國家規范更新對消火栓給水設計的影響分析

胡明臻,韓增民,武永愛

(1.山東凱泰科技股份有限公司，山東 青島 266011；2.聊城市交大科技園實業有限公司，山東 聊城 252000；3.山東工業職業學院，山東 淄博 256414)

近年來,隨著經濟發展和社會進步,高層住宅建筑呈現出“愈來愈高”和“愈來愈密”的趨勢。為切實保障廣大人民群眾的生命財產安全,遵照國家有關基本建設方針和“預防為主、防消結合”的消防工作方針[1],中華人民共和國住房和城鄉建設部聯合有關部門適時對原有規范進行修訂或者推出全新規范。新舊規范的更新變化,勢必對工程設計工作產生一定的影響。筆者結合工作過程中的具體設計實例,對比分析消防相關規范更替對高層建筑消防給水設計的影響。

1 工程概況

已建工程設計實例a：某市A小區E08#住宅樓(以下簡稱“工程實例a”)；新建工程設計實例b：某市B小區12#住宅樓(以下簡稱“工程實例b”)。工程實例概況見表1。

表1 工程實例概況

2 建筑分類

自2005年以來,關于高層建筑的防火規范共有兩版。2015年5月1日以前消防設計依據《高層民用建筑設計防火規范(GB 50045—95)》[2](2005年版)(以下簡稱“高規”)。2015年5月1日以后消防設計依據《建筑設計防火規范(GB 50016—2014)》[3](以下簡稱“防火規”)。工程實例a施工圖審查完成時間為2012年12月,根據“高規”第3.0.1條,為二類高層居住建筑。工程實例b施工圖審查完成時間為2018年9月,根據“防火規”第5.1.1條,為二類高層住宅建筑,工程實例a、b火災危險性分類和建筑防火類別可以確定為同類。

3 建筑物消火栓設計用水量比較分析

由工程概況可知,兩個工程實例的室外消火栓給水系統設計用水量取值一樣,均為15 L/s。工程實例a的室內消火栓設計用水量為20 L/s,依據為“高規”第7.2.2條及消火栓給水系統的用水量表7.2.2[2]；工程實例b的室內消火栓設計用水量為10 L/s,依據為《消防給水及消火栓系統技術規范(GB 50974—2014)》(以下簡稱“消水規”)第3.5.2條及表3.5.2建筑物室內消火栓設計流量[1]。比較可知a、b工程室內消火栓設計用水量差別較大,分析其原因：高層建筑消火栓給水系統的設計用水量,應根據火災現場用水量統計資料和消防供水保障能力并結合國民經濟發展水平,經綜合考慮確定。受早期消防車供水能力和消防登高車最大工作高度的限制,消防救援設施協助供水能力有限,故工程實例b的室內消火栓設計用水量取值比工程實例a小。在同類高層建筑消防給水設計中,火災延續時間2.0 h的消防水池有效水容積減小了72 m3,消防水泵的配電負荷也有所減小,更好地實現了節地、節電。

4 室內消火栓的布置比較分析

依據“高規”第7.4.2條,消防豎管的布置,應保證同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱同時達到被保護范圍內的任何部位[2],工程實例a每個單元每層設置2個消火栓。依據“消水規”第7.4.6條,建筑高度小于或等于54 m且每單元設置一部疏散樓梯的住宅[1],室內消火栓的布置可采用1支消防水槍的1股充實水柱到達室內任何部位[1],工程實例b每個單元每層設置1個消火栓。對比發現,本類工程關于室內消火栓的布置條款變化很大。通過反復閱讀“消水規”并未找出變化原因。而“高規”條文說明關于消火栓的布置[2]分析中提到：一支水槍撲救初期火災的保證率約為40%,兩支水槍撲救初期火災的保證率約為65%。

高層民用建筑具有火勢蔓延快、疏散難度大、撲救困難、火災隱患多、事故后果嚴重等特點,必須設置有效的滅火系統。火災的發生具有時空的不確定性,任何人無法預測火災何時發生,也無法預測火災發生的部位。室內消火栓在平時維護和管理過程中難免出現疏漏,以致某個消火栓在火災發生時不能正常使用。假若此種情況發生在工程實例b中,那么該單元該樓層的火災將無法實施有效撲救；若發生在工程實例a中,那么該單元該樓層的火災撲救還有大約40%的保證率。合理布置室內消火栓是有效保證撲救初期火災的重要因素,對同類工程設計工作多次比較分析后,認為此類工程按照“同層相鄰兩個消火栓的水槍的充實水柱同時達到被保護范圍內的任何部位”進行設計更加安全。

5 對“消水規”第7.4.12.2款的建議

“消水規”第7.4.12.2款規定“高層建筑消火栓栓口動壓不應小于0.35 MPa,且消防水槍充實水柱應按13 m計算”[1]。根據以往多個工程設計實例計算,水槍的充實水柱取值13 m時,消火栓栓口壓力Hxh比此條款小很多；消火栓栓口動壓為0.35 MPa 時,消防水槍充實水柱遠大于13 m。下面就此問題依據《建筑給水排水工程》[4]第七版(以下簡稱“教材”)中消火栓栓口所需水壓計算公式：Hxh=Hq+hd+Hk和《給水排水設計手冊》[5]第2冊(以下簡稱“手冊”)中不同噴嘴口徑的壓力和流量表,對配置DN65消火栓，直徑65 mm長25 m水帶，19 mm噴嘴水槍的栓口壓力進行計算分析,見表2。

表2 消火栓栓口所需水壓計算

從表中可以看出,水槍的充實水柱Sk=13.0 m時,配襯膠水帶的栓口壓力Hxh=0.235 MPa,配麻質水帶的栓口壓力Hxh=0.256 MPa,麻質水帶的比阻在常用水帶中屬偏大者,設計者一般首選襯膠水帶。顯然配麻質水帶的消火栓栓口壓力計算值已比規范中要求的最低值0.35 MPa小很多。在設計中,滿足“消水規”對水槍的充實水柱要求下,栓口壓力按計算取值,能有效減小消防水泵揚程,降低供水管道工作壓力,節約建設成本。因此，建議本條款明確哪些影響因素致使栓口動壓不應小于0.35 MPa。

6 結 語

通過工程設計實例的對比分析,認為消防給水設計新規范有優點也有不足。規范中二類高層住宅建筑室內消火栓設計用水量取值變小,能滿足滅火要求,讓建筑更綠色節能；每個單元樓層消火栓的設置數量減少,在最不利情況下,難以實現初期火災的有效撲救；對于高層建筑消防水槍充實水柱應按13 m 計算,而消火栓栓口動壓不應小于0.35 MPa提出建議。