設置消火栓系統的若干問題探析

摘要：文章首先明確了消火栓系統設計的復雜性和重要性，只有依據科學的標準進行設計，才有可能是消火栓系統發揮其功能。再進一步對消火栓系統中各個有機組成部分如何合理設計配合直觀圖表進行了仔細分析。

關鍵詞：消火栓；構成系統；設置

1消火栓布置密度要求

《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045）95，以下簡稱《高規》）7.4.2條要求：“消防豎管的布置，應保證同層相鄰兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達被保護范圍內的任何部位。”

（1）筆者認為上述說法不夠嚴謹，因為現代大型建筑在同一層可能會有2個或2個以上的防火分區，分區間有時用防火卷簾或防火門分隔，容易產生跨分區保護的不合理現象，因此《高規》應強調在同層及同一防火分區內的消火栓布置滿足上述要求，并強調這相鄰的2個消火栓必須接自不同立管。如被保護范圍內的部位受接自同一消防立管的2個消火栓保護，該立管檢修時，被保護部位將會失去消火栓的保護，顯然不符合規范或實際消防安全要求。

（2）把“保證同層相鄰兩個消火栓的水槍”作為強制性條文要求明顯偏高，如高層住宅頂兩層的躍層部分、住宅樓底部小隔間2層商鋪等通過內樓梯到達的上層。筆者認為：通過內樓梯到達的上層面積不大時，只要下層的消火栓布置確保有2個消火栓的水槍保護上層的任何部位就能滿足實際消防要求，在這種情況下即使上層有消火栓，由于離火場過近，上層失火時也不會去使用它；上層的面積較大時，下層的消火栓布置不能確保有2個消火栓的水槍保護上層的任何部位，上層必須增設消火栓，應設置在使用方便的內樓梯出口處。綜上，筆者建議本條改為：“消防豎管的布置，應保證同層同一防火分區相鄰兩個接自不同立管的消火栓水槍的充實水柱同時到達被保護范圍內的任何部位”；如本條仍為強條，對通過內樓梯到達的上層部分消火栓布置應有區別對待（不強調同層）的說明。

2連成環狀豎管引出的枝管上設置消火栓數量的規定

在設計中經常會遇到在某一建筑層上，要求設置的消火栓數量多于通過該層的消防豎管數，如裙房層（高度不超過24m），這些消火栓是否可由豎管接出的枝管接入？如何控制由一根豎管上接出的消火栓數量？《高規》或《建筑設計防火規范》都無明確規定。筆者認為一根消防豎管接出的消火栓數在每層不宜超過2個（在高層應嚴格遵守），并為安全起見，這兩個消火栓不應該保護同一部位，應分別保護不同防火分區或同一防火分區的不同部位（在高層部分應嚴格遵守，裙房部分可放寬，見圖1），否則與雙閥雙出口消火栓區別不大；如由于受建筑平面布置所限而必須在某建筑平面布置的消火栓數量超過立管數3個及以上時（在高層建筑的裙房較常見），應設連接管與2根環狀立管連成環狀（見圖2）。

圖1消防豎管為相鄰防火分區服務時安裝示意

圖2 消火栓從消防豎管接出超過2個時安裝示意

3高層建筑塔式住宅雙閥雙出口消火栓設置

《高規》7.4.2條規定：十八層及十八層以下，每層不超過8戶，建筑面積不超過650m2的塔式住宅，當設置兩根消防豎管有困難時，可設一根豎管，但必須采用雙閥雙出口型消火栓。《高規》條文說明對此作了解釋。筆者認為首先規范條文與其說明并不完全吻合，18層建筑并不能說明其建筑高度<50m，實際建筑一般層高在2.9～3m，并且有可能采用18躍19層，因此一般18層的高層住宅樓高>50m，此時即使是普通住宅，其消防用水量根據《高規》7.2.2條要求為20L/s，并非條文所說的10L/s。其次，設2條消防豎管并不難處理，難的是從每根豎管各接出1個消火栓箱并保證距離要求。因此，筆者建議：在18層及以下的塔式住宅當建筑布置使分設2個消火栓箱有困難時，應優先考慮設2根消防豎管，并且從每根消防豎管各接出1個消火栓閥體組成的雙栓消火栓（見圖3），筆者稱之為雙豎管雙栓消火栓，這樣不僅使《高規》7.4.2條與其條文說明相吻合，并且在實際使用中，當一根豎管檢修時，建筑物仍受1個消火栓保護，做到了環狀供水。香港地區普遍采用這一做法。即使在19及以上層的住宅公共部位有時也會無法找到布置2個消火栓的合適位置，即使勉強布置，距離也很近。筆者認為距離在2m內時，可以考慮按圖3布置，尤其在設計消防電梯前室專用消火栓時更有充足的理由。

圖3雙豎管雙栓消火栓安裝示意

4消火栓系統分區的設計原則

《高規》7.4.6.5條規定：“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00MPa時，應采取分區給水系統。”筆者認為：“靜水壓”是指系統在沒有工作但又處于準備工作狀態下的壓力，與水箱重力供水還是水泵加壓供水無關。消火栓系統的高位水箱設置高度不能滿足最不利點消火栓靜水壓力要求時（建筑不超過100m時，為0.07MPa，超過100m時，為0.15MPa），需要設計增壓水泵或氣壓水罐，根據圖集98S205，此時系統穩壓壓力會使最不利栓口壓力在0.26MPa以上，系統靜水壓也會相應提高。

筆者曾設計的某工程：一個消火栓系統的最高栓口（最不利）與最低栓口（最有利）的高度差為0.9MPa，屋頂水箱原計劃設置在電梯機房頂，設置高度能保證最高栓口靜水壓力為0.07MPa，系統最有利栓口靜水壓力為0.97MPa，根據《高規》7.4.6.5條規定，系統不分區，主泵啟動后最有利栓口工作壓力約為1.25MPa<1.6MPa，消火栓系統沒有超壓。但在初步設計批復過程中，航空管理部門出于航道安全對限高作了要求，導致電梯機房頂不能設置屋頂水箱，只能設置在主樓屋頂，最高栓口的靜水壓力<0.07MPa，因此在屋頂設置氣壓水罐增壓設備，型號ZW（L）IX7，P1=0.1MPa、P2=0.23MPa、PS1=0.26MPa、PS2=0.31MPa，系統最有利靜水壓力相應為1.16～1.21MPa，根據《高規》7.4.6.5條規定，系統需要分成2個區。筆者認為沒有必要：①系統的管路和主泵的設計與原設計沒有區別，啟動后最有利栓口的工作壓力仍約為1.25MPa<1.6MPa；②穩壓狀態下，最有利栓口的靜水壓為1.16～1.21MPa，與工作壓力相近，也<1.6MPa。

所以，《高規》7.4.6.5條規定僅適合高位水箱滿足靜水壓要求時的情況，不適合設置增壓設備的情況，建議改為“最高與最低位置栓口的高程差大于90m時，應采取分區給水系統”。

5高位水箱增壓設施的設計

《高規》7.4.8.1條規定：增壓水泵的出水量，對消火栓給水系統不應大于5L/s；對自動噴水滅火系統不應大于1L/s。；7.4.8.2條規定：氣壓水罐的調節水容量宜為450L。這兩條是并列關系，但很多消防審圖人員、設計師把這兩條當作同時滿足的條件，把7.4.8.1條規定的增壓水泵理解成氣壓水罐的穩壓泵。筆者認為正確的理解應該是有下面兩種增壓設施：？直接采用水泵（如小流量切線泵）增壓，不設置氣壓水罐，為保證初期消防壓力和水量的要求，對消火栓系統采用1支水槍的水量即5L/s，對自動噴水滅火系統采用1只噴頭的水量即1L/s；？采用氣壓水罐加壓，對消火栓和自動噴水滅火合用系統而言，則應滿足在穩壓泵的啟閉期間確保氣壓水罐內始終有450L的消防水，穩壓泵的作用僅起保持消防系統的壓力和保證氣壓水罐內有450L初期消防用水的作用，其流量只要大于相對應的消防系統的滲漏量即可，1L/s已足夠，圖集04S204中穩壓泵流量用3m3/h就是這個道理；如果取5L/s，會因水泵啟閉的調節容積增加而加大氣壓水罐總容積，并使水泵的噪音影響更大。為了使管理方便、且不對頂層用戶有噪音及振動影響，建議上述兩種增壓設備盡量設置在地下室消防泵房。對消防要求較高的建筑，建議消火栓系統和自動噴水滅火系統的消防增壓設施分開設置，在氣壓水罐內水壓繼續降至啟泵壓力以下0.03MPa時啟動相應主泵，如果在1支水槍或1只噴頭工作時即能啟動主泵，穩壓泵流量必須小于1支水槍或1只噴頭的水量。

為了使規范更明晰，建議《高規》7.4.8條改為：“設有高位消防水箱的消防給水系統，其增壓設施應符合下面規定之一。”

6對圖集04S204穩壓型切線消防泵管路系統的看法

根據國標圖集04S204，水泵采用穩壓型切線消防泵時，其基本圖式見圖4，筆者認為有以下兩點值得商榷：

（1）消防水泵從室外市政給水管網直接吸水時，水泵出水口圖集選用了防水錘緩閉閥。筆者認為不妥，理由如下：消防水泵在定期巡檢時有大量的高壓回流水沖擊水泵進口端，進水管壓力會提高到與消防系統工作壓力一致，整個進水管路及倒流防止器、閘閥之類的附件必須達到與出水管一樣的承壓要求；如果這時水泵再次啟動，出水管壓力將瞬間達2倍水泵揚程，對系統帶來了因超壓引發的安全問題；如果吸水管與環狀室外消火栓相連且在市政進水口設置倒流防止器（一般如此），則對整個室外消火栓系統產生很大的破壞力。根據《建筑給水排水設計規范》（GB50015）2003）第3.4.8.4條，“要求削弱關閉水錘的部位，宜選用有速閉式止回閥或有阻尼裝置的緩閉式止回閥。”筆者建議采用快閉式止回閥，該閥結構是在快閉閥板前采用導流結構，停泵時，閥板同時關閉，依靠快閉閥板抵擋回流水柱，使其沒有沖擊位移，從而避免產生停泵水錘。

圖4 消防水泵管路系統基本圖式（圖集04S204）

（2）圖4云圈中管段檢修時，編號1的3個閥門同時關閉，其中的消防水泵同時失去作用，消防系統此時是沒有備用泵的，并在管段維修期間關閉該消防泵電源以防止誤操作，這樣在該管段維修使建筑物局部失去保護的同時，消防系統的整體安全系數也同時下降，筆者認為不合理。

為了克服上述缺陷，有必要作兩點修改（詳見圖5）：一是在兩臺消防泵間增加連接管，接連點必須在水泵出水管止回閥和檢修閥之間，連接管上的閥門2常開（只有在檢修消防泵及其附件時關閉）。當圖5云圈中管段檢修時，編號1的3個閥門同時關閉，由于中間連接管的作用，時的消防泵仍為1用1備，消防系統的整體安全系數沒有下降。二是為了使系統的檢修和泄水更方便，應增加一路泄水管接入消防水池。