魏晨光

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司城交分院，天津 300251)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和人口的高速增長(zhǎng)，地上的交通形式已經(jīng)無(wú)法滿足大中型城市的交通要求，特別是在早晚的高峰期，堵車(chē)現(xiàn)象幾乎在每個(gè)大中城市都會(huì)發(fā)生。地鐵作為城市軌道交通工程的核心項(xiàng)目正在我國(guó)大中型城市中全面開(kāi)展。地鐵軌道交通是一項(xiàng)綜合的交通運(yùn)輸系統(tǒng)，涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)，技術(shù)復(fù)雜，因此保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，尤其是設(shè)置火災(zāi)的預(yù)防和救助系統(tǒng)，防止火災(zāi)的發(fā)生與蔓延尤為重要。

在地鐵設(shè)計(jì)中考慮到城市遠(yuǎn)期的發(fā)展，部分車(chē)站會(huì)設(shè)置在城市近郊位置，而這樣的位置往往現(xiàn)有的市政供水條件不完備，可能無(wú)法滿足車(chē)站消防用水要求，需考慮設(shè)置消防穩(wěn)壓裝置。本文即從這個(gè)角度出發(fā)，針對(duì)消防穩(wěn)壓系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行了分析與研究。

1 消防系統(tǒng)方式的選擇

地鐵車(chē)站的消防系統(tǒng)分為常高壓消防系統(tǒng)與臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)。常高壓系統(tǒng)是指車(chē)站周邊的市政供水管網(wǎng)能夠提供兩路自來(lái)水作為消防水源，且其水壓、水量能夠滿足車(chē)站內(nèi)消防系統(tǒng)用水要求，無(wú)需設(shè)置消防泵加壓，直接利用市政供水條件的消防方式，這種方式需要與當(dāng)?shù)氐淖詠?lái)水公司溝通得到準(zhǔn)確的市政資料后方可確認(rèn)實(shí)施，深圳地鐵的部分車(chē)站就采用此方式。當(dāng)市政供水壓力不滿足消防要求，需設(shè)置消防泵、穩(wěn)壓裝置(當(dāng)供水量不滿足要求時(shí)還需設(shè)置消防水池)的即為臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)。其又分為利用市政供水壓力進(jìn)行消防穩(wěn)壓和設(shè)置穩(wěn)壓裝置進(jìn)行穩(wěn)壓兩種方式。地鐵車(chē)站消防泵是否配套穩(wěn)壓裝置，應(yīng)根據(jù)市政供水的壓力來(lái)確定，這里需要注意理解消防系統(tǒng)最不利點(diǎn)的消防用水壓力要求與消防穩(wěn)壓壓力要求的不同，當(dāng)計(jì)算消火栓給水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的穩(wěn)壓壓力要求時(shí)，宜按消防增壓穩(wěn)壓標(biāo)準(zhǔn)圖集98S205規(guī)定的消火栓流量5 L/s兩股水量計(jì)算(即10 L/s)，不應(yīng)按車(chē)站室內(nèi)的設(shè)計(jì)消防水量進(jìn)行水力計(jì)算，最不利點(diǎn)消火栓水壓宜按不小于7 m水頭計(jì)算。當(dāng)計(jì)算自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)穩(wěn)壓要求時(shí)，宜按5 L/s(4只噴頭流量)而非設(shè)計(jì)流量30 L/s進(jìn)行水力計(jì)算，最不利點(diǎn)噴頭的壓力按不小于0.05 MPa計(jì)算，以此計(jì)算所得結(jié)果作為能度不應(yīng)小于0.3 m。該工程的有些房間設(shè)置靜電地板，從靜電地否利用市政供水壓力進(jìn)行穩(wěn)壓的依據(jù)。如果確實(shí)無(wú)法滿足穩(wěn)壓要求，就需要考慮穩(wěn)壓裝置的設(shè)置。地鐵地下車(chē)站一般設(shè)置在道路下，無(wú)法設(shè)置高位消防水箱，地面及高架車(chē)站的頂層一般為站臺(tái)層，建筑側(cè)墻多為玻璃幕墻，屋頂為輕型結(jié)構(gòu)，設(shè)置高位水箱很難實(shí)現(xiàn)，也影響美觀。筆者建議地鐵車(chē)站的消防穩(wěn)壓裝置只設(shè)穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐來(lái)滿足消防要求。這種作法，天津、南京、深圳的消防部門(mén)均都認(rèn)可。

2 穩(wěn)壓裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 穩(wěn)壓罐有效容積的確定

在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中未明確穩(wěn)壓裝置宜取用的設(shè)計(jì)參數(shù)，參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定設(shè)置臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的建筑物應(yīng)設(shè)置消防水箱，儲(chǔ)存10 min的消防用水量。而地鐵車(chē)站不便于設(shè)置高位水箱，一些設(shè)計(jì)者將穩(wěn)壓罐的有效容積取為10 min的車(chē)站消防系統(tǒng)用水量，這種將穩(wěn)壓罐與消防水箱合并的作法確實(shí)能夠滿足規(guī)范的要求，但其是否合理還需分析。首先，車(chē)站室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量一般為20 L/s，10 min的消防水量即為12 m3，再加上穩(wěn)壓罐的調(diào)節(jié)容積，穩(wěn)壓罐的體積就會(huì)很大，需要占用較大的車(chē)站室內(nèi)空間，不夠經(jīng)濟(jì)合理。其次，穩(wěn)壓裝置的主要作用是為消防系統(tǒng)提供靜態(tài)時(shí)的補(bǔ)充滲漏水量，為靜態(tài)管網(wǎng)最不利點(diǎn)消火栓或噴頭提供一個(gè)可用且穩(wěn)定的壓力，并隨時(shí)為動(dòng)態(tài)(火災(zāi)時(shí))管網(wǎng)提供消防主泵全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)前的短時(shí)間初期滅火水量。穩(wěn)壓裝置是與消防主泵聯(lián)動(dòng)的，消防主泵開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)穩(wěn)壓罐內(nèi)水位剛好位于有效容積水位，在正常供電條件下，功率在75 kW以下的消防泵啟動(dòng)時(shí)間為23 s，低于15 kW的消防泵不會(huì)超過(guò)8 s，當(dāng)消防主泵進(jìn)入全負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)后，穩(wěn)壓裝置就應(yīng)停止工作，也就是說(shuō)穩(wěn)壓罐內(nèi)的有效容積水量?jī)H有23 s的系統(tǒng)消防水量被利用，剩余的水量沒(méi)有發(fā)揮用途。因此，筆者認(rèn)為這種將穩(wěn)壓罐與消防水箱合并的設(shè)計(jì)作法不妥。根據(jù)國(guó)標(biāo)圖集98S205《消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》總說(shuō)明第七條對(duì)穩(wěn)壓裝置的要求為“使氣壓罐內(nèi)始終儲(chǔ)有30 s消防水量”，鑒于地鐵車(chē)站室內(nèi)空間緊張的特殊情況，建議將穩(wěn)壓罐的有效容積定為車(chē)站消防系統(tǒng)30 s的消防用水量。

2.2 穩(wěn)壓泵的選型

《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》7.4.8.1條規(guī)定“增壓水泵的出水量，對(duì)消火栓給水系統(tǒng)不應(yīng)大于5 L/s;對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)不應(yīng)大于1 L/s。”條文說(shuō)明中解釋為“對(duì)增壓泵，其出水量應(yīng)滿足一個(gè)消火栓的用水量或一只自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭的用水量?！蓖瑫r(shí)滿足上述規(guī)定的消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓水泵的流量為5 L/s，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)穩(wěn)壓水泵的流量為1 L/s。設(shè)計(jì)者往往以此為依據(jù)來(lái)確定穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)流量，但筆者認(rèn)為這種做法不妥，首先需要明確穩(wěn)壓泵的功能，國(guó)標(biāo)圖集98S205《消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》總說(shuō)明第八條關(guān)于穩(wěn)壓泵功能的說(shuō)明“平時(shí)管道系統(tǒng)如有滲漏等泄壓情況，控制穩(wěn)壓泵不斷補(bǔ)水穩(wěn)壓，在PS1，PS2(啟動(dòng)—停止)反復(fù)運(yùn)行，一旦有火情管道系統(tǒng)大量缺水，造成PS1壓力下降(PS1－P2)，降至P2時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，立即啟動(dòng)消防泵，消防泵啟動(dòng)后，穩(wěn)壓泵自動(dòng)停止?！笨梢?jiàn)穩(wěn)壓泵的作用僅是為穩(wěn)壓罐提供壓力保證和補(bǔ)充消防系統(tǒng)管網(wǎng)的滲漏、泄壓補(bǔ)水。如果將其設(shè)計(jì)流量定位為5 L/s，當(dāng)穩(wěn)壓罐的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)容積較小的情況下，將導(dǎo)致穩(wěn)壓泵的頻繁啟停，運(yùn)行不穩(wěn)定且易發(fā)生故障。設(shè)想一下，如果在火災(zāi)發(fā)生初期，消防系統(tǒng)只開(kāi)啟了一支消火栓滅火，而穩(wěn)壓泵的供水量就能滿足其要求，那么穩(wěn)壓罐內(nèi)壓力就不會(huì)降至主消防泵啟動(dòng)壓力，系統(tǒng)將一直由穩(wěn)壓泵單獨(dú)來(lái)提供水量、水壓，直至第二個(gè)消火栓的開(kāi)啟。這顯然違背了設(shè)置消防穩(wěn)壓裝置的初衷。筆者建議無(wú)論消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為其配備的穩(wěn)壓泵流量均不宜高于1 L/s，水泵壓力應(yīng)滿足穩(wěn)壓罐停泵壓力的要求。

2.3 穩(wěn)壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算

其中，V為氣壓罐總?cè)莘e;VΔ為消防貯水容積，VΔ=Vs+Vx+Vp，Vs為穩(wěn)壓水容積，Vp為緩沖水容積，Vx為有效水容積;αb為工作壓力比，宜采用0.6 ～0.85。

穩(wěn)壓罐的設(shè)計(jì)計(jì)算主要采用以下公式:

其中，β為容積系數(shù)，取1.05;P1為消防系統(tǒng)最低工作壓力;P2為消防系統(tǒng)最高工作壓力，滅火時(shí)消防水泵啟動(dòng)壓力。

計(jì)算過(guò)程中還會(huì)用到PS2(穩(wěn)壓泵停泵壓力)及PS1(穩(wěn)壓泵啟泵壓力)兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。

下面以大連地鐵某地面車(chē)站消火栓穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，演示計(jì)算過(guò)程。此站消火栓設(shè)計(jì)流量為15 L/s，滿足最不利點(diǎn)消火栓的水力要求所需壓力為0.35 MPa，則Vx=15 L/s×30 s=450 L，P1=0.35 MPa，擬設(shè) P2=P1+0.10 MPa=0.45 MPa，PS1=P2+(0.02 ～0.03)MPa=0.47 MPa，PS2=PS1+(0.05 ～ 0.06)MPa=0.52 MPa，試算如下:

αb值滿足要求，如其超出0.6 ～0.85 的范圍，需調(diào)整 P2，PS1，PS2值重新計(jì)算。

選用相近容積的φ1 200×2 500，V=2 826 L。

3 結(jié)論與建議

1)應(yīng)當(dāng)充分地利用市政管網(wǎng)的水壓，在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)和自來(lái)水公司落實(shí)清楚各車(chē)站周邊的市政供水情況，并以此作為設(shè)計(jì)依據(jù)。如確實(shí)需要配套穩(wěn)壓裝置則需與當(dāng)?shù)氐南啦块T(mén)溝通、解釋地鐵車(chē)站取消高位消防水箱作法的緣由，在征得認(rèn)可后方可實(shí)施。2)在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將穩(wěn)壓罐的計(jì)算過(guò)程中的各個(gè)工作點(diǎn)的壓力值及與其相對(duì)應(yīng)的容積在圖紙上注明，以便于穩(wěn)壓裝置的調(diào)試與運(yùn)行。

［1］GB 50157-2003，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50155-2003，建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB 50045-1995，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］.

［4］賀傳政，賀冠男.消防增壓設(shè)施的是與非［J］.給水排水，2010(2):122-125.

［5］靳玉廣，周 煒，馬 葳.地下鐵道建設(shè)工程消防穩(wěn)壓裝置設(shè)置探討［J］.給水排水，2007(1):120-121.