高層民用建筑室內消火栓系統水壓控制

李瑞峰

南陽市公安消防支隊防火監督處驗收科，河南 南陽 473000

1 概述

室內消火栓給水系統，是高層民用建筑（以下簡稱高層建筑）最基本的滅火設備，也是高層建筑火災發展到猛烈燃燒階段時唯一還能高效運行的滅火設施。一個能夠長期可靠運行，并在火災發生時有效工作的室內消火栓系統，對高層建筑的消防安全至關重要。室內消火栓系統長期可靠運行和在火災時有效工作的基礎，是合理的設計。這個設計的核心就是水壓控制。系統水壓過高，容易導致管道滲水、消火栓操作困難等問題，影響系統的運行和使用；系統壓力過低，則會直接影響其滅火能力。因此，在設計室內消火栓系統時必須合理控制系統水壓。

2 高層建筑室內消火栓系統水壓控制參數

高層建筑室內消火栓系統設計中，需要嚴格控制的水壓參數有：

2.1 保證消火栓的水槍充實水柱滿足現行《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045—95（以下簡稱高規）水力計算要求，同時保證消火栓栓口的出水壓力不大于0.50MPa。

2.2 保證最不利點消火栓靜水壓力不低于0.07MPa，同時保證所有消火栓栓口的靜水壓力不大于1.00MPa（無特別說明時，本文所稱建筑為建筑高度不超過100m、設置臨時高壓給水系統的民用建筑；所引用參數，為相關國家規范對此類建筑要求）。

3 最不利點消火栓最小靜水壓力的保證

高規要求，高層建筑室內消火栓系統最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07MPa。這一壓力是保證消火栓有效撲救初起火災需要的最低壓力。目前，采用臨時高壓給水系統的民用建筑，多采用設置高位消防水箱和氣壓給水設施的辦法來保證平時管網壓力。這種設計比較成熟，也有相關標準設計可供設計人員和消防部門參考。

4 消火栓栓口的靜水壓力最大值的控制

消火栓栓口的靜水壓力過大，可能導致室內消火栓閥體、閥蓋滲漏甚至破裂。因此，高規要求，消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00MPa時，應采用分區給水系統。

在平時，不采取分區給水系統的建筑，室內消火栓栓口最大靜水壓力值出現在栓口標高最低的消火栓處。設置高位消防水箱和氣壓給水設施的系統，消火栓栓口靜水壓力為：

由圖3可知，超聲時間在1-3min的時候，隨著超聲時間的增加，枸杞多糖的提取率逐漸增大，但超聲時間超過3min時，枸杞多糖的提取率明顯下降，可能是因為時間過長，破壞了多糖結構，故選擇超聲時間3min為最佳超聲時間。

式中p—消火栓栓口靜水壓力（MPa）；

p0—氣壓給水設施氣壓，僅設置高位消防水箱而沒有氣壓給水設施的系統，取0（MPa）；

ρ—水的密度，1.0×103kg/m3；

g—重力加速度，取10m/s2；

h—氣壓給水設施液面與消火栓栓口之間的高差，僅設置高位消防水箱而沒有氣壓給水設施的系統，為消防水箱液面與消火栓栓口之間的高差（m）。

為計算方便，p0可取管網內任意點壓力值，同時h取該點液面與消火栓栓口之間的高差。

p0取最不利點消火栓處壓力時，消火栓栓口的最大靜水壓力為：

式中p—消火栓栓口的最大靜水壓力（MPa）；

p0—平時系統最不利點消火栓處最大靜水壓力，取0.15MPa。這個壓力，是最不利點消火栓靜水壓力最小規定值（0.07MPa）、氣壓水罐的緩沖水容積壓差（0.02～0.03 MPa）和穩壓水容積壓差（0.05～0.06 MPa）三者之和（兩個范圍值均取中間值）[1]。

因此，要使系統最不利點消火栓靜水壓力在不低于0.07MPa的同時，保證所有消火栓栓口的靜水壓力不大于1.00MPa，必須保證：系統最不利點消火栓與標高最低的消火栓之間高差不大于85m；各層消火栓栓口離地面高度相同時，安裝消防栓的最底層地面與最高層地面之間標高差不超過85m。僅設置一層地下室的高層建筑，建筑高度小于85m的，室內消火栓系統一般可以不采取分區給水系統；建筑高度超過85m的，室內消火栓系統應該采取分區給水系統。

分區給水系統豎向分區的劃分，需要將不同豎向分區的室內消火栓給水管網分隔，使其相互獨立。有條件的，應將不同豎向分區分設為兩個相互獨立的系統。如：低區室內消火栓系統直接使用市政給水管網供水，設置獨立的高壓室內消火栓給水系統。這是最可行、也是最經濟的分區辦法。城市配水管網的供水水壓在用戶接管點處服務水頭一般不低于28m，[2]這一水壓，在扣除水頭損失之后，一般能夠滿足標高在15m以下的消火栓對水壓的要求。這樣的低區高壓消火栓系統，加上一個向標高在15m至100m之間的消火栓供水的高區臨時高壓消火栓系統（最不利點消火栓與標高最低的消火栓之間高差不大于85m），可以滿足建筑高度在100m以下的高層建筑對消火栓系統的要求。

在市政給水管網不能滿足消防用水水量、水壓要求的地方，將不同豎向分區的室內消火栓給水管網分為互相獨立的系統很不經濟。考慮到系統造價，共用部分設備、同時將系統分隔為兩個消防用水互不連通的分區也是一個可行的方法。

僅考慮平時靜壓時，可以直接共用的設備有：

4.1 消防水泵。平時，消防水泵所充的水壓力低于室內消火栓管網的壓力，且與管網之間設置的是只允許水流自消防水泵流向管網方向的止回閥。消防水泵與系統管網之間的水不連通。不同豎向分區即使共用消防水泵，它們之間的水也不會通過消防水泵連通起來，分區之間的水的靜壓也不會相互傳遞。因此不同分區可以共用消防水泵。但不同分區的管網必須在消防水泵與管網之間的止回閥前（沿水流方向）分開，即不同分區與消防水泵之間應有各自獨立的止回閥。

火災時，消防水泵啟動之后，會對管網繼續加壓，可能導致非工作室內消火栓栓口靜水壓力增大。因此，在多個豎向分區共用消防水泵時，應采取措施，保證發生火災時由消防水泵供給的消防用水不進入非工作豎向分區。向多個豎向分區供水的消防水泵，水流在進入低區時必須采取減壓措施。

不能共用的設備有：

4.2 氣壓設備；氣壓設施在正常工作狀態下，其內部的水壓高于消火栓管網中的水壓，其穩壓水可以通過止回閥與消火栓管網連通，并向消火栓管網傳遞壓力。低區消火栓系統如果共用高區的氣壓設施，就會與高區系統形成一個連通器，達不到豎向分區的目的。低區在在市政給水管網不能滿足消防用水水量、水壓要求時，必須設置獨立的分區消防水箱和氣壓裝置。該分區消防水箱和氣壓裝置，可以設在裙房的頂部或設備用房內。

4.3 水泵接合器。水泵接合器在工作狀態下，作用和氣壓設備類似，都是一個高壓水源，不應當共用；高規也明確要求不同分區應分別設置水泵接合器。

需要指出的是，將兩個豎向分區的管道通過減壓孔板、節流管或比例減壓閥等減壓設施直接連通的做法，均無法滿足高規對系統水壓的要求。減壓孔板、節流管是增加局部水頭損失的裝置，不能減小裝置后（沿水流方向）的消火栓系統靜壓，比例減壓閥雖然能夠減小裝置后（沿水流方向）的消火栓系統靜壓，但受結構限制，無法保證低區消防用水量。

5 消火栓栓口出水壓力最小值的保證

高規要求，消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且不應小于10m。水力計算的要求是，消防水槍充實水柱應能夠到達室內頂板最高點。具體來說，是要求水槍噴嘴高度為1.1m（《建筑設計防火規范》GB50016-2006設計說明采用的水槍噴嘴高度為1米），水槍上傾角為45度、最大不超過60度時，水槍充實水柱能夠到達出水消火栓所在樓層頂板。使用高規說明采用的計算公式計算，層高不超過9.7m的建筑對充實水柱的要求不超過10米。而一般高層建筑層高不會超過9.7m；中庭屋頂距人員可到達的、與中庭回廊相連的最高樓層的地面之間的高差一般也不超過9.7m，一些建筑的門廳靜高可能超過這一高度，但這些門廳一般位于建筑底部，也就是消火栓系統水壓較大處。綜合考慮以上因素，室內消火栓系統最不利點消火栓的水槍充實水柱只要達到10m，就可以滿足一般高層建筑要求。

6 消火栓栓口出水壓力最大值的控制

高規要求，消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時，應采取減壓措施。目前，常用的減壓措施主要是采用減壓消火栓，這一技術比較成熟，這里不再贅述。

需要指出的是，在布置室內消火栓時，不能簡單使用增大水槍充實水柱的辦法來擴大水槍控制范圍。對住宅等房間組合、或者走道設置比較復雜的建筑，只有在水帶能夠鋪設到可供水槍進入房間、并且到達其內部能看清內部環境的位置，水槍才有能有效控制該房間。如水帶不能進入房間內，水槍的充實水柱無論多長，都會存在控制盲區。

[1]98S205，消防增壓穩壓設備選用與安裝（隔膜式氣壓罐）[S]

[2]GB50282-98， 城市給水工程規劃規范 [S]