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室内消火栓系统管材及管径探讨

文章来源:海西给排水 发布时间:2012-06-04 08:17:06 阅读次数:13138 次 [关闭]

(福州精业建筑工程设计咨询有限公司  福州  350005)           贺安龙

提要  本文根据建筑小区的室内消防系统图式,分别采用镀锌钢管与涂塑钢管进行水力计算,对消防管道系统对管径及管材进行了技术经济比较,提出消防管道通过改变管材,提高水流流速,缩小管径,从而提高消防管网的投资价值。

关键词  消火栓系统  流速  管径  管材

消火栓系统管道通常采用镀锌钢管,水长期不用,管内壁易生锈,使用寿命短,维修量大;还由于规范对消防管道计算流速不宜大于2.5m/s的规定,使得消防立管及干管的计算管径较大,在满足消防要求情况下,如何提高管道使用寿命,缩小立管及干管管径,提高消防管网的投资价值是我们十分关心的问题。

一.消防管道水力计算依据

1.       管道的水头损失包括沿程和局部水头损失

1.1沿程水头损失                        (1)

        式中hi―管道沿程水头损失(KPa

         L―管道长度(m;

         i―管道单位长度的水头损失(KPa/m;

1.2管道单位长度的水头损失                   (2)

式中gj―管道计算内径(m

qg―给水设计流量,m3/s

Ch ―海澄-海威系数,内衬(涂)塑管Ch140;普通钢管Ch100;

1.3消火栓给水管网局部水头损失,占沿程水头损失的百分比取10%.

二.消防管道水力计算图式

为便于分析,抽取小区建筑类别中常见的四种消防图式,分别是多层住宅(7~9F.二类高层住宅(12F.二类普通高层住宅(18F,高层商住楼(32F),详图式1.此图式以镀锌钢管及钢塑复合管(涂塑)分别计算,得出小区消防水泵的扬程(Hb)及水泵功率。

按照公式Hb=Hq+Hz+z                                         (3)

  式中Hb ―消防水泵的扬程(MPa);

Hq ―最不利点消火栓所需水压(MPa),根据水枪流量和充实水柱确定;

z ―最不利点消火栓与消防水池最低水位之间高差的静水压(MPa)。

为方便比较,需假定统一的供水条件:

a假定消防水泵及消防水池位于地下室,消防水池最低水位-4.8;

b水泵出口至最不利消防立管的计算长度为30,地下室消防环网总长度为60;

c消防分区水平环网的计算长度为10,水平环网总长度为20;

d屋面水平环网的计算长度为10,屋面水平环网总长度为20;

e.消防立管至消火栓口的阻力很小,可不计。

通过对图式1分别以镀锌钢管、钢塑复合管(涂塑)计算,确定消防水泵扬程及功率.计算结果详表2;最不利点消防计算流量分配详表1;镀锌钢管的年投资表详表3; 钢塑复合管(涂塑)的年投资表详表4;

 

                        镀锌钢管                钢塑复合管

1.  消防管道系统图式   

Fig.1  The  indoor chart of hydrant  system            

建筑小区类别

供水层数

室内消防流量(l/s

水枪支数×每支流量(l/s

最不利竖管

次不利竖管

第三不利竖管

多层住宅

7F~9F

5=2×2.5

2×2.5

二类高层普通住宅

10F~12F

10=2×5

2×5

二类高层普通住宅

13~18F

20=4×5

2×5

2×5

商住楼(>50m

19F~32F

40=8×5

3×5

3×5

2×5

1.   最不利点计算流量分配表

Table 1.  The worst point of  water distribution list

消防小区类别

供水层数

室内消

防用水

(l/s)

消防泵

流量

(l/s)

栓口压

Hq

(MPa)

消防水池最低水位与最不利点的高差Z(m)

镀锌钢管

钢塑复合管

管网阻力(m)

泵扬程(MPa)

泵功率(kw)

管网阻力(m)

泵扬程(MPa)

泵功率(kw)

多层住宅

7~9F

5

5

0.177

30.30

1.90

0.493

5.5

0.053

0.527

5.5

二类高层普通住宅

12F

10

10

0.154

39.80

2.22

0.566

11.0

0.056

0.600

11.0

二类高层普通住宅

18F

20

20

0.154

56.60

3.23

0.741

30.0

0.072

0.781

30.0

商住楼(>50m

32F

40

40

0.154

95.80

8.84

1.180

75.0

0.086

1.179

75.0

2.   消防水力计算表

Table 2.   Hydrodynamical calculation list of fire control

消防小区类别

供水

层数

管径(mm)

长度(m)

单价

(/)

管径(mm)

长度(m)

单价

(/)

总价

(元)

使用寿命

(年)

年造价(元/年)

多层住宅

7~9F

DN80

55.50

37.10

2059.05

25

82.36

二类高层普通住宅

12F

DN100

77.00

49.27

3793.79

25

151.75

二类高层普通住宅

18F

DN100

117.00

49.27

DN125

60.00

72.19

10095.99

25

403.84

商住楼(>50m

32F

DN100

359.6

49.27

DN150

134.30

95.49

30541.80

25

1211.67

3.   镀锌钢管年投资表

Table 3.  Year investment table of the galvanization steel pipe

消防小区类别

供水

层数

管径(mm)

长度(m)

单价

(/)

管径(mm)

长度(m)

单价

(/)

总价

(元)

使用寿命

(年)

年造价(元/年)

多层住宅

7~9F

DN50

55.50

44.76

2484.18

50

49.68

二类高层普通住宅

12F

DN65

93.40

60.10

DN80

60.00

77.65

10272.34

50

205.45

二类高层普通住宅

18F

DN65

127.00

60.10

DN100

60.00

100.64

13671.10

50

273.42

商住楼(>50m

32F

DN80

359.60

77.65

DN125

134.30

151.48

48266.70

50

965.34

 4.  钢塑复合管(涂塑)年投资表

Table 4.  Year investment table of the steel pipe coated with plastic

三.室内消火栓管网探讨

1.消防管道设计流速

1.1室外消防管道设计流速不宜大于2.5m/s.

根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)8.1.3条注3,消火栓给水管道设计流速不宜大于2.5m/s.针对室外消防给水管道,当消防给水与生活。生产给水管道系统合并情况下,为满足生活。消防及生产水量所要求的流速限制,居住小区的室外给水管道,无论小区规模及管网形状,均应按照相关设施的节点流量,再叠加区内一次火灾的最大消防流量(有消防储水和专用消防管道供水的部分应扣除),对管道进行水力计算校核,管道末端的室外消火栓从地面算起的水压,不得低于0.1MPa,。所以对室外消防管道设计流速不宜大于2.5m/s的规定,可使市政水直接供给小区低区(地下室及13F)生活水管网,可使室外消火栓的水量及水压得以保证,可使无负压变频供水设备利用市政水压抽取所需的水量。

1.2管道流速允许大于2.5m/s的依据

依据《自动喷水灭火系统设计规范》(GB500842001)9.2.1条,管道内的水流速度宜采用经济流速,必要时可超过大于5m/s,但不应大于10m/s。另外根据《给排水设计手册》(第三册)建议,管内水的平均流速,钢管允许不大于5m/s

1.3室内消防管道流速可以超过2.5m/s

《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95),均未对室内消防管道流速加以严格限制,但在设计手册中钢管和铸铁管的水力计算表中,由于缺少各种管径在设计流速大于2.5m/s的流速及沿程损失,设计人员取设计流速往往小2.5m/s,对应的消防管径较大。从图1的镀锌钢管可知,消防流量分别为5l/s.10l/s.15l/s.20l/s时,对应的流速均小于2.5m/s,因而消防立管管径较大,管道井增大;消防水平环网管径的增大,也会影响净高,导致管道重量的增加,施工安装也不易。

2.高层消防立管管径可以缩小

《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)7.4.2条,消防竖管的布置,应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时到达被保护范围内的任何部位。每根消防竖管的直径应按通过的流量经计算确定,但不应小于100mm.

如改用钢塑复合管,从图1可知,消防流量分别为10l/s.15l/s.20l/s40l/s时,当管径分别采用为65.80.100.125时,相应的流速分别为2.35 m/s,2.84 m/s,3.02 m/s,2.31 m/s,2.97 m/s,流速增大了,管径则缩小了。

3.消防管道材质升级

热浸镀锌钢管作为消防管材已使用多年,由于消防管道充满着压力水,平时不用,管道内壁粗糙,与水接触会腐蚀,易生锈,维修量大,使用寿命短,作为生活给水管道已经禁止使用。随着产品技术升级,钢塑复合管已被广泛应用,作为消防管材,因其内壁为涂塑的镀锌钢管,既有防火性能,又有防腐功能,维修量小,使用寿命长,水流阻力小,从表2可以看出,同热浸镀锌钢管相比,采用钢塑复合管后,消防管径变小了,沿程及局部阻力增加较少,消防泵扬程增加较少,消防泵功率基本未变。

四.消火栓管网的价值分析

根据《中华人民共和国建筑法》第二条的规定,建筑法所指的建筑活动,是指各类房屋建筑及其附属设施的建造和与其配套的线路、管道、设备的安装活动,房屋建筑使用寿命应满足50年,消防管道作为建筑活动的必需部分,其使用寿命理应达到50年。

消防管网作为价值工程,以提高消防功能为目的,要求以管网最低的寿命周期成本实现消防的必要功能,钢塑复合管使用寿命可以达到50年,热浸镀锌钢管的使用寿命姑且按照25年计,通过对不同消防管材及管径的年投资比较(静态投资),可知钢塑复合管的年投资均小于热浸镀锌钢管。热浸镀锌钢管年投资详表3,钢塑复合管(涂塑)的年投资详表4

从表3及表4比较可知,采用较高的管道流速,消防泵并未加大能耗;而采用低流速的后果,将导致管道重量的增加,使设计的经济性能降低。

五.结语

由于小区同一时间内的火灾次数为一次,火灾发生率低,平时不用,设计消防管道流速可以大于2.5m/s,同时采用钢塑复合管后,减少了消防管道直径,延长了使用寿命,消防管网投资是积极的,也是经济的。

参考文献

1.        刘文镔,给水排水工程快速设计手册3(建筑给水排水工程),北京:中国建筑工业出版社,1998.6

2.        GB50016-2006(2006年版),建筑设计防火设规范,北京:中国计划出版社,2006

3.        GB50045-95(2005年版),高层民用建筑设计防火规范,北京:中国计划出版社,2005

4.        GB50084-2001(2005年版),自动喷水灭火系统设计规范,北京:中国计划出版社,2005

 

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