高層建筑因現(xiàn)有消防裝備的限制，其防火設(shè)計應(yīng)立足于自救，且應(yīng)以室內(nèi)消防設(shè)施為主。水，作為主要的滅火劑已被廣泛采用，尤其是自動噴水滅火系統(tǒng)因其滅火效率高、二次水災(zāi)害小而被廣大設(shè)計人員所青睞。
為了達(dá)到迅速滅火的目的，有關(guān)規(guī)范對室內(nèi)消防供水系統(tǒng)的水量和水壓均做了明確規(guī)定。在城市供水中，由于大部分城市管網(wǎng)為枝狀，且生活、消防采用合流制，發(fā)生火災(zāi)時，市政管網(wǎng)的壓力和事故點(diǎn)出水口的水量難以滿足高層建筑設(shè)計的壓力和流量，另一方面，即使市政管網(wǎng)能滿足其用水量的要求，一般情況下也不允許水泵直接從管網(wǎng)中抽取，以免供水管道中出現(xiàn)負(fù)壓，影響周圍其他用戶，因此，高層建筑通常設(shè)計消防水池，或利用水井、天然水源等，通過水泵及其他加壓設(shè)備供水。規(guī)范規(guī)定，設(shè)有穩(wěn)壓泵、氣壓罐、變頻調(diào)速水泵的供水設(shè)備均為臨時高壓供水系統(tǒng)，而臨時高壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置消防水箱，以保證*不利點(diǎn)室內(nèi)消火栓和自動噴水滅火系統(tǒng)撲救初期火災(zāi)所需的水量和水壓，達(dá)到迅速撲救初期火災(zāi)的目的。
1.消防水箱的容積計算
對于需設(shè)消防水箱的系統(tǒng)，其貯水量首先應(yīng)滿足消防10min(分鐘)室內(nèi)用水量。為便于維護(hù)、管理，設(shè)計時習(xí)慣做法是將生活、消防合用水箱。對于合用水箱，其有效容積應(yīng)滿足：V=Vt+Vs+Vf+Vx，其中Vt(m^3)為生活用水量，Vs(m^3)為生活調(diào)節(jié)水量，Vf(m^3)為高峰負(fù)荷儲備水量，Vx(m^3)為消防用水量，其中Vx=q600/1000，q為室內(nèi)消火栓或自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計用水量(升/秒)。若室內(nèi)消火栓與自動噴水系統(tǒng)水箱單獨(dú)設(shè)置時，其容量應(yīng)滿足各自要求。當(dāng)室內(nèi)消火栓與自動噴水系統(tǒng)共用一個消防水箱時，根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(GBJ84—85)》的規(guī)范說明，其消防用水量可不小于18立方米。因?yàn)樵谕唤ㄖ飪?nèi)，火災(zāi)發(fā)生時，一般是在室內(nèi)消火栓投入使用之前，自動噴水系統(tǒng)開始啟動噴頭滅火，若每只噴頭按流量1.331/s計算，可供23個噴頭10min消防用水量，或2支水槍15個噴頭10min用水量，符合撲救初期火災(zāi)的要求。對于采用分區(qū)供水的系統(tǒng)，若采用并聯(lián)方式，則每區(qū)水箱消防水量容積應(yīng)按上式計算;對于采用串聯(lián)方式供水系統(tǒng)，此時的水箱，除保證低區(qū)消防10min用水量外，主要還應(yīng)起上一區(qū)水池的作用，其消防儲水量應(yīng)滿足該區(qū)火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)用水量即Q=(q1t1+q2t2)-q3t3，(q1、q2、q3為室內(nèi)消火栓、自動噴水系統(tǒng)設(shè)計流量及水箱補(bǔ)水流量，t1、 t2、t3為規(guī)范規(guī)定的火災(zāi)延續(xù)時間及補(bǔ)水時間)，同時，還應(yīng)滿足該區(qū)生活用水需要。為了確保消防用水量不被挪作它用，水箱出水管要采取一定的技術(shù)措施，一般情況下，生活、消防出水管應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，并在生活用水出水管上采取破壞虹吸法和控制水位法。如圖所示。對于高度超過50m的建筑，室內(nèi)消防供水系統(tǒng)每區(qū)宜設(shè)兩個水箱，并用連通管連接。兼作水池的水箱應(yīng)分成網(wǎng)格，以便清洗和檢修時不停水。
2.消防水箱管道布置
按規(guī)范要求，消防水箱應(yīng)設(shè)進(jìn)水管、出水管、溢流信號管、通氣管等，為了保證水質(zhì)不被污染并定期排放水中的沉淀物和雜質(zhì)，消防水箱還應(yīng)設(shè)放空管。對于出水管的管徑，應(yīng)根據(jù)設(shè)計流量和流速來確定，即d(m)=(4q/3.14v)^(1/2)(q：m^3/s v：m/s)。對消火栓系統(tǒng)而言，水箱出水管經(jīng)增壓(指水箱高度不能滿足水力計算要求的)后，可以直接與消火栓管網(wǎng)連接，而對自動噴水滅火系統(tǒng)，必須經(jīng)濕式報警閥后，才能與噴淋立管相接，而絕不能不經(jīng)濕式報警閥直接與管網(wǎng)相連，因?yàn)閳缶y上的水力警鈴是靠水的沖動來報警的，若不經(jīng)報警閥，發(fā)生火災(zāi)時，壓力水進(jìn)不了報警通道，致使壓力開關(guān)、水力警鈴不動作，更不會快速發(fā)出電信號啟動噴淋泵，從而使管網(wǎng)內(nèi)的水源得不到充分保證。為避免消防水泵開啟后水經(jīng)供水管網(wǎng)進(jìn)入消防水箱，消防水箱的出水管上還須加逆止閥，以阻止水進(jìn)入消防水箱并保證消防水泵開啟時維持管網(wǎng)壓力。
3.加壓措施
按規(guī)范要求，高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)滿足系統(tǒng)中*不利點(diǎn)所需的水壓要求，*不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不小于7m水柱(超過100m時靜水壓力不低于15m水柱)，*不利點(diǎn)處噴頭工作壓力均不應(yīng)小于5m水柱，若加上沿程和局部水頭損失，則消防水箱水位*低點(diǎn)與*不利點(diǎn)的幾何高度至少不低于20m左右，這不僅影響了建筑物的美觀，而且對建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工也造成了一定的困難，因此，設(shè)在高層建筑頂部的消防水箱一般是滿足不了*不利點(diǎn)消火栓或自動噴水設(shè)備水壓要求，須設(shè)增壓設(shè)施。常用的設(shè)備有氣壓罐或穩(wěn)壓泵。設(shè)計時，如果單獨(dú)在水箱的出水管上設(shè)加壓泵，則由于管網(wǎng)內(nèi)沒有可供調(diào)節(jié)水量，一旦管網(wǎng)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，則管網(wǎng)內(nèi)的壓力會迅速下降，使加壓泵啟閉頻繁，影響其使用壽命。對于單獨(dú)使用氣壓供水的設(shè)計，在實(shí)際工程中也有很多。在我市已投入使用的工程中，設(shè)計人員常采用水泵與氣壓罐串聯(lián)的方式加壓，經(jīng)過實(shí)踐證明，效果很好，如圖所示。正常情況下，由一個小型氣壓罐維持管網(wǎng)壓力，其蓄水量主要起補(bǔ)漏作用，水泵為小流量、低揚(yáng)程。泵啟動后，屋頂水箱中的水經(jīng)吸水管、水泵送入消防管網(wǎng)，同時，一部分水量進(jìn)入增壓罐，由罐上的壓力表控制水泵啟閉。由于系統(tǒng)中有了調(diào)節(jié)水量，可以避免泵頻繁啟動。其設(shè)備構(gòu)造較為簡單，占地面積小，且在無電的情況下，也能出水滅火。
