防水箱的出水管上还须加逆止阀，以阻止水进入消防水箱并保证消防水泵开启时维持管网压力。

三、加压措施

按规范要求，高位消防水箱的设置高度应满足系统中最不利点所需的水压要求，最不利点消火栓静水压力不小于7m水柱（超过100m时静水压力不低于15m水柱），最不利点处喷头工作压力均不应小于5m水柱，若加上沿程和局部水头损失，则消防水箱水位最低点与最不利点的几何高度至少不低于20m左右，这不仅影响了建筑物的美观，而且对建筑物的结构设计和施工也造成了一定的困难，因此，设在高层建筑顶部的消防水箱一般是满足不了最不利点消火栓或自动喷水设备水压要求，须设增压设施。常用的设备有气压罐或稳压泵。设计时，如果单独在水箱的出水管上设加压泵，则由于管网内没有可供调节水量，一旦管网出现渗漏现象，则管网内的压力会迅速下降，使加压泵启闭频繁，影响其使用寿命。对于单独使用气压供水的设计，在实际工程中也有很多。在我市已投入使用的工程中，设计人员常采用水泵与气压罐串联的方式加压，经过实践证明，效果很好，如图所示。正常情况下，由一个小型气压罐维持管网压力，其蓄水量主要起补漏作用，水泵为小流量、低扬程。泵启动后，屋顶水箱中的水经吸水管、水泵送入消防管网，同时，一部分水量进入增压罐，由罐上的压力表控制水泵启闭。由于系统中有了调节水量，可以避免泵频繁启动。其设备构造较为简单，占地面积小，且在无电的情况下，也能出水灭火。

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