关于高层民用建筑室内消火栓系统分区问题的探讨

刘俊巧

摘要：根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）规定，高层民用建筑在消火栓栓口的静水压力大于1.0MPa时，应采取分区给水系统。联系工程实例对消火栓系统分区进行探讨。

关键词：消火栓系统分区静水压力高位水箱

Abstract: According to the design of tall buildings, the fire code GB50045-95 (2005 Edition) provides high-level civil hydrostatic pressure in the mouth of a fire hydrant is greater than 1.0MPa, should be taken to the regional water supply system. Contact Projects to explore the fire hydrant system partition.

Keywords: fire hydrant system partition, hydrostatic pressure, high water tank.

中图分类号：TU976+.5 文献标识码：A文章编号：

根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第7.4.6.5条规定：消火栓栓口的静水压力不应大于1.0MPa，当大于1.0MPa时，应采取分区给水系统，消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，应采取减压措施。消火栓系统长期处于高静压状态，则会影响消火栓、阀门、仪表等的使用寿命，从而影响消火栓系统的安全。下面我们根据一个工程实例来对消火栓栓口的静水压力大于1.0MPa的室内给水系统分区问题进行探讨。

该项目包括3栋6层住宅、3栋9层住宅、1栋11层住宅、3栋18层高层住宅、4栋28层高层住宅、5栋33层高层住宅、沿街商业和会所、地下车库。该项目从一条市政路上引入一路DN200进水管，在各个单体低区系统引入管上设止回阀。在地下车库设置消防水泵房和消防水池，消防水池储存室内外消火栓用水和自动喷水灭火系统用水，水池有效容积不小于400立方米;消防泵房设有室外消防泵、室内消防泵及自动喷水泵。该项目共分为两个地块，小区主出入口北侧为b2地块，南侧为B1地块，B1地块包括多层住宅及18层和28层住宅，B2地块均为33层住宅。在最北侧的33层住宅上设高位消防水箱，消防水箱的有效容积为18m3，消防水箱的最高水位为106.350米，消防水池的最低水位为-5.5米。住宅层高为3米，也就是说住宅的三层及其以下的消火栓栓口的静水压力均超过1.0MPa。因此，该项目的室内消火栓系统按规范要求需分为高低两个区。

在设计初期，室内消火栓分区曾考虑两套方案。第一套方案，28层和33层住宅的3层及其以下、18层及其以下的住宅及商业和地下车库为低区，28层和33层住宅的4层及其以上为高区。从消防泵房引出两组DN150消火栓干管，分别为高区和低区，低区消火栓干管经减压阀减压后在地下车库成环状供水，高区消火栓干管则在地下车库亦成环状供水。9层及11层住宅在单体引入管上设减压阀，阀后压力保证本单体最不利消火栓所需压力。此方案单从建筑群的层数来说，高低区划分合理，可减少减压稳压消火栓的数量。但地下车库高区消火栓环网管线太长，不太经济。第二套方案，33层住宅的3层及其以下、28层及其以下的住宅及商业和地下车库为低区，33层住宅的4层及其以上为高区。也就是说b1地块为低区，B2地块为部分低区和高区。9层、11层及18层住宅在单体引入管上设减压阀，阀后压力保证本单体最不利消火栓所需压力。此方案单从建筑群的层数来说，高低区划分似乎没第一套方案合理，但从整个项目的规划来说，不但有效的减少了减压稳压消火栓的数量，也使高区环网的管线大幅度的缩短。

火灾初期供水主要依靠屋顶高位消防水箱供水，在高位消防水箱的供水管道设计方案上，也曾考虑两套方案。第一套方案，高位消防水箱的室内消火栓供水管道为一条，直接接至高区管网上，低区初期供水依靠环网前端的减压阀减压后供水。第二套方案，在高位消防水箱上引出两条，一条供高区用水，直接接入本楼的高区环网上，即高区立管仅下至本楼33层顶板下高区消防环网处。另一条供低区用水，立管接入地下车库低区环网上，在接入前设减压阀，阀后压力为0.98MPa。28层住宅最不利消火栓标高为82.2米，0.98-0.822=0.158MPa，满足规范要求的0.07MPa静水压力。经直接供给低区室内消火栓系统在单体引入时设可调式减压阀，阀后压力保证本单体最不利消火栓所需压力。本项目采用第二套方案。

以上案例是按消火栓系统泵房加压来分析分区问题，下面我们根据屋顶消防水箱能否保证静水压力来分区。屋顶消防水箱分有增压稳压设备和无增压稳压设备两种情况。我们以如下一工程案例来解析。本工程为32层商住楼，一至二层为商场，每层层高4.5米；三层及其以上为住宅，层高3米；室内高差0.45米。电梯机房高度4米。屋顶水箱间地面标高103米。屋顶标高99米，32层地面标高96米。消防水池储存室内消火栓用水量和自动喷水灭火系统用水量，有效容积不小于580立方米。消防水池和消防水泵房设在室外。根据规范，室内消火栓用水量为40L/s,室外消火栓用水量为30 L/s，火灾延续时间3h。消防水箱基础高0.6米，高度2米，最低水位103.650米，最高水位105.350米。103.650-（96+1.1）=6.55米，无法满足《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第7.4.7.2条规定：高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa；当建筑高度超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增壓设施。本工程高位消防水箱最低水位至最不利点消火栓静水压力为0.0655MPa，故本工程高位消防水箱室内消火栓系统设一套增压稳压设备。因本工程自动喷水系统仅在商场设置，消防水箱设置高度满足最不利作用面积内喷头压力，消防水箱不需设置自动喷水灭火系统增压稳压设备。消防增压稳压初步选用上置式，即设在屋顶消防水箱间内。消防压力P1=H3+H4（H3为水龙带及消火栓本身的压力损失；H4为水枪喷射充实水柱长度所需压力），经计算P1=0.193MPa。选用ZW（L）-I-X-13，P1=0.22MPa。稳压泵启泵压力Ps1为0.35MPa,稳压泵停泵压力Ps2为0.4MPa。

就本工程而言，我们先讨论一下是否需要分区的问题。按高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第7.4.6.5条规定：消火栓栓口的静水压力不应大于1.0MPa，当大于1.0MPa时，应采取分区给水系统，消火栓栓口的出水压力大于0.5MPa时，应采取减压措施。在设计时，由于各位工程师考虑的角度不一样，也存在分歧。分歧的焦点也就是“静水压力”。一方认为增压稳压设备所提供的压力属于动压，不应属于“静水压力”范畴，那么本工程最不利点消火栓栓口静水压力不大于1.0MPa，不需要分区。另一方认为，增压稳压设备所提供的压力使消火栓系统长期处于稳压状态，那么相对于高位消防水箱而言的最不利点消火栓的栓口压力显然是大于1.0MPa。笔者姑且按第二种设计理论考虑本工程室内消火栓系统分区。一层消火栓栓口标高1.1米，静水压力为1.03+0.40-0.011=1.441MPa,理论上来讲室内消火栓系统可分为两个区，24层及其以下为低区，25层及其以上为高区。低区初期用水由消防水箱经减压阀减压后供给，高区初期用水由消防水箱直接供给。高低区分别设置三套水泵接合器。但是在实际工程中，一至二层商业部分的消火栓设置不如上层住宅集中，若与住宅统一分区，消火栓环网横干管位置影响住宅用户使用，一般难以实现。因此，本工程室内消火栓分为三个区则更为合理，一二层商业为低区，三至二十四层为中区，二十五层及其以上为高区。低区和中区的初期用水由消防水箱经减压阀减压后供给，高区初期用水由消防水箱直接供给。高中低区分别设置三套水泵接合器。

再者，我们就屋顶水箱无增压稳压设备而消火栓栓口的静水压力大于1.0MPa时来探讨室内消火栓系统分区问题。按上例，我们提高电梯机房层高或者提高水箱基础来达到规范要求的最不利消火栓口静水压力要求。假设电梯机房高度为5米，则屋顶水箱间地面标高104米。消防水箱基础高0.6米，高度2米，最低水位104.650米，最高水位106.350米。104.650-（96+1.1）=7.55米， 7.55>7,故室内消火栓系统可不设增压稳压设备。一层消火栓栓口标高1.1米，104.65-1.1=103.55米，则本工程室内消火栓系统分为两个区。一至二层商业为低区，三层及其以上为高区。低区初期用水由消防水箱经减压阀减压后供给，高区初期用水由消防水箱直接供给。高低区分别设置三套水泵接合器。

由此可见，在建筑高度接近于100米时，设增压稳压设备会增加室内消火栓系统的设计难度，一般建议尽量采取措施使消防水箱的高度设置尽量满足规范规定的消火栓栓口静水压力的要求。

随着国民经济的迅速发展，建筑规划的空间延展，高层民用建筑一幢幢拔地而起。对于高层建筑而言，消防立足于自救。合理对消火栓系统进行分区是对高层民用建筑进行合理的消防设计最关键的一部分。消火栓系统分区要考虑静水压力，动水压力，消火栓减压措施，项目整体规划等因素综合设计。

参考文献：

1、《建筑给水排水设计规范》ＧＢ５００１５-２００３（２０１０年版）

２、《高层民用建筑设计防火规范》ＧＢ５００４５-９５（２００５年版）

３、《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2009年版）