新型金屬復(fù)合管在消防給水系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:提出了對于自動噴水滅火系統(tǒng)配水管道而言,在襯不銹鋼鋼管價(jià)格適宜的情況下,可采用金屬復(fù)合管代替熱鍍鋅鋼管的設(shè)想,并建立了襯不銹鋼配水鋼管和熱水襯塑鋼干管水力計(jì)算表,為新型金屬復(fù)合管在消防給水系統(tǒng)中的應(yīng)用前景提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:新型金屬復(fù)合管;消防給水系統(tǒng);應(yīng)用前景;熱鍍鋅鋼管;消防設(shè)計(jì)規(guī)范;水力計(jì)算表;科學(xué)依據(jù)
前言
眾所周知,《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡稱“高規(guī)”)[1]、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡稱“低規(guī)”)[2]和《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡稱“水規(guī)”)[3]對消防給水系統(tǒng)應(yīng)使用何種管材并沒有明確規(guī)定;而《自動噴水滅火設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡稱“噴規(guī)”)[4]明文指出配水管道應(yīng)采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管,且報(bào)警閥人口前管道若采用內(nèi)壁不防腐的鋼干管時(shí),應(yīng)在該段干管的末端設(shè)過濾器,還規(guī)定DN≥100的管道應(yīng)采用法蘭或溝槽式連接。上述規(guī)定之目的在于保證配水管道的長期使用質(zhì)量,避免因配水管道選擇管材不當(dāng)引起銹蝕而堵塞噴頭,并非不準(zhǔn)使用其它金屬復(fù)合管代替熱鍍鋅鋼管。考慮國外建筑消防給水系統(tǒng)廣泛采用紫銅管和不銹鋼管的現(xiàn)狀,結(jié)合目前國內(nèi)已研制開發(fā)出價(jià)格適宜的襯不銹鋼和熱水襯塑鋼管的情況,探討DN25~50mm襯不銹鋼配水鋼管和DN65~200mm熱水襯塑鋼干管(簡稱“新型管”)在消防給水系統(tǒng)中的應(yīng)用前景是十分必要的。
1 水力計(jì)算表
為清除其它金屬管價(jià)格比熱鍍鋅鋼管高得多的主要障礙,必需建立廣大給排水界可以接受的新型管和加厚熱鍍鋅鋼管的水力計(jì)算表,在滿足消防給水系統(tǒng)公稱壓力PN=1.6 MPa的條件下,除DN25~50采用同徑代換外,科學(xué)地選用小一號的新型管代替加厚熱鍍鋅鋼管,是降低新型管材綜合價(jià)格的技術(shù)關(guān)鍵。
查“水規(guī)”3.6.10,管道的沿程水頭損失可按下式計(jì)算: 
式中 i——管道單位長度水頭損失(kPa/m);
dj——管道計(jì)算內(nèi)徑(m);
qg——給水設(shè)計(jì)流量(m3/s);
Ch——海澄—威廉系數(shù)。
各種塑料管、內(nèi)襯(涂)塑管C=140;
銅管、不銹鋼管C=130;
普通鋼管、鑄鐵管C=100。
考慮《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊》(簡稱“手冊”)”[5]按Q以L/s和i以mH2O/m為單位進(jìn)行編制,為方便計(jì)算書打印,本文用Q代替qg,d代替dj,I代替i,經(jīng)過單位換算,建立采用比阻A的以下簡化式:
I=AQl.85·(10kPa/m);
A=3.16849X10-9d-4.87——C=140的簡化式1;
A=3.634076X 10-9d-4.87——C=130的簡化式2;
A=5.904583X 10-9d-4.87——C=100的簡化式3。
因10kPa=1.0197mH20≈l mH20,工程上常近似地取10kPa=1mH2O計(jì)算,便于和“手冊” [5]對比。
查閱《建筑給水超薄壁不銹鋼塑料復(fù)合管管道工程技術(shù)規(guī)程》(簡稱“規(guī)程”)”[6],用于熱水系統(tǒng)時(shí),計(jì)算值應(yīng)乘以0.80修正系數(shù),“手冊”[5]熱水管水力參數(shù)R以mmH2O/m為單位,建議“手冊”[5]修編時(shí)也換成I并統(tǒng)一以10kPa/m為單位。
水力計(jì)算的管道流速v=KcQ(m/s)中的流速系數(shù)K,也很重要,為方便參考,現(xiàn)將DNl5~200新型管①、熱鍍鋅鋼管②(簡稱“熱鍍管”)和加厚熱鍍鋅鋼管③(簡稱“加厚管”)共36種規(guī)格的1000A和Kc值列于表1。表1中DXt指外徑X壁厚(mm),①類管計(jì)算內(nèi)徑等于實(shí)際內(nèi)徑(m),②③類管計(jì)算內(nèi)徑等于實(shí)際內(nèi)徑(m)減去0.001 m,DNl5~20雖與消防管道無關(guān),但可供參考。

2 新型管的工作條件
考慮在一般情況下自動噴水滅火系統(tǒng)使用于建筑的各種噴頭最高額定溫度為93℃,故對于DN≥65的中上口徑消防管道,應(yīng)采用內(nèi)壁襯改進(jìn)型PP—R的內(nèi)筋嵌入式襯塑(花紋)鋼管,由于熱水管在工作溫度≤95℃、工作壓力≤2.0 MPa的條件下能長期使用,清潔無毒,為更加安全起見,應(yīng)用于消防管道時(shí),工作壓力≤2.0MPa降低一檔為≤1.6MPa。為避免塑料層與鋼管接觸層因受熱而滑脫,采用特殊工藝制造,在鋼管內(nèi)壁加工出凸型網(wǎng)狀花紋,大大增加了外壁金屬管與內(nèi)層塑料管之間的摩擦力,從而有效地減少了內(nèi)、外管之間熱膨脹不一致現(xiàn)象,復(fù)合管的線脹系數(shù)為2.5X10-5/℃,使用壽命是熱鍍鋅鋼管的5倍。
上述復(fù)合管在工作壓力≤2.0 MPa和長期工作溫度≤95℃的冷水輸送條件下,在3 h的短時(shí)間內(nèi)管道可耐環(huán)境高溫,最高可達(dá)500℃。筆者推薦在有自動噴水滅火系統(tǒng)且噴頭設(shè)計(jì)額定溫度≤93℃的場合,DN≥65的中上口徑消防管道(含消火栓系統(tǒng))可用內(nèi)筋嵌入式襯塑鋼管代替熱鍍鋅鋼管。至于DN25~50的小口徑自動噴水滅火系統(tǒng)配水管道,則推薦采用襯不銹鋼鋼管(雙金屬管),這種新型復(fù)合管可在工作溫度≤800℃、輸送流體壓力≤2.0 MPa的條件下長期使用。故用于工作壓力≤1.6 MPa的噴淋、噴霧、水幕的消防給水系統(tǒng)是非常安全可靠的,使用壽命也是熱鍍鋅鋼管的5倍。
3 新型管與大一號加厚管管材單價(jià)比較
考慮新型管使用壽命是熱鍍管的5倍,故給排水界為了延長熱鍍管的使用壽命,確保消防給水系統(tǒng)長期使用的安全可靠性,往往在設(shè)計(jì)中加大管材壁厚,選擇加厚管代替熱鍍管,雖可適當(dāng)延長管道使用壽命,但畢竟是權(quán)宜之計(jì),其使用壽命仍無法與新型管相比。
拋開熱鍍管,除DN25~50采用等徑代換外,究竟新型管比大一號加厚管管材的單價(jià)差異如何,是業(yè)主、消防部門和設(shè)計(jì)人員共同關(guān)心的問題,本文列出表2進(jìn)行管材價(jià)格和水頭損失I值的綜合比較,新型管管材每米總單價(jià)是加厚管的1.61倍,總I值是前者為后者的0.95倍。
4 新型管與加厚管管件單價(jià)比較
由于“噴規(guī)”規(guī)定DN≥100的管道應(yīng)采用法蘭或溝槽式連接,故消防給水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是采用溝槽式接頭為主,查新型管連接件的產(chǎn)品鑒定資料,管件采用H59黃銅卡環(huán)式連接件,兩種接頭檔次基本相同。為便于分析,列出DN25~200兩種管件的直通、三通、彎頭、異徑管各一個的單價(jià)比較,并按每4 m有一個管件計(jì)算出每米附加單價(jià)等資料列于表3。
5 新型管與加厚管全面單價(jià)比較
考慮新型管與加厚管的管件附加價(jià)所占比例較大,而目前管道安裝概預(yù)算定額尚未涉及上述兩種消防管的內(nèi)容,為方便在消防給水系統(tǒng)中推廣應(yīng)用新型管,列出表4進(jìn)行管材和管件的全面單價(jià)比較。從表4中可看出,新型管管件附加價(jià)所占比例只有36%,而加厚管管件附加價(jià)所占比例高達(dá)51%,故管材和管件合計(jì)綜合單價(jià)是新型管為加厚管的1.23倍。

6 討論
綜上所述,結(jié)合《銅管在建筑中的應(yīng)用前景》[7]、《紫銅管在建筑給水系統(tǒng)中的合理應(yīng)用》[8]和“規(guī)程”[6]的內(nèi)容學(xué)習(xí),筆者認(rèn)為,紫銅管和超薄壁不銹鋼塑料復(fù)合管在建筑冷熱水系統(tǒng)、空調(diào)采暖系統(tǒng)等非消防給水系統(tǒng)中,在當(dāng)前我國限時(shí)禁止使用熱鍍管的條件下,具有較好的應(yīng)用前景。但由于紫銅管和不銹鋼管價(jià)格偏高,“高規(guī)”、“低規(guī)”、“水規(guī)”等都沒有明文規(guī)定消防系統(tǒng)應(yīng)選擇何種管材,而“噴規(guī)”則明確要求自動噴水滅火系統(tǒng)的配水管道應(yīng)采用熱鍍管和DN≥100的管道應(yīng)采用溝槽式連接,以提高消防系統(tǒng)的長期使用質(zhì)量,在這種現(xiàn)實(shí)情況下,建筑工程的業(yè)主從節(jié)約消防系統(tǒng)的管道投資出發(fā),首選熱鍍管是合乎情理的,而對于重點(diǎn)建筑工程,消防部門和設(shè)計(jì)人員考慮防火安全因素,采用加厚管代替熱鍍管,并非單純從管網(wǎng)工作壓力出發(fā),這是可以理解的,但畢竟其使用壽命還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上國外的優(yōu)質(zhì)金屬管。值得慶幸的是,在公安消防部門各界人士的大力支持幫助下,目前已有廠家研制開發(fā)出符合我國國情并能與國際接軌的新型管,其管道綜合單價(jià)在中大口徑比加厚管小一號的條件下,僅相當(dāng)于加厚管的1.23倍,說明新型管既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又安全司靠。這一重大成果將為我國建筑消防系統(tǒng)采用新型管代替加厚管開創(chuàng)美好的應(yīng)用前景。
【文章出處:廣西建筑綜合設(shè)計(jì)研究院 消防總隊(duì)建審處】