1 临时高压和稳高压消防给水系统的比较
1. 1 在消防泵启动之前,临时高压消防给水系统并不保障消防用水的流量和压力。而稳高压消防给水系统,在准工作状态,稳压泵将起到临时保障水压的作用,并在最初的短时间内( 本案中为30 s) 保障供水需求。随后在灭火过程的主要阶段,都是启用专用的消防泵来满足系统整体的用水需求。为了满足最初的供水需求,需要设置一定容积的消防稳压罐。通过计算,得到消防稳压罐的容积要求,见表1。
1. 2 稳高压给水系统依靠管道压力变化对消防泵进行控制,能够及时、快速地供水,在火灾初期尽量做到对火情的控制; 而临时高压消防给水系统则需要手动进行控制。在这两种系统中,对于消防稳压泵的要求也不相同,不同系统中消防稳压泵的主要区别见表2。
1. 3 稳高压消防给水系统也具有一定的缺点,其管网的施工条件和对管材的要求都比较苛刻,同时持续的高压会导致更多的管网故障和泄漏,增加运行和维护成本[3]。两种系统的效果对比情况见表3。
2 稳高压消防给水系统的设计优化
2. 1 稳压泵扬程和流量的确定
准工作状态时,稳高压消防给水系统的水压依靠稳压泵进行保障,其扬程需要满足最不利处的灭火设备所需的水压。鉴于过高的压力将会提升对施工的要求和对管网材质的要求,也更容易导致泄漏和故障,容易加大维护成本,因此将稳压范围确定在一个较低的水平上,本案中稳压值设定为0. 7 MPa。对于稳高压系统而言,流量也是一个非常重要的参数。管网一般都具备一个漏失水量,稳压泵的流量应当超过这个数值,这个数值与整个系统的灵敏度和经济性能密切相关。如果规定了一个较小的设计流量,稳压泵将会很难维持管网在固定的压力,也更易因渗漏而触发报警,提升误报的几率; 而过大的设计流量则会增加系统的投入和日常的例行维护费用,且在火灾初期难以做到及时的反应[4]。本案中在设计时考虑到了长期的需求,将稳压泵的流量确定在50 m3·h - 1,具备了充分的余量。
2. 2 控制柜的设置方式及稳压泵取压点设置
本例中,在系统试运行阶段,曾经发生过频繁的稳压泵启动问题,每3 min 稳压泵自动启动一次,并运行仅1 min。分析发现,问题的原因在于控制柜的设置方式不对。当时控制柜以上下两个点来控制泵的工作,并维持管网的压力恒定。当由于局部渗漏导致压力下降低于下限时,稳压泵将会启动,对管网进行补水以维持压力; 当压力过高,稳压泵则会自动停止。由于稳压泵的取压点设置在稳压泵的出口管线上,不合理的设置导致稳压泵不断启动和运行,而系统则无法正常工作。经过研究,将稳压泵的取压点移动到消防泵的主水管上,改变变频调速恒压控制,取消上下限并接压力表,仅仅控制压力在0. 7MPa ± 0. 01 MPa,于是解决了问题。
2. 3 消防泵出口阀的控制
为节省投入,并避免由于复杂化系统而导致的故障率提升,消防泵的出口电动阀没有进行连锁控制。而在火灾发生时,又需要消防泵能够快速开启,因此消防泵出口阀采取了常开状态的模式。
2. 4 消防泵的启动控制
消防泵房内,保证24 h 有值班人员,当发生火情的时候,由于消火栓或者消防水炮的用水,管网内的压力将会急速下降。侦测到这个现象的控制柜将会发出声光进行提示,并自行启动主泵。随后消防人员到场,并观察火灾情况,决定是否增加消防相关设备的启用量。因此,本案中将消防主泵直接挂接到控制柜,根据管网的压力自动启动; 而第二台消防泵则是根据现场情况来进行判断,采用人工启动。
3 稳高压消防给水系统经济性能考量
超高层建筑消防给水系统采用高位水箱重力供水,同时对于水压过高的部分采用高位水箱结合减压阀进行分区供水。这样一来,与并联系统比较,该系统承受的压力明显降低,且各供水区的压力相对恒定,没有超压现象出现,与中间位置传输水箱比较,保证了更少的设备、更好的压力、更简单的系统和管路。同时,也能够简化系统控制,增加有效使用面积。另外,生活泵在消防泵不能运作的时候,也可以作为备用的消防泵,具备双保险的作用,保障了供水系统的安全可靠和经济实用。