中美消火栓系統(tǒng)差異淺析

段向攀

(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司, 湖北武漢 430000)

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和投資環(huán)境的改變，我國許多工程企業(yè)開始走向國際市場，工程設(shè)計人員在做國外工程時遇到許多規(guī)范的沖突。而由于美國規(guī)范具有完整性和廣泛性，得到了許多國家的認(rèn)可，本文分析了中美兩國消火栓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的差異，希望為國際工程設(shè)計人員帶來參考意見。

1 消防用水量

美國保險服務(wù)公司(ISO)是為保險公司提供從條款到費率多方面服務(wù)的公司，其制定的建筑物消防用水量計算方法在美國已經(jīng)得到了廣泛地認(rèn)可。對于無噴淋系統(tǒng)的建筑物，ISO計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表示建筑物結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，Oi表示建筑物危險等級影響系數(shù)，X表示建筑物所處環(huán)境的影響系數(shù)，P表示建筑物之間相互連接的影響系數(shù)。

例如某棟六層綜合辦公樓：單層面積為1 200m2，單層高度4m，耐火等級為二級，火災(zāi)危險等級為中危險級Ⅱ級，內(nèi)設(shè)有送回風(fēng)管的集中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)我國GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，需同時設(shè)置消火栓滅火系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)，自動噴水用水量為21.3L/s，室外消火栓用水量為30L/s，室內(nèi)消火栓用水量為15L/s，則總的消防用水量為66.3L/s。根據(jù)ISO計算消防用水量的方法，如果辦公樓中不設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)，則NFFi=116.2×1.85×1=99L/s。ISO計算消防用水量方法時同時指出：對于設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)的建筑物，參考NFPA規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)NFPA1的規(guī)定：此辦公樓的消防用水量為189.25L/s，如果辦公樓設(shè)置了自動噴水滅火系統(tǒng)，消防用水量可以減少75 %，但同時不低于63.1L/s，則總的消防用水量為63.1L/s。

2 消火栓系統(tǒng)類型與等級

2.1 消火栓系統(tǒng)類型

室外消火栓系統(tǒng)：美國的室外消火栓均為地上式，分為干式和濕式。干式消火栓是美國最常用的室外消火栓，濕式消火栓適用于不存在冰凍氣候的地方。干式消火栓的筒體與連接管之間設(shè)有控制閥，且控制閥位于冰凍線之下，消火栓筒體下部、控制閥上部設(shè)有泄水口。我國的室外消火栓分為地上式和地下式，而GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，室外消火栓宜采用地上式消火栓。我國寒冷地區(qū)的室外地上式消火栓一般為干式，內(nèi)部設(shè)有自動泄水裝置，當(dāng)內(nèi)置出水閥關(guān)閉時自動放空筒體內(nèi)的積水，且安裝時應(yīng)使泄水口位于冰凍線之下。

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：NFPA14將室內(nèi)給水系統(tǒng)分為5種形式。

(1)自動干式系統(tǒng)。管道中平時不充水，充滿有壓空氣(或氮氣)，當(dāng)消火栓開啟后，系統(tǒng)排氣、充水、滅火。系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(2)自動濕式系統(tǒng)。管道中平時充滿有壓水，系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(3)半自動干式系統(tǒng)。管道平時不充水，但是系統(tǒng)包括一個類似雨淋閥的設(shè)備，當(dāng)位于消火栓處的遠(yuǎn)程控制裝置動作時，此設(shè)備打開使管道充水，同時此設(shè)備可以手動打開或者用水力方法打開。系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(4)手動干式系統(tǒng)。管道平時不充水，運行時需要消防車向系統(tǒng)供水。

(5)手動濕式系統(tǒng)。管道連接有一個小的供水設(shè)施上或者連接到自動噴水系統(tǒng)上，以維持管道的水壓，運行時需要消防車向系統(tǒng)供水。

國標(biāo)中規(guī)定的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)一般對應(yīng)于NFPA中的自動濕式系統(tǒng)，同時GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》允許部分室內(nèi)溫度低于4 ℃或高于70 ℃的地方采用干式系統(tǒng)，干式系統(tǒng)要求在進(jìn)水管上設(shè)置快速啟閉裝置，在管道最高處設(shè)置自動排氣閥，且應(yīng)設(shè)置消防車供水接口。

2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)等級

NFPA將室內(nèi)消火栓系統(tǒng)分為三個等級：

Ⅰ級系統(tǒng)：僅設(shè)置65mm的消火栓，無消防水帶(圖1)。僅供消防部門和訓(xùn)練過操作大流量水槍的人員使用。

圖1 Ⅰ級消火栓系統(tǒng)

Ⅱ級系統(tǒng)：設(shè)有40mm的消火栓，有消防水帶。水帶長度不超過30.48m,水流射程不超過9.144m。在輕危險等級區(qū)域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。供建筑物內(nèi)部人員或消防部門在火災(zāi)初期使用。

Ⅲ級系統(tǒng)：同時具有Ⅰ級系統(tǒng)和Ⅱ級系統(tǒng)的特征，設(shè)有40mm和65mm的消火栓，在輕危險等級區(qū)域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。有自動噴水系統(tǒng)的場所可以取消40mm的消火栓(圖2)。系統(tǒng)中的40mm消火栓供建筑物內(nèi)部人員使用， 65mm消火栓供消防部門和訓(xùn)練過操作大流量水槍的人員使用。

圖2 Ⅲ級消火栓系統(tǒng)

國標(biāo)中所指的室內(nèi)消火栓一般為DN65的消火栓，配有消防水帶，由于水槍流量不大，消防部門和建筑物內(nèi)部人員都可以使用。GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定的消防卷盤是消火栓給水系統(tǒng)的重要輔助設(shè)備，其消火栓口徑一般為25mm或32mm，僅供建筑物內(nèi)部人員使用。

3 室內(nèi)消火栓設(shè)置位置

對于建筑物內(nèi)部消火栓的位置，國標(biāo)要求室內(nèi)消火栓布置在樓梯間、休息平臺等明顯易于取用的地方，且不同層設(shè)置的消火栓，平面位置相同。而NFPA的規(guī)定比國標(biāo)的規(guī)定要具體。

Ⅰ級系統(tǒng)：在樓梯間的每個中間休息平臺處；建筑物內(nèi)部水平出口兩側(cè)(圖3)；商場的出口通道處(圖3)；通向屋頂?shù)臉翘莸淖罡咂脚_處；當(dāng)沒有通向屋頂?shù)臉翘荩椅蓓斊露刃∮?/4時，在屋頂處；在水壓最不利點設(shè)置試驗用消火栓；對于沒設(shè)自動噴水系統(tǒng)的區(qū)域，如果其最遠(yuǎn)處距出口(設(shè)有或者靠近消火栓)超過45.7m，應(yīng)該增設(shè)消火栓；對于設(shè)有自動噴水系統(tǒng)的區(qū)域，如果其最遠(yuǎn)處距出口(設(shè)有或者靠近消火栓)超過61m，應(yīng)該增設(shè)消火栓。

圖3 水平出口處的消火栓

圖4 商場出口通道處的消火栓

Ⅱ級系統(tǒng)：消火栓為40mm，設(shè)置消火栓時，對于40mm的軟管，應(yīng)使建筑物每層的所有區(qū)域在消火栓39.7m之內(nèi)； 40mm的軟管，應(yīng)使建筑物每層的所有區(qū)域在消火栓36.6m之內(nèi)。

Ⅲ級系統(tǒng)：應(yīng)綜合考慮Ⅰ級系統(tǒng)和Ⅱ級系統(tǒng)消火栓的設(shè)置。

同時NFPA規(guī)定每個樓梯間應(yīng)設(shè)消防豎管。

4 室內(nèi)消火栓壓力要求

NFPA規(guī)定消火栓系統(tǒng)中任意一點的壓力在任何時間不能超過2.4MPa。對于65mm消火栓，最不利點栓口的出水壓力不小于0.69MPa，任意栓口的靜水壓力超過1.21MPa時，應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施；對于40mm消火栓，最不利點栓口的出水壓力不小于0.45MPa，任意栓口的靜水壓力超過0.69MPa時，應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施。

國標(biāo)規(guī)定消火栓栓口出水壓力大于0.7MPa時，必須設(shè)減壓設(shè)施；消火栓栓口靜水壓力大于1.0MPa時，應(yīng)采用分區(qū)給水系統(tǒng)。

對于消火栓出口壓力的規(guī)定，NFPA比國標(biāo)要高出許多，這與各國消防隊員的裝備配置、訓(xùn)練是分不開的，設(shè)計人員在國際工程中要根據(jù)不同國家的具體情況選擇合適的參數(shù)。

5 室內(nèi)消火栓流量要求

Ⅰ級和Ⅲ級系統(tǒng)：最不利豎管最小流量為31.55L/s，設(shè)計時應(yīng)保證其最不利處兩個消火栓的流量均不小于15.77L/s，其它豎管最小流量均為15.77L/s，設(shè)計時應(yīng)保證這些豎管最不利處消火栓的流量均不小于15.77L/s。當(dāng)不設(shè)置自動噴水系統(tǒng)時，總的流量不能超過78.85L/s，當(dāng)設(shè)置自動噴水系統(tǒng)時，總的流量不能超過63.08L/s。

Ⅱ級系統(tǒng)：每根豎管的設(shè)計都按最不利消火栓流量達(dá)到6.32L/s，給水總管仍按6.32L/s的流量去設(shè)計。

國標(biāo)規(guī)定建筑物室內(nèi)消火栓用水量為5～40L/s，每根消防豎管最小流量為5～20L/s。

6 工程實例

印尼某工程輸送水泥轉(zhuǎn)運站的消火栓設(shè)計，標(biāo)書要求采用NFPA規(guī)范，筆者分別采用國標(biāo)和NFPA規(guī)范設(shè)計作對比。

此轉(zhuǎn)運站共三層，長、寬、高分別為18.88m、17.44m、16.55m。國標(biāo)要求室內(nèi)消火栓用水量為10L/s，室外消防用水量為為15L/s，總消防用水量為25L/s。三層消火栓平面布置見圖5，設(shè)計中按照栓口動壓0.35MPa計算，進(jìn)水管管徑選為DN100，進(jìn)水管壓力要求為0.60MPa。按NFPA要求，轉(zhuǎn)運站需設(shè)置Ⅰ級系統(tǒng)，三層消火栓布置見圖6，則室內(nèi)消火栓用水量為47.3L/s，室外消防用水量為31.5L/s，總消防用水量為78.8L/s。進(jìn)水管管徑選為DN150，進(jìn)水管壓力要求為0.95MPa。

圖5 按國標(biāo)布置消火栓

圖6 按NFPA布置消火栓

7 結(jié)束語

通過中美兩國對消火栓系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的對比可知：美國的消防系統(tǒng)發(fā)展較早，對系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)定較為詳細(xì)，對消防用水量、消火栓布置地點、消火栓壓力和消火栓流量等要求，NFPA比國標(biāo)制定的標(biāo)準(zhǔn)要高出許多，在國際工程中對消火栓系統(tǒng)不同設(shè)計參數(shù)的選擇要根據(jù)不同國家的國情具體而定。本文通過中美標(biāo)準(zhǔn)的對比，希望可以為設(shè)計人員在國際工程消防系統(tǒng)的設(shè)計中提供參考意見。