消防系统减压孔板的选用方法

 

      消火栓是高层建筑的基本消防设备， 而它的出水压力直接影响到灭火的效果。规范规定当消火栓栓口的压力大于5 0 trl 14 z0时，消火栓应设减压装置， 减压装置一般采用减压孔板或减压阀， 而减压孔板较为常用。由于各层消火栓的高度不同， 所以消火栓处的压力也不同， 超出消火栓所需压力的那一部分压力即为剩余水头， 减压孔板减压其实就是消除消火栓前的剩余水头， 原理是：减压孔板管径小， 水流通过减压孔板时有一定阻力， 即产生水头损失， 消减掉一部分压力， 以保证消防给水系统均衡供水， 达到节水和消防水量合理分配的目的。
1．规范中与减压孔板有关的条文(《高层民用建筑设计防火规范 (以下简称(《高规 )：
7．4．6．2 消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定， 且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于1Om；建筑高度超过1OOm的高层建筑不应小于13 m。
7．4．6．5 消火栓栓口的静水压力不应大于0．8 0 MPa， 当大于0．80MPa 时， 应采取分区给水系统， 消火栓栓口的出水压力大于0．50MPa时， 消火栓处应设减压装置。
7．4．7．2 高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力， 当建筑高度不超过1 0 0m时， 高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0．07MPa；当建筑高度超过1 0 0m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0．15MPa， 当高位消防水箱不能满足上述静压要求时， 应设增压设施。
    火场实践说明， 水枪的水压太大， 一人难以握紧使用， 同时水枪的流量也远远超过5 L／S， 水箱内的十分钟消防用水可能在较短的时间内被用完， 对扑救初期火灾极为不利， 所以制定了7．4．6．5条规定。
    2．各类书籍中有关减压孔板的计算方法
    笔者查阅了各种书籍， 总结出有关减压孔板的计算方法大致有以下两种：
第一种： 公式：H=H b一(Z+E h+hd)
式中H 一一计算层消火栓栓口的出水压力(mH 0)
H b一一消防水泵扬程(m)
Z 一一计算层消火栓与消防水泵的标高差(m)
E h 一一消防水泵至计算层消火栓的消防管道水头损失(mH20)
h d 一一水带的水头损失(mH20)
按上式计算出各层消火栓口的出水压力后， 选用减压孔板， 将消火栓栓口的出水压力减至小于0．5MPa。
第二种： 公式：I-Is = HA一(ZA+E h~+hd+Hg)
式中：H S一一计算层消火栓处的剩余水头值(mH 20)
H 一一天面消防水箱的设置高度(m)
Z 一一计算层消火栓高度(m)
Σh 一一天面消防水箱至计算层消火栓的消防管道水头损失(mH20)
h d 一一水带的水头损失(mH20)
H g一一水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需的水压(mH 20)
按上式计算出各层消火栓处的剩余水头值后， 选用减压孔板把剩余水头尽量减至零。
3．笔者的观点
    上述两种方法， 书中均有介绍， 但我认为无论采用哪一种方法计算都比较片面， 不能保证消火栓口的出水压力在任何状态下都能满足规范要求。现就1 00m以下的高层建筑和消火栓有关问题作简要论述。
    消火栓系统灭火时： 在火灾初期， 消防水泵尚未启动， 天面水箱十分钟消防贮备水灭火， 按上述规范， 天面消防水箱的设置高度满足最不利消火栓静水压力不低于0．07MPa (= 7mH20)即可，但这时最不利消火栓的水枪充实水柱不一定能达到1Om； 到消防水泵启动后， 消防水泵的压力应满足最不利消火栓的水枪充实水柱不小于1 0m。由此可以看出： 天面消防贮备水灭火时与消防水泵启动后灭火时管网内的压力不一定一样， 而所选用的减压孔板， 应能使栓口的出水压力在这两种不同的状态下均满足要求。也就是说， 在这两种状态下， 消火栓栓口的出水压力不应大于0．50MP a(= 50mH 20)， 且水枪充实水柱不应小于1Om (经计算造成1Om充实水柱的栓口出水压力为
15．7mH20)。由此可以看出， 以上介绍的两种计算方法其实是在两种不同状态下的计算， 在一种状态下计算出来的结果， 在另一种状态下是否能满足要求， 答案不肯， 所以我认为要正确地选用减压孔板，应先在一种状态下(任一种)计算出结果， 再将结果在另外一种状态下进行校核， 若都能满足要求，则所选的减压孔板是合适的。若不能满足要求， 应调整孔板孔径。因为满足栓口出水压力在1 5．7mH 20～50mH 20之间的减压孔板孔径有不同的取值， 可通过调整孔板孔径达到上述要求。
下面以一工程实例说明一下计算方法。
4．工程实例
    笔者设计的鸳江花园C牟楼是一栋高层住宅， 共1 5层。消火栓泵扬程为80m， 天面消防水箱的设置高度为55m。六层及以下楼层的消火栓口的出水压力均大于0．50MPa， 故应设减压孔板。先用公式H=Hb一(z+Σh+hd)计算，计算数据见下表：(表1)由上表可看出， 消防泵启动后， 经减压孔板减压， 消火栓栓口出水压力均小于5 0 m H 2 0 (即0．5MPa)， 且大于15．7mH20 (即水枪充实水柱大于1 0 m)， 满足规范要求。接下来将计算结果在天面水箱灭火时进行校核， 计算数据见下表：(表2)

表.JPG

    由上表可看出， 天面水箱消防贮备水灭火时， 用刚才的减压孔板减压后， 消火栓栓口出水压力亦在1 5．7mH20与50mH20之间，即满足规范要求。
5．结语
    上述工程经消防部门验收试压， 各层消火栓栓口压力均在15．7mH20与50mH20之间，满足规范要求， 投入正常使用。因此可认为选用的减压孔板是合适的。

参考书目
1． 高层民用建筑设计防火规范
2． 高层建筑消防设计手册