消防水池设计存在问题分析及措施 11页

　　消防水池设计存在问题分析及措施：随着社会与经济的不断发展，为了保证建筑的防火安全，消防给水工程的重要性日益突出。本文结合实际，分析探讨了当前高层建筑消防水池的设计存在主要问题，提出改进措施，旨在不断改进完善高层建筑消防水池的储水量的设计，保证火灾扑救顺利进行。　　关键词：消防水池；设计；问题；措施　　一、消防水池设置的必要性　　当前，一些地方因社会经济效益不佳、城市扩展速度过快以及自然环境恶化等多方面的因素造成了城市供水设施建设相对滞后、城市的日产水量无法满足城市生产、生活用水高峰期间消防用水的要求，因此，在其它措施不能保证供给消防水量的情况下，高层民用建筑消防水池的设置就显得尤为重要，所以《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)规定：符合下列情况之一时，高层建筑应设消防水池：(1)市政给水管道和进水管或天然水源不能满足消防用水量。(2)市政给水管道为枝状或只有一条进水管(--类高层居住建筑除外)。对于第一n　　种情况可理解为不论市政给水管道为枝状或环状，也不论进水管的数量为一条或多条，也不论天然水源为地表水还是地下水，如果因为市政给水管道和进水管管径偏小、水压偏低，或是因为天然水源水量偏少、水位偏低或在枯水期水量不能满足消防用水量时就应该设置消防水池。由于在设计工作中，市政给水管道和天然水源的供水状况是固定的，所以需要设计人员充分考虑的是进水管数量和管径大小的确定。　　　　式中：D一进水管管径；　　Q—生活和消防用水总量；　　V—进水管水流速度；　　N—进水管数量；　　π—圆周率3．14。　　对于第二种情况是因为火场供水实际已经证明，当市政给水管道为枝状管X或只有一条进水管时，供水的可靠性差，容易因管道检修或发生故障而引起火场供水中断，影响扑救。n　　根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定要求和我国大部分地区的作法，每一幢高层建筑都应设有一个消防贮水池。目前许多高层建筑消防设施比较全，火灾时设计消防用水量也相当大，如按《高层民用建筑设计防火规范》的要求设计，每幢建筑都要设不小于864m3的消防水池（这里还不包括其它灭火系统的用水量，如再加上水幕系统、保护防火卷帘的闭式自动喷水灭火系统及发电机房的水喷雾灭火系统的用水量，则消防水池的储水量将大于1000m3），消防水池一般设在地下室，也有设在室外的，贮存着火灾延续时间内的全部消防用水量（如消防水池与生活水池合用，则水池的储水量还要加上整幢大楼的生活调节水量）。城市高层建筑大部分为宾馆、饭店及公用设施等综合性建筑，水池容积的大小和位置的确定直接影响着建筑总体布局和建筑面积的合理利用，也是设计中的关键问题。针对城市用地相对紧张的情况，大部分高层建筑都是利用地下箱式基础作为贮水池，这样可以节约地上部分，也充分利用了地下室也可使用的面积。水池及水泵房设于地下室也可满足水泵自灌，有利于消防水泵及时启泵，满足消防要求。　　消防水池有效容积是指该部分的消防用水能被消防水泵取用并用于扑救火灾，它不包括水池在溢流管以上被空气占用的容积，也不包括水池下部无法被取用的那部分容积，更不包括被柱、隔墙所占用的容积，它应满足在火灾延续时间内室内、外消防用水总量的要求，它是按消防流量与火灾延续时间的乘积计算得来的。　　Vχ=Qχ·t　　式中:Vχ---消防水池有效容积；Qχ--消防流量；t--火灾延续时间n　　这里所说的火灾延续时间是指消防车到火场开始出水时起至火灾基本被扑灭止的时间，这一般是根据火灾延续时间统计资料，并考虑国民经济水平、消防能力、可燃物多少及建筑物性质用途等综合因素确定的，《高规》对高层民用建筑的火灾延续时间作了明确的规定(见表1)。同时也规定自动喷水灭火系统按照火灾延续时间1.O0h计算。　　　　　　表1高层民用建筑火灾延续时间　　建筑物类别火灾延续时间(h)　　商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要档案楼、科研楼、高级旅馆3　　其他高层民用建筑2　　以某大厦为例（建筑高度98米，地下二层，地上二十六层，建筑内部设有消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、水幕保护系统等），由于该区域距离中心城区较远，室外给水管X还不能保证室外消防用水量，根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.3.3条规定，消防的有效容量应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和。　　计算消防水池容量的各项参数为：　　1、室外消火栓用水量：30L/Sn　　2、室内消火栓：40L/S　　3、自动喷水灭火系统：30L/S　　4、水幕保护系统：2L/Sm×20m=40L/S　　火灾延续时间：除自动喷水灭火系统为1小时外，其他系统火灾延续均为3小时。　　计算消防水池容量为：30L/S×3h+40L/S×3h+30L/S×1h+2L/Sm×20m×3h=1296m3。另外加上生活用水200m3，该消防、生活和用水池容量近1500m3。　　对上述结果的进一步分析：　　假如该大厦室外给水管X能保证室外消防用水量，此时消防水池的有效容量应满足火灾延续时间内室内消防用水量的要求，这样可以减去室外消防用水量，经计算可得消防水池的容量近1200m3。　　再退一步考虑高层建筑的最低消防用水设计：只有室内消火栓系统和自动喷水灭火系统。　　经计算得出消防水池的容量800m3。　　二、目前高层建筑消防水池的设计存在的主要问题n　　（一）投资不经济。以某国际会展中心工程为例，其地下室储存了2600吨的消防用水（这里边还不包括生活用水），水池占地890平方米，光造价就增加上百万元；　　（二）用水不卫生。消防、生活水池在设计中常采用合建水池，在理论讲有利于水质经常保持新鲜。但在实际上，由于生活用水和消防用水量相差太大，如一幢高层或超高层的办公楼，它的消防用水（包括室内消火柱系统、自动喷洒系统、水幕系统、水喷雾灭火系统等）贮存的专用水量是生活用水量的几十倍。而一般水在贮水池中要停留好几天或更多的时间，水中的余氯已经衰竭，细菌开始繁殖。这样的水质根本无法满足钦用水的要求；　　（三）管理不方便。每一幢高层建筑的地下都有一个这么大的消防水池，定期的水池、管道清洗将是物业管理人员的一大负担；　　（四）资源太浪费。消防水池的定期换水，无意中造成水源的浪费。　　（五）存在设计缺陷。由于设计时已将高层建筑火灾时所有的消防及水量全部考虑并储存在消防水池中，导致设计人员往往把对如何将高层建筑内部设置的熟练可靠的消防给水系统与室外其它消防水源连接的问题忽视了，导致火灾时消防水池的水量无法供给，室外消防水源也无法及时补充进来。n　　三、改进措施　　（一）加强消防水源的建设与管理　　《中华人民共和国消防法》第八条明确规定：城市人民政府应当将包括消防安全布局、消防站、消防供水、消防通信、消防车道、消防装备等内容的消防规划纳入城市总体规划，并负责组织有关主管部门实施。因此，做为城市的规划主管部门，在进行城市总体规划时就应当考虑到整个城市的消防水源的规划及建设，大到整个城市，小到街区、高层建筑群等的消防给水均应有一个科学、合理的规划建设，为城市高层建筑的灭火救援提供完备的消防水源，而不应将城市的消防水源零碎地分摊给城市中的每一幢高层建筑。尤其是室外消防用水量。相反，熟练可靠的消防给水系统如专用消防用水管道等才是高层建筑消防给水设计最应当解决的问题。　　（二）政府应加大消防投入，加强自来水公司的责任度，保证城市消防供水的安全可靠性n　　目前高层建筑如雨后春笋一样拔地而起，如果每一幢高层建筑都因为市政自来水公司无法保证市政供水的安全性，而来增大消防水池的容积，建造一个贮水将近1000m3的消防水池来储存火灾时的消防水量，这显然是不科学、不经济的。现代化的城市，就应具有完善的城市供水设备来保障城市的安全，如我国的香港，市政供水管就可提供充足的消防水源。又如在我国个别地区对室外消防条件满足的情况下也允许消防水泵直接从市政自来水管X上吸水，它只须做好回流污染的措施，就能减去了消防水池构筑物，既节省了投资，又能防止水质二次污染产生，还可充分利用室外给水管X的剩余水压。因此，当高层建筑的室外市政管X的流量能满足高层建筑消防用水量的要求时，应当允许消防水泵直接从室外的市政管X中抽水，因为发生火灾时，前来灭火的消防车也是直接从市政给水管X抽水。既然市政管X可以让消防车直接抽水，那么，也应该允许消防水泵直接从市政管X抽水，何况，当城市内的某一幢建筑物发生火灾时，自来水公司应与消防部门密切配合，通过对市政供水的调度来保证着火建筑室外市政供水管的流量和压力。当然，这关键还是需要政府加大消防投入，通过自来水公司来落实、完善市政供水管X，最终达到保证消防用水的要求。换句话说，取消每幢高层建筑的消防水池将是今后的发展方向。　　（三）相邻建筑、高层建筑群可以考虑合用消防贮水池n　　这种作法应该说对建设方有利，为什么执行不下去，主要还是在规划以及自来水公司等部门的一些具体规定上，使得这个问题变得很不好协调。因此，在高层建筑规划建设时应加强规划功能，有关市政、自来水、消防等就应进行现场实地勘察、合理地规划控制，对邻近高层建筑或高层建筑群共用消防水池，并对共用水池进行合理地管理。比如，同一街区上的几十幢高层、超高层建筑，每一幢都在地下层设有一个1000m3左右的消防水池，如果在旧城改造时早作规划，在街区内规划出一个或两个大型喷泉（当然这类喷泉在水量、水质及火灾时的取水均应能满足消防用水的要求），既节省了投资，又保证消防水源，同时在城市中增添了一道亮丽的生活景观。又如对邻近的两幢高层建筑则可分别设500m3消防水池，将两个水池连通，中间用阀门分隔，平时便于管理，互不干扰，消防时打开阀门，合并使用。　　（四）科学、合理地进行消防水量的设计计算　　高层建筑投资规模大，建筑使用功能复杂，使得对设计的要求越来越高，特别是防火安全的设计。我国如今处于经济高速发展时期，这就要求我们在设计当中既要考虑到控火及灭火的安全性，又要考虑到投资的合理性。因此，设计人员在消防水池储水量的设计上应进一步明确的一点是高层建筑内部最大可能同时动作的消防灭火系统，并不一定是大楼内所有的灭火系统全部动作。退一步说，因为系统功能不同，即使全部动作，也还是有一个时间差的问题。所以设计在计算消防用水量时，应结合概率进行科学的测算评估。而目前许多消防水池储水量的设计基本上是高层建筑内所配置的灭火系统的用水量之和，这明显是不科学的。另外，设计还应充分考虑火灾时消防水池正常补水的几种可能，如正常的市政供水管X的补水，屋顶高位水箱游泳池，甚至空调冷凝水、循环冷却水池内的水（在能保证不被动用的前提下）均可在利用之列。　　（五）增设高层建筑的进水旁通管，从市政给水管引入旁通管加大火灾时消防用水的补水量n　　当城市内的某一幢建筑物发生火灾时，应该允许周围建筑物的水压降低。这种作法便是在高层建筑从市政给水管接入的进水管上另外加设旁通阀，使得火灾时，打开旁通阀，市政给水管就能最大可能地给高层建筑的室外消防给水管补充消防水量。目前，这种作法已经在我国部分城市推广，但因其高昂的费用问题仍使开发商望而却步。　　（六）消防水池储水量的大小，与高层建筑所处位置、周围的消防水源分布情况及消防队的位置有关　　对高层建筑而言，高层建筑火灾扑救应立足于自救，且以室内消防给水系统为主，因此，消防水池应保证的是室内消防用水，室外消防用水除城市边缘市政管X不足之外，在市区中心的高层建筑建议可以不储存室外消防水。加之离消防队比较近，火灾能得到及时控制，因而储水量可适当减少。相反，对于位于城市边缘的高层建筑，如其四周的市政给水管尚未成环状的情况下，消防水量就应严格按规范设计。　　（七）建议《高规》根据高层建筑的不同类别及实际情况对高层建筑的火灾延续时间给予修改n　　因为消防用水量是根据火场用水量统计资料、消防供水能力和保证高层建筑的基本安全以及国民经济的发展水平、消防装备先进程度、灭火作战能力，都有了很大的改善和提高，对高层建筑火灾的扑救也积累了相当的经验，加上建筑设计人员对高层建筑的消防设计经验也不断丰富，因此，是否需要将每幢高层建筑的灭火延续时间都确定为3个小时，笔者以为值得探讨。《高层民用建筑设计防火规范》第7.3.3条中对火灾延续时间的分类应只是一种参考，更重要的是应从实际建筑物内部燃烧物的种类、火灾荷载及发生火灾、火灾蔓延的可能性、火灾扑救的难易程度、建筑内部消防设施的完备及先进、自动化程度，加上使用人员的素质、熟悉程度及建筑功能、性质、物业管理水平等进行综合权衡考虑。有些场所虽然重要，比如高规一类的科研楼，如果只是对一些非燃的丁类物品、戍类物品进行研究，建筑内燃烧物数量不多，火灾的机率不大，即使火灾，也不可能发生大面积蔓延，这种情况下，笔者以为可以将火灾延续时间减小，而不是3个小时，建议规范对此作出修改。　　以上观点，纯属抛砖引玉。希望能从保证城市消防供水安全，降低高层建筑工程造价及方便管理，减少水资源的浪费，最终达到经济、合理地设计高层建筑消防水池的储水量为同行提供参考。　　　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。