建筑消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)探討

顧康平

GB 50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(以下簡稱《建規(guī)》)和 GB 50045-95高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(以下簡稱《高規(guī)》)是建筑消防給水設(shè)計(jì)最常用的兩大規(guī)范，而兩規(guī)范對(duì)消火栓給水方式、消防水箱消防用水量、最不利點(diǎn)消火栓口靜水壓力的計(jì)算、消防水泵增壓穩(wěn)壓等方面的規(guī)定存在著不完善性，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，常常因設(shè)計(jì)人員理解不同或消防主管部門要求不同而產(chǎn)生偏差，因此進(jìn)一步明確闡述以上幾方面，對(duì)建筑消防給水設(shè)計(jì)而言，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 消火栓給水方式

高層建筑消火栓給水系統(tǒng)的給水方式《高規(guī)》第 7.1.3條規(guī)定:“室內(nèi)消防給水應(yīng)采用高壓或臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)……”，高壓消火栓給水系統(tǒng)是指消火栓給水系統(tǒng)任何時(shí)間不需啟動(dòng)消防泵即能滿足系統(tǒng)消防所需的水量和水壓。根據(jù) GB 50282-98城市給水工程規(guī)劃規(guī)范要求，出廠水壓要求達(dá)到接水點(diǎn)水壓一般為 28m水柱，高層建筑實(shí)際上很難找到一個(gè)真正意義上的高壓消火栓給水系統(tǒng)，因此高層建筑消火栓給水系統(tǒng)一般采用的就是臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。而《建規(guī)》對(duì)多層建筑消火栓給水方式及相應(yīng)的適用范圍未作十分明確的規(guī)定。目前多層建筑室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的給水方式有直接給水方式、僅設(shè)水箱的給水方式、設(shè)水泵 +水箱的給水方式[3]。但單設(shè)水箱的給水方式在實(shí)際工程中經(jīng)常在設(shè)置高位水箱后建筑物最上面 1層 ～2層的消防所需水頭仍無法保證，還須另設(shè)消防增壓泵，這就使得消防水箱(或氣壓水罐)和消防水泵在系統(tǒng)中同時(shí)出現(xiàn)。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中除了在:1)建筑物不太高、體積不太大，如單層廠房、庫房等;2)城市有專供消防用壓力較高之管網(wǎng)或建筑物在市政供水設(shè)施附近較高壓力范圍內(nèi)可采用直接給水方式外，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行《建規(guī)》對(duì)于大多數(shù)多層建筑消防給水來講，都只能采用水泵+水箱的臨時(shí)高壓給水方式。

2 消防水箱水量

消防水箱的主要作用是:提供準(zhǔn)工作狀態(tài)和火災(zāi)初期消防系統(tǒng)所需的水壓;提供火警發(fā)生后所需的初期消防用水量。多層和高層建筑雖然均采用了臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)，但水箱的作用卻有所區(qū)別。

由于多層建筑室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)一般只要求撲救初期10min內(nèi)的火災(zāi)，10m in以后的火災(zāi)則由城市消防隊(duì)來撲救;所以多層建筑一般應(yīng)儲(chǔ)存 10m in的消防用水量以提供火警發(fā)生后所需的初期消防用水量。

而高層建筑立足于自救，即室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)要求在整個(gè)滅火過程中均能充分地發(fā)揮作用，因此在高層建筑中消防水箱的主要作用是提供準(zhǔn)工作狀態(tài)和火災(zāi)初期消防系統(tǒng)所需的水壓。一旦高層建筑發(fā)生火災(zāi)發(fā)揮重要作用的應(yīng)是消防主泵，按消防水泵產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定消防水泵啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于 20 s，所以高層建筑消防水箱的水量可參照國際上通行的做法，從實(shí)際滅火需要出發(fā)，水箱容積可取小，當(dāng)獨(dú)立或分別設(shè)置消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)時(shí)，消火栓系統(tǒng)消防水箱(或氣壓給水設(shè)備)儲(chǔ)水量不應(yīng)小于900L，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)消防水箱(或氣壓給水設(shè)備)儲(chǔ)水量不應(yīng)小于 600 L;當(dāng)消火栓和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)合并時(shí)，消防水箱(或氣壓給水設(shè)備)儲(chǔ)水量不應(yīng)小于 1 500 L[4]。

3 最不利點(diǎn)消火栓口壓力的計(jì)算

對(duì)多層建筑消防水箱的設(shè)置高度《建規(guī)》中 8.4.4條規(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(包括氣壓水罐、水塔)……重力自流的消防水箱應(yīng)設(shè)置在建筑的最高部位”。在條文說明里還要求設(shè)置高度“能滿足最不利點(diǎn)消火栓栓口靜壓的要求”。但對(duì)最不利點(diǎn)消火栓栓口靜壓的要求無明確數(shù)據(jù)規(guī)定。

高層建筑消防水箱的設(shè)置高度根據(jù)《高規(guī)》第 7.4.7條規(guī)定:“采用高壓給水系統(tǒng)時(shí)，可不設(shè)高位消防水箱。當(dāng)采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)設(shè)高位消防水箱”，7.4.7.2條同時(shí)規(guī)定:“高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)保證最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力。當(dāng)建筑高度不超過 100m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.07MPa;當(dāng)建筑高度超過100m時(shí)，高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15 MPa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時(shí)，應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施”。按此規(guī)定高層建筑消防水箱的設(shè)置高度很明確應(yīng)按“保證最不利點(diǎn)消火栓處靜水壓力”執(zhí)行，而且規(guī)定了具體的數(shù)據(jù)。但實(shí)際計(jì)算過程中常常有人把消火栓口的靜壓和動(dòng)壓混淆起來，靜壓是指消火栓內(nèi)水處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的壓力，而動(dòng)壓是指消火栓內(nèi)水流在外泄時(shí)該處的壓力。如果把此處規(guī)范條文里規(guī)定的靜壓理解成動(dòng)壓，按算出的結(jié)果就會(huì)成:消火栓栓口壓力為0.07MPa時(shí)，對(duì)應(yīng)消火栓充實(shí)水柱長度為3.76m，消火栓流量僅為2.72 L/s;當(dāng)消火栓栓口壓力為0.15MPa時(shí)，對(duì)應(yīng)充實(shí)水柱長度為9.11m，消火栓流量為4.38 L/s。得出的結(jié)論是:《高規(guī)》的最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力0.07 MPa和0.15MPa均不能滿足消火栓充實(shí)水柱長度不大于 10m(或13m)，消火栓流量不大于 5 L/s的要求，按此結(jié)論高位消防水箱的設(shè)置高度要同時(shí)滿足消火栓充實(shí)水柱長度和最小流量要求，最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于 0.19MPa[4]。水箱設(shè)置如此之高，在實(shí)際工程中難以做到，因?yàn)楦呶幌浪湓O(shè)置高度除應(yīng)考慮保證最不利點(diǎn)消火栓水槍的充實(shí)水柱長度外，還受到建筑物本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的限制，不可能“有求必應(yīng)”，無限制地增高。即使置之于電梯機(jī)房上面，最不利點(diǎn)消火栓處的靜水壓力一般也只有 7m水柱左右，從而不能滿足最不利點(diǎn)消火栓水壓要求。而產(chǎn)生這種錯(cuò)誤概念的原因是:兩規(guī)范中對(duì)最不利點(diǎn)消火栓栓口的靜水壓力術(shù)語沒有定義。

建筑消防水箱側(cè)重于保證火災(zāi)前10min的消防用水壓力，一般為沒有受過專業(yè)訓(xùn)練的非消防人員使用，如果出水壓力過大，水槍將難以架穩(wěn);而水槍充實(shí)水柱長度主要考慮火災(zāi)發(fā)生，消防水泵啟動(dòng)加壓后，水槍射水達(dá)到室內(nèi)最高著火點(diǎn)的水柱滅火有效長度。側(cè)重于火災(zāi) 10min后消防隊(duì)員到場(chǎng)使用，快速有效控制、撲滅火災(zāi)，因此按靜壓確定水箱的設(shè)置高度比按動(dòng)壓確定更準(zhǔn)確，更符合實(shí)際，并易于執(zhí)行。

4 消防水泵的增壓穩(wěn)壓

多層民用建筑消防水箱儲(chǔ)水10min供水撲救初期火災(zāi)是十分必要的，但對(duì)僅僅為了撲救初期火災(zāi)而由于水箱高度不能滿足最不利點(diǎn)消火栓所需水壓，就設(shè)置消防主泵，增添了設(shè)備費(fèi)用和管理難度，要求顯然有些過高。況且，在工程設(shè)計(jì)中，常常碰到多層建筑底層是商鋪，上層是住宅。

而高層建筑消防系統(tǒng)采用的水泵根據(jù)作用分實(shí)質(zhì)有兩類:一類是在未發(fā)生火災(zāi)時(shí)用于維持管網(wǎng)壓力的增壓設(shè)施習(xí)慣稱為穩(wěn)壓泵;一類是火災(zāi)初期消防主泵啟動(dòng)前，用于滿足消火栓和噴頭出水水壓水量的增壓設(shè)施習(xí)慣稱此時(shí)的增壓設(shè)施為增壓泵，《高規(guī)》中的規(guī)范條文對(duì)此未予明確區(qū)分，而實(shí)際上增壓泵和穩(wěn)壓泵在作用和功能上有所區(qū)別，其流量值也不相同。《高規(guī)》第 7.4.8.1條:“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”，是針對(duì)穩(wěn)壓泵而言，《高規(guī)》第7.4.8.2條:“氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容量宜為450 L”，是針對(duì)增壓泵而言，在實(shí)際工程中這兩種增壓方式在流量和揚(yáng)程的選擇上是有區(qū)別的，如:某高層辦公樓，地下1層，地上20層，地下1層消防貯水池最低水面標(biāo)高-4.50m，20層地面標(biāo)高 73.00m，屋面標(biāo)高76.30m，屋頂消防水箱最低水面標(biāo)高 80.50m。按規(guī)范要求，應(yīng)設(shè)消防增壓設(shè)施(按設(shè)于地下1層考慮)，如按增壓泵+氣壓罐(隔膜式)的方式選擇，增壓泵揚(yáng)程Hp′≥1.34MPa;增壓泵流量q＞6.0 L/s。而按穩(wěn)壓泵+氣壓罐(隔膜式)的方式選擇穩(wěn)壓泵揚(yáng)程Hp′≥1.15MPa;q≤5 L/s，這兩種方式中，增壓泵+氣壓罐(隔膜式)方式，無論平時(shí)還是火災(zāi)初期，都能滿足消防水壓水量要求，是較完備的增壓穩(wěn)壓方式;但是所需氣壓罐容積較大，增壓泵揚(yáng)程較高，致使整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)壓力升高，在系統(tǒng)分區(qū)和減壓方面帶來麻煩，工程造價(jià)較大。第 2種穩(wěn)壓方式，平時(shí)能維持管網(wǎng)的消防水壓，所需氣壓罐容積較小，能有效緩解穩(wěn)壓泵啟停頻繁，管網(wǎng)系統(tǒng)壓力不致過高，設(shè)計(jì)計(jì)算簡單;唯一不足的是在火災(zāi)初期僅滿足短時(shí)間的水壓水量要求，不過現(xiàn)在的消防主泵絕大多數(shù)能在10 s左右啟動(dòng)[5]，具體選擇時(shí)應(yīng)注意這兩種增壓方式的區(qū)別。

5 結(jié)論與建議

1)多層建筑和高層建筑消火栓給水系統(tǒng)采用的給水方式大多是水泵 +水箱的臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。多層建筑規(guī)范應(yīng)明確水箱給水方式的設(shè)置范圍。2)多層建筑消防水箱的主要作用是提供火警發(fā)生后所需提供的初期消防用水量，容積按10m in消防用水量確定。高層建筑消防水箱的主要作用是提供準(zhǔn)工作狀態(tài)和火災(zāi)初期消防系統(tǒng)所需的水壓，容積從實(shí)際滅火需要出發(fā)，可適當(dāng)取小。消防水泵發(fā)揮主要作用。3)水箱的設(shè)置高度應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓口靜水壓力的要求。不能把靜壓理解成動(dòng)壓。規(guī)范對(duì)最不利點(diǎn)消火栓口靜水壓力的術(shù)語應(yīng)予明確規(guī)定。4)消防水箱設(shè)置高度滿足不了最不利點(diǎn)消火栓口靜水壓力的要求，應(yīng)設(shè)消防水泵，多層建筑可采用設(shè)管道增壓泵的方式，只考慮增壓作用;而高層建筑的消防水泵應(yīng)考慮增壓和穩(wěn)壓兩方面的要求。

[1] GB 50016-2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2] GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版) [S].

[3] 王增長.建筑給水排水工程[M].第 5版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[4] 劉德明.高位消防水箱儲(chǔ)水量和設(shè)置高度探討[J].給水排水，2009，35(2):124-126.

[5] 姚必緯.高層建筑消防系統(tǒng)增壓穩(wěn)壓設(shè)計(jì)[J].礦冶，2007，16(4):79-80.