浅谈高原寒冷地区干式消火栓系统的研究与应用

浅谈高原寒冷地区干式消火栓系统的研究与应用

王朗 李薇薇

中铁第六勘察设计院集团有限公司

摘 要：本项目位于西藏自治区昌都市，为某部队建设工程，属高原寒冷地区。由于部分单体未设置采暖设施且保温措施不完善，给消防系统埋下了重大隐患。因此本项目部分单体采用干式消火栓系统，对干式消火栓系统运行机理、充水时间等进行了深入研究，为高原寒冷地区消防建设提供参考。

关键词：寒冷地区；高原消防；干式消火栓系统；应用研究

1. 简述消火栓系统的种类。

按照管道内是否充水、充气来区分，消火栓系统有湿式消火栓系统和干式消火栓系统。一般工程中，主要采用湿式消火栓系统。根据 《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）第 7.1.3条的有关规定，当室内环境温度低于 4℃或高于 70℃的场所，应该采用干式消火栓系统。在我国的沈阳、天津、哈尔滨等北方寒冷地区，干式消火栓系统已经进行了研究应用^【1】，本项目位于高原寒冷地区，由于冬季气温普遍偏低，且此类寒冷地区的大型车库内一般未设计单独的采暖系统，主要的保温措施是重点部位电伴热保温结合次要部位常规保温的策略，消火栓保温系统难以达到保温效果，后期运行维护困难，且造成能源大量浪费，容易出现管道冻胀、受损等情况，因此根据规范要求及项目实际情况，考虑采用干式消火栓系统。

2. 寒冷地区地铁干式消火栓系统研究。

1. 干式消火栓系统的种类。

干式消火栓系统以手、电动快开阀为界，在阀入口侧连接消防泵房出水管，管道内充满水，阀出口侧连接室内消防管网，平时将快开阀关闭，管网为空。当发生火灾的时候，可以通过消火栓处按钮启动、手动应急启动、火灾探测自动启动等方式打开阀门，从而保证了消火栓系统的正常运转。干式消火栓系统主要分为全自动、半自动、手动三种。

全自动干式消火栓采用干式报警阀时如同干式自动喷水灭火系统系统，管道内充满压缩空气，且设置气体压力开关装置及干式报警阀、雨淋阀或电磁阀、电动阀等快速启闭装置，当火灾工况下气体泄压压力开关动作，并通过压力开关向消防控制室报警，通过自动快速排气阀迅速排气，同时充水，有压水能够自动进入管网到达灭火的消火栓，满足消防用水需求；

半自动干式消火栓系统一般供水干管上设干式报警阀、雨淋阀或电磁阀、电动阀等快速启闭装置；当采用雨淋阀、电磁阀和电动阀时，在消火栓箱处应设置直接开启快速启闭装置的手动按钮；《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）第11.0.19规定，消火栓按钮不宜作为直接启动消防水泵的开关，但可作为发出报警信号的开关或启动干式消火栓系统的快速启闭装置等。

手动干式消火栓系统的管道为干式，不设置自动充水系统，火灾工况下，通过消防车的消防泵等外部水源，接入消防管道充水灭火。

一般来说，自动消火栓系统反应敏捷、灭火效率高，且半自动干式系统比全自动系统造价低。因此本项目采用半自动干式消防系统。

2. 干式消火栓系统的运行原理。

干式消火栓系统其主要组成部分包括远程控制快速启闭装置、具有一定坡度的管道、快速排气装置、室内消火栓箱等。当有火灾发生时，火灾报警系统接到报警信号后快速开启启闭阀，向控制中心发出开泵报警信号，消火栓管道内的空气迅速排空，从而将干式消火栓系统转变为湿式消火栓系统，达到及时灭火的效果^【2】。

（三）干式消火栓系统的优缺点。

相比较而言，干式消火栓系统由于平时管道内不充水，所以在高原寒冷地区不会存在冻结的问题，而且可以避免管道泄漏、腐蚀生锈的情况发生，不需要采取电伴热保温的措施，可以适当减少分段阀门的设置。但是干式消火栓系统也有一定的缺点，比如：管道需要设置适当的坡度而且要加装快速启闭阀门，在进行管道充水时需要等待一定的时间，系统反应的及时性和安全性不如湿式消火栓系统，如果没有及时排查，消防管道还有可能存在损坏、堵塞等情况，埋下了安全隐患。另外，虽然可以通过远程装置控制启闭阀，如果出现堵塞会造成管道空气排不净，实际操作可靠性不高，在干式消火栓系统进行压力测试时会残留水分，这会形成水锤问题，导致管道腐蚀加快，甚至可能击碎阀门，危及生命财产安全。

2. 寒冷地区地铁干式消火栓系统应用分析。

（一）从干式消火栓系统的充水时间进行分析。

《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）中12.2.2第4款规定：当采用干式给水系统时，应在管网的最高部位设置自动排气阀，管道的充水时间不宜大于90s。此条件仅适用于隧道内，车库按照这个时间设置明显太短，如果按90s充水时间设置管道，则势必要将干式系统细分为若干子系统，这大大增加了成本投入和运营难度。而根据 《消防给水及消火栓系统技术规范》第 7.1.6条的有关规定则提出，干式消火栓系统的充水时间不应大于5min，并应符合下列规定：当采用电动阀时开启时间不应超过30s；

根据相关条文说明，干式消火栓系统因为其内充满空气，打开消火栓后先要排气，然后才能出水，因出水滞后而影响灭火，所以本规范规定了充水时间。现行国家标准《建筑设计防火规范》除了隧道内，对于干式系统没有充水时间的规定，而发达国家的标准有10min和3min的充水规定，因此本项目参考规范原文，综合考虑确定为5min。

干式消火栓系统的充水时间直接影响了管道长度和形式，是系统设计考虑的重点^【3】。对于干式消火栓充水时间的计算，地铁应用较多，暂参考地铁计算方法。将管道流速按照2.5m/s考虑，对车站的干式消火栓系统充水时间展开计算，以车站最不利消防管道约800m，通过计算发现充水时间超过了5min，发生后的四五分钟是乘客紧急疏散的黄金时间，如果工作人员自行灭火，不等待消防队员，那么使用干式消火栓系统则不满足消防需求，延误灭火时机，所以车站应该采用湿式消火栓系统进行灭火。而本项目最不利消防管道仅为300m，流速按2.5m/s，充水时间小于5min，满足要求。且车库内设置值班室，发生火灾时，在消防人员没有赶到之前值班人员可以率先实施灭火工作，满足规范要求。

（二）从干式消火栓系统的设计要点进行分析。

通过消火栓干管中部水锤消除装置的设置，消除因两股水流碰撞而产生的水锤。干式消火栓系统的管道材质为“内外涂环氧树脂消防水管”，从而降低管道阻力。由于车库消防系统管网从两端不同位置进水，快速排气阀要设置在消防管道的最高处而且还要在管网内均匀分布。在室外设置接消防接合器，方便消防车通过市政管网补给消防用水。

（三）从干式消火栓系统的运行方式进行分析。

干式消火栓系统可以采用交替运行的方式，在冬天天气寒冷的时候关闭快速启闭阀，打开放空阀，将水排除，冬天过后气温升高后打开快速启闭阀，让管道充水，从而转换为湿式消火栓系统。干湿交替运行的方式能够尽可能确保消火栓系统的正常运转。

（四）从干式消火栓系统的运营维护进行分析。

干式消火栓系统管道应该尽可能避免弯道过多，这不利于系统的维护工作。如果消防管道长时间不用，当管道充水时增加了不确定性因素，这需要平时加大维护检查力度。而且干湿交替运行的方式，需要加强系统管道的防腐工作^【4】。

结论

干式消火栓系统可分为全自动、半自动、手动三种运行方式，半自动干式系统比全自动系统造价低。

为使干式系统快速充水转换成湿式系统，在供水干管上宜设干式报警阀、雨淋阀或电磁阀、电动阀等快速启闭装置；当采用电动阀时开启时间不应超过30s。

关于干式消火栓系统充水时间计算，流速可选用2~2.5m/s，结合有效消防保护长度，可核算是否满足充水时间不大于5min。

参考文献：

[1]张宏伟.寒冷地区干式消火栓系统设计研究.建筑与预算,2011,(4);51-52

[2]王军,张爱亭. 地铁干式消火栓系统设计研究[J]. 消防科学与技术,2007,(05):539-541.

[3]张殿权,李亚峰,曲景乐,孙玉湖. 浅析寒冷地区地铁的干式消火栓系统应用[J]. 建筑与预算,2017,(01):21-23.

[4]刘璐. 干式消火栓系统在地铁工程中应用的可行性分析[J]. 中国给水排水,2016,32(10):68-71.