中美消火栓系统差异浅析

段向攀

(中交第二航务工程勘察设计院有限公司, 湖北武汉 430000)

近年来，随着经济的发展和投资环境的改变，我国许多工程企业开始走向国际市场，工程设计人员在做国外工程时遇到许多规范的冲突。而由于美国规范具有完整性和广泛性，得到了许多国家的认可，本文分析了中美两国消火栓系统标准的差异，希望为国际工程设计人员带来参考意见。

1 消防用水量

美国保险服务公司(ISO)是为保险公司提供从条款到费率多方面服务的公司，其制定的建筑物消防用水量计算方法在美国已经得到了广泛地认可。对于无喷淋系统的建筑物，ISO计算消防用水量的公式如下：

NFFi=(Ci)(Oi)(X+P)i

式中：NFFi表示消防用水量，Ci表示建筑物结构影响系数，Oi表示建筑物危险等级影响系数，X表示建筑物所处环境的影响系数，P表示建筑物之间相互连接的影响系数。

例如某栋六层综合办公楼：单层面积为1 200m2，单层高度4m，耐火等级为二级，火灾危险等级为中危险级Ⅱ级，内设有送回风管的集中空气调节系统。根据我国GB50016-2014《建筑设计防火规范》，需同时设置消火栓灭火系统与自动喷水灭火系统，自动喷水用水量为21.3L/s，室外消火栓用水量为30L/s，室内消火栓用水量为15L/s，则总的消防用水量为66.3L/s。根据ISO计算消防用水量的方法，如果办公楼中不设自动喷水灭火系统，则NFFi=116.2×1.85×1=99L/s。ISO计算消防用水量方法时同时指出：对于设有自动喷水灭火系统的建筑物，参考NFPA规范的相关规定。根据NFPA1的规定：此办公楼的消防用水量为189.25L/s，如果办公楼设置了自动喷水灭火系统，消防用水量可以减少75 %，但同时不低于63.1L/s，则总的消防用水量为63.1L/s。

2 消火栓系统类型与等级

2.1 消火栓系统类型

室外消火栓系统：美国的室外消火栓均为地上式，分为干式和湿式。干式消火栓是美国最常用的室外消火栓，湿式消火栓适用于不存在冰冻气候的地方。干式消火栓的筒体与连接管之间设有控制阀，且控制阀位于冰冻线之下，消火栓筒体下部、控制阀上部设有泄水口。我国的室外消火栓分为地上式和地下式，而GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》规定，室外消火栓宜采用地上式消火栓。我国寒冷地区的室外地上式消火栓一般为干式，内部设有自动泄水装置，当内置出水阀关闭时自动放空筒体内的积水，且安装时应使泄水口位于冰冻线之下。

室内消火栓系统：NFPA14将室内给水系统分为5种形式。

(1)自动干式系统。管道中平时不充水，充满有压空气(或氮气)，当消火栓开启后，系统排气、充水、灭火。系统的供水设施应能满足消防用水量的需求。

(2)自动湿式系统。管道中平时充满有压水，系统的供水设施应能满足消防用水量的需求。

(3)半自动干式系统。管道平时不充水，但是系统包括一个类似雨淋阀的设备，当位于消火栓处的远程控制装置动作时，此设备打开使管道充水，同时此设备可以手动打开或者用水力方法打开。系统的供水设施应能满足消防用水量的需求。

(4)手动干式系统。管道平时不充水，运行时需要消防车向系统供水。

(5)手动湿式系统。管道连接有一个小的供水设施上或者连接到自动喷水系统上，以维持管道的水压，运行时需要消防车向系统供水。

国标中规定的室内消火栓系统一般对应于NFPA中的自动湿式系统，同时GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》允许部分室内温度低于4 ℃或高于70 ℃的地方采用干式系统，干式系统要求在进水管上设置快速启闭装置，在管道最高处设置自动排气阀，且应设置消防车供水接口。

2.2 室内消火栓系统等级

NFPA将室内消火栓系统分为三个等级：

Ⅰ级系统：仅设置65mm的消火栓，无消防水带(图1)。仅供消防部门和训练过操作大流量水枪的人员使用。

图1 Ⅰ级消火栓系统

Ⅱ级系统：设有40mm的消火栓，有消防水带。水带长度不超过30.48m,水流射程不超过9.144m。在轻危险等级区域可用25.4mm的消防卷盘代替40mm的消火栓。供建筑物内部人员或消防部门在火灾初期使用。

Ⅲ级系统：同时具有Ⅰ级系统和Ⅱ级系统的特征，设有40mm和65mm的消火栓，在轻危险等级区域可用25.4mm的消防卷盘代替40mm的消火栓。有自动喷水系统的场所可以取消40mm的消火栓(图2)。系统中的40mm消火栓供建筑物内部人员使用， 65mm消火栓供消防部门和训练过操作大流量水枪的人员使用。

图2 Ⅲ级消火栓系统

国标中所指的室内消火栓一般为DN65的消火栓，配有消防水带，由于水枪流量不大，消防部门和建筑物内部人员都可以使用。GB50016-2014《建筑设计防火规范》中规定的消防卷盘是消火栓给水系统的重要辅助设备，其消火栓口径一般为25mm或32mm，仅供建筑物内部人员使用。

3 室内消火栓设置位置

对于建筑物内部消火栓的位置，国标要求室内消火栓布置在楼梯间、休息平台等明显易于取用的地方，且不同层设置的消火栓，平面位置相同。而NFPA的规定比国标的规定要具体。

Ⅰ级系统：在楼梯间的每个中间休息平台处；建筑物内部水平出口两侧(图3)；商场的出口通道处(图3)；通向屋顶的楼梯的最高平台处；当没有通向屋顶的楼梯，且屋顶坡度小于1/4时，在屋顶处；在水压最不利点设置试验用消火栓；对于没设自动喷水系统的区域，如果其最远处距出口(设有或者靠近消火栓)超过45.7m，应该增设消火栓；对于设有自动喷水系统的区域，如果其最远处距出口(设有或者靠近消火栓)超过61m，应该增设消火栓。

图3 水平出口处的消火栓

图4 商场出口通道处的消火栓

Ⅱ级系统：消火栓为40mm，设置消火栓时，对于40mm的软管，应使建筑物每层的所有区域在消火栓39.7m之内； 40mm的软管，应使建筑物每层的所有区域在消火栓36.6m之内。

Ⅲ级系统：应综合考虑Ⅰ级系统和Ⅱ级系统消火栓的设置。

同时NFPA规定每个楼梯间应设消防竖管。

4 室内消火栓压力要求

NFPA规定消火栓系统中任意一点的压力在任何时间不能超过2.4MPa。对于65mm消火栓，最不利点栓口的出水压力不小于0.69MPa，任意栓口的静水压力超过1.21MPa时，应设减压设施；对于40mm消火栓，最不利点栓口的出水压力不小于0.45MPa，任意栓口的静水压力超过0.69MPa时，应设减压设施。

国标规定消火栓栓口出水压力大于0.7MPa时，必须设减压设施；消火栓栓口静水压力大于1.0MPa时，应采用分区给水系统。

对于消火栓出口压力的规定，NFPA比国标要高出许多，这与各国消防队员的装备配置、训练是分不开的，设计人员在国际工程中要根据不同国家的具体情况选择合适的参数。

5 室内消火栓流量要求

Ⅰ级和Ⅲ级系统：最不利竖管最小流量为31.55L/s，设计时应保证其最不利处两个消火栓的流量均不小于15.77L/s，其它竖管最小流量均为15.77L/s，设计时应保证这些竖管最不利处消火栓的流量均不小于15.77L/s。当不设置自动喷水系统时，总的流量不能超过78.85L/s，当设置自动喷水系统时，总的流量不能超过63.08L/s。

Ⅱ级系统：每根竖管的设计都按最不利消火栓流量达到6.32L/s，给水总管仍按6.32L/s的流量去设计。

国标规定建筑物室内消火栓用水量为5～40L/s，每根消防竖管最小流量为5～20L/s。

6 工程实例

印尼某工程输送水泥转运站的消火栓设计，标书要求采用NFPA规范，笔者分别采用国标和NFPA规范设计作对比。

此转运站共三层，长、宽、高分别为18.88m、17.44m、16.55m。国标要求室内消火栓用水量为10L/s，室外消防用水量为为15L/s，总消防用水量为25L/s。三层消火栓平面布置见图5，设计中按照栓口动压0.35MPa计算，进水管管径选为DN100，进水管压力要求为0.60MPa。按NFPA要求，转运站需设置Ⅰ级系统，三层消火栓布置见图6，则室内消火栓用水量为47.3L/s，室外消防用水量为31.5L/s，总消防用水量为78.8L/s。进水管管径选为DN150，进水管压力要求为0.95MPa。

图5 按国标布置消火栓

图6 按NFPA布置消火栓

7 结束语

通过中美两国对消火栓系统设计规范的对比可知：美国的消防系统发展较早，对系统的设计规定较为详细，对消防用水量、消火栓布置地点、消火栓压力和消火栓流量等要求，NFPA比国标制定的标准要高出许多，在国际工程中对消火栓系统不同设计参数的选择要根据不同国家的国情具体而定。本文通过中美标准的对比，希望可以为设计人员在国际工程消防系统的设计中提供参考意见。