新型金属复合管在消防给水系统中的应用

作者：肖睿书 赵永代 邓成运

欢迎访问e展厅 展厅 4 消防/救援设备展厅 灭火器, 救援设备, 应急设备, 探测器,... 摘要：提出了对于自动喷水灭火系统配水管道而言，在衬不锈钢钢管价格适宜的情况下，可采用金属复合管代替热镀锌钢管的设想，并建立了衬不锈钢配水钢管和热水衬塑钢干管水力计算表，为新型金属复合管在消防给水系统中的应用前景提供科学依据。 关键词：新型金属复合管；消防给水系统；应用前景；热镀锌钢管；消防设计规范；水力计算表；科学依据 前言 众所周知，《高层民用建筑设计防火规范》(简称“高规”)[1]、《建筑设计防火规范》(简称“低规”)[2]和《建筑给水排水设计规范》(简称“水规”)[3]对消防给水系统应使用何种管材并没有明确规定；而《自动喷水灭火设计规范》(简称“喷规”)[4]明文指出配水管道应采用内外壁热镀锌钢管，且报警阀人口前管道若采用内壁不防腐的钢干管时，应在该段干管的末端设过滤器，还规定DN≥100的管道应采用法兰或沟槽式连接。上述规定之目的在于保证配水管道的长期使用质量，避免因配水管道选择管材不当引起锈蚀而堵塞喷头，并非不准使用其它金属复合管代替热镀锌钢管。考虑国外建筑消防给水系统广泛采用紫铜管和不锈钢管的现状，结合目前国内已研制开发出价格适宜的衬不锈钢和热水衬塑钢管的情况，探讨DN25～50mm衬不锈钢配水钢管和DN65～200mm热水衬塑钢干管(简称“新型管”)在消防给水系统中的应用前景是十分必要的。 1 水力计算表 为清除其它金属管价格比热镀锌钢管高得多的主要障碍，必需建立广大给排水界可以接受的新型管和加厚热镀锌钢管的水力计算表，在满足消防给水系统公称压力PN＝1.6 MPa的条件下，除DN25～50采用同径代换外，科学地选用小一号的新型管代替加厚热镀锌钢管，是降低新型管材综合价格的技术关键。 查“水规”3．6．10，管道的沿程水头损失可按下式计算： 式中 i——管道单位长度水头损失(kPa／m)； dj——管道计算内径(m)； qg——给水设计流量(m3/s)； Ch——海澄—威廉系数。 各种塑料管、内衬(涂)塑管C＝140； 铜管、不锈钢管C＝130； 普通钢管、铸铁管C＝100。 考虑《建筑给水排水设计手册》(简称“手册”)”[5]按Q以L/s和i以mH2O/m为单位进行编制，为方便计算书打印，本文用Q代替qg，d代替dj，I代替i，经过单位换算，建立采用比阻A的以下简化式： I＝AQl.85·(10kPa/m)； A＝3.16849X10-9d-4.87——C＝140的简化式1； A＝3.634076X 10-9d-4.87——C＝130的简化式2； A＝5.904583X 10-9d-4.87——C＝100的简化式3。 因10kPa＝1.0197mH20≈l mH20，工程上常近似地取10kPa＝1mH2O计算，便于和“手册” [5]对比。 查阅《建筑给水超薄壁不锈钢塑料复合管管道工程技术规程》(简称“规程”)”[6]，用于热水系统时，计算值应乘以0.80修正系数，“手册”[5]热水管水力参数R以mmH2O/m为单位，建议“手册”[5]修编时也换成I并统一以10kPa/m为单位。 水力计算的管道流速v＝KcQ(m/s)中的流速系数K，也很重要，为方便参考，现将DNl5～200新型管①、热镀锌钢管②(简称“热镀管”)和加厚热镀锌钢管③(简称“加厚管”)共36种规格的1000A和Kc值列于表1。表1中DXt指外径X壁厚(mm)，①类管计算内径等于实际内径(m)，②③类管计算内径等于实际内径(m)减去0.001 m，DNl5～20虽与消防管道无关，但可供参考。 2 新型管的工作条件 考虑在一般情况下自动喷水灭火系统使用于建筑的各种喷头最高额定温度为93℃，故对于DN≥65的中上口径消防管道，应采用内壁衬改进型PP—R的内筋嵌入式衬塑(花纹)钢管，由于热水管在工作温度≤95℃、工作压力≤2.0 MPa的条件下能长期使用，清洁无毒，为更加安全起见，应用于消防管道时，工作压力≤2.0MPa降低一档为≤1.6MPa。为避免塑料层与钢管接触层因受热而滑脱，采用特殊工艺制造，在钢管内壁加工出凸型网状花纹，大大增加了外壁金属管与内层塑料管之间的摩擦力，从而有效地减少了内、外管之间热膨胀不一致现象，复合管的线胀系数为2.5X10-5/℃，使用寿命是热镀锌钢管的5倍。 上述复合管在工作压力≤2.0 MPa和长期工作温度≤95℃的冷水输送条件下，在3 h的短时间内管道可耐环境高温，最高可达500℃。笔者推荐在有自动喷水灭火系统且喷头设计额定温度≤93℃的场合，DN≥65的中上口径消防管道(含消火栓系统)可用内筋嵌入式衬塑钢管代替热镀锌钢管。至于DN25～50的小口径自动喷水灭火系统配水管道，则推荐采用衬不锈钢钢管(双金属管)，这种新型复合管可在工作温度≤800℃、输送流体压力≤2.0 MPa的条件下长期使用。故用于工作压力≤1.6 MPa的喷淋、喷雾、水幕的消防给水系统是非常安全可靠的，使用寿命也是热镀锌钢管的5倍。 3 新型管与大一号加厚管管材单价比较 考虑新型管使用寿命是热镀管的5倍，故给排水界为了延长热镀管的使用寿命，确保消防给水系统长期使用的安全可靠性，往往在设计中加大管材壁厚，选择加厚管代替热镀管，虽可适当延长管道使用寿命，但毕竟是权宜之计，其使用寿命仍无法与新型管相比。 抛开热镀管，除DN25～50采用等径代换外，究竟新型管比大一号加厚管管材的单价差异如何，是业主、消防部门和设计人员共同关心的问题，本文列出表2进行管材价格和水头损失I值的综合比较，新型管管材每米总单价是加厚管的1.61倍，总I值是前者为后者的0.95倍。 4 新型管与加厚管管件单价比较 由于“喷规”规定DN≥100的管道应采用法兰或沟槽式连接，故消防给水系统的发展趋势是采用沟槽式接头为主，查新型管连接件的产品鉴定资料，管件采用H59黄铜卡环式连接件，两种接头档次基本相同。为便于分析，列出DN25～200两种管件的直通、三通、弯头、异径管各一个的单价比较，并按每4 m有一个管件计算出每米附加单价等资料列于表3。 5 新型管与加厚管全面单价比较 考虑新型管与加厚管的管件附加价所占比例较大，而目前管道安装概预算定额尚未涉及上述两种消防管的内容，为方便在消防给水系统中推广应用新型管，列出表4进行管材和管件的全面单价比较。从表4中可看出，新型管管件附加价所占比例只有36％，而加厚管管件附加价所占比例高达51％，故管材和管件合计综合单价是新型管为加厚管的1.23倍。 6 讨论 综上所述，结合《铜管在建筑中的应用前景》[7]、《紫铜管在建筑给水系统中的合理应用》[8]和“规程”[6]的内容学习，笔者认为，紫铜管和超薄壁不锈钢塑料复合管在建筑冷热水系统、空调采暖系统等非消防给水系统中，在当前我国限时禁止使用热镀管的条件下，具有较好的应用前景。但由于紫铜管和不锈钢管价格偏高，“高规”、“低规”、“水规”等都没有明文规定消防系统应选择何种管材，而“喷规”则明确要求自动喷水灭火系统的配水管道应采用热镀管和DN≥100的管道应采用沟槽式连接，以提高消防系统的长期使用质量，在这种现实情况下，建筑工程的业主从节约消防系统的管道投资出发，首选热镀管是合乎情理的，而对于重点建筑工程，消防部门和设计人员考虑防火安全因素，采用加厚管代替热镀管，并非单纯从管网工作压力出发，这是可以理解的，但毕竟其使用寿命还远远赶不上国外的优质金属管。值得庆幸的是，在公安消防部门各界人士的大力支持帮助下，目前已有厂家研制开发出符合我国国情并能与国际接轨的新型管，其管道综合单价在中大口径比加厚管小一号的条件下，仅相当于加厚管的1.23倍，说明新型管既经济实用又安全司靠。这一重大成果将为我国建筑消防系统采用新型管代替加厚管开创美好的应用前景。 广西建筑综合设计研究院 消防总队建审处(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/12/2005)