石化類項目高位消防水箱設(shè)置問題之探討

陸曉霞

(上海利柏特工程技術(shù)有限公司，上海 201100)

在臨時高壓消防供水系統(tǒng)中，高位消防水箱扮演著至關(guān)重要的角色，它設(shè)置在工程項目的高處，直接向水滅火設(shè)施重力供應(yīng)初期火災(zāi)消防用水量及水壓，作為一個不完整的消防水源為后續(xù)的滅火爭取寶貴時間，同時也提高了整個消防供水系統(tǒng)的可靠性。在2014年10月1日起實施的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974-2014(以下簡稱《消水規(guī)》)中，對于高位消防水箱的有效容積、設(shè)置高度等都有不同程度的加大，這說明國家相關(guān)部門對于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用的進(jìn)一步認(rèn)可。

石化類項目的生產(chǎn)及儲存等多涉及易燃、易爆、腐蝕等特性的物料，且工藝過程往往伴隨著高溫、高壓的特點，容易引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，因此對于消防系統(tǒng)設(shè)計的要求更高，但現(xiàn)行的《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》GB50160-2008(2018年版)(以下簡稱《石化規(guī)》)對高位消防水箱的設(shè)置并無相關(guān)規(guī)定。正確設(shè)計高位消防水箱是保證其在項目消防安全中發(fā)揮作用的前提條件，本文將結(jié)合不同規(guī)范的要求，探討石化類項目中設(shè)置高位消防水箱的幾個關(guān)鍵問題及存在的相關(guān)爭議。

1 高位消防水箱的主要功能

高位消防水箱是設(shè)置在高處直接向水滅火設(shè)施重力供應(yīng)初期火災(zāi)消防用水量的儲水設(shè)施[1]。高位消防水箱的主要作用體現(xiàn)在以下幾個方面：一是提供消防系統(tǒng)啟動初期的消防用水量；二是維持消防管網(wǎng)的水壓，補(bǔ)充消防管網(wǎng)的泄漏量；三是利用高位差為消防系統(tǒng)提供準(zhǔn)工作狀態(tài)下水滅火設(shè)施最不利點的靜水壓力；四是高位消防水箱出水管上設(shè)置的流量開關(guān)起火災(zāi)報警的作用；五是高位消防水箱出水管上設(shè)置的流量開關(guān)能直接自動啟動消防水泵。

2 高位消防水箱的設(shè)置范圍

2.1 《消水規(guī)》中的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《消水規(guī)》第6.1.9條，室內(nèi)采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)時，高位消防水箱的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：

高層民用建筑、總建筑面積大于10000 m2且層數(shù)超過2層的公共建筑和其它重要建筑，必須設(shè)置高位消防水箱；

其它建筑應(yīng)設(shè)置高位消防水箱，但當(dāng)設(shè)置高位消防水箱確有困難，且采用安全可靠的消防給水形式時，可不設(shè)高位消防水箱，但應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵；

當(dāng)市政供水管網(wǎng)的供水能力在滿足生產(chǎn)、生活最大小時用水量后，仍能滿足初期火災(zāi)所需的消防流量和壓力式，市政直接供水可替代高位消防水箱；

2.2 《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50084-2017(以下簡稱《噴規(guī)》)中的相關(guān)規(guī)定

《噴規(guī)》第10.3.1條，采用臨時高壓給水系統(tǒng)的自動噴水滅火系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)高位消防水箱?！秶娨?guī)》第10.3.3條，采用臨時高壓給水系統(tǒng)的自動噴水滅火系統(tǒng)，當(dāng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《消水規(guī)》的規(guī)定可不設(shè)置高位消防水箱時，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)氣壓供水設(shè)備[2]。

2.3 存在的爭議

上述《消水規(guī)》第6.1.9條第2款中提到的設(shè)置高位水箱確有困難，何為“確有困難”規(guī)范中沒有明確，如在石化類改造項目中設(shè)置空間的限制、現(xiàn)有設(shè)施的結(jié)構(gòu)荷載的限制等是否屬于確有困難一項，不同人有不同的理解，造成在消防設(shè)計及審圖過程中往往存在爭議。

上述《消水規(guī)》第6.1.9條第2款中提到的采用安全可靠的消防給水形式，何為“安全可靠”，該規(guī)范條文及條文解釋中沒有明確。而在國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集15S909《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示中提到，判定安全可靠的消防給水形式應(yīng)由專家會論證；此解釋在實際項目中也很難執(zhí)行，況且哪個層次的專家會也沒有界定，建議編委會在規(guī)范升版時進(jìn)一步明確，以便于相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員判斷和選擇合理的設(shè)計方案。

結(jié)合《消水規(guī)》、《石化規(guī)》中關(guān)于消防環(huán)網(wǎng)、消防用電、消防水源的相關(guān)規(guī)定，以及在設(shè)計工作中積累的相關(guān)經(jīng)驗，筆者認(rèn)為“安全可靠”應(yīng)滿足如下條件：足夠容積的消防水池、滿足系統(tǒng)流量及壓力的消防水泵組(包括消防主泵、消防備用泵)、消防泵組采用兩路供水、消防泵電源應(yīng)為雙電源(或消防備用泵為柴油泵)。

2.4 石化類項目高位水箱設(shè)置的建議

近年來，石化類項目火災(zāi)爆炸情況時有發(fā)生，人員傷亡及財產(chǎn)損失巨大，國家相關(guān)部門對相關(guān)項目消防設(shè)施的安全性提出了更高的要求。對于新建的石化類項目，廠區(qū)一般采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)(屬于臨時高壓消防給水系統(tǒng))，且消防系統(tǒng)一般都包含消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)等，結(jié)合上述規(guī)范條文，考慮到高位消防水箱成本小且能得到較大的消防安全效益，建議廠區(qū)按照規(guī)范設(shè)置高位消防水箱，克服“確有困難”的限制條件。對于改造類的石化項目，有條件設(shè)置高位消防水箱的，建議按規(guī)范設(shè)置高位消防水箱，這對于項目的運行及后續(xù)的改造來說一勞永逸；對于受條件限制不能設(shè)置高位消防水箱的，可按《自動噴水滅火系統(tǒng)規(guī)范》設(shè)置氣壓供水設(shè)備，但是在以后的每次改造中，氣壓供水設(shè)備的容積還需要復(fù)核，若不滿足有效容積及壓力的要求還需要對其調(diào)整。

3 高位消防水箱的有效容積

3.1 《消水規(guī)》中的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)《消水規(guī)》第5.2.1條，臨時高壓消防給水系統(tǒng)的高位消防水箱的有效容積應(yīng)滿足初期火災(zāi)消防用水量的要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

一類高層公共建筑，不應(yīng)小于36 m3，但當(dāng)建筑高度大于100 m時，不應(yīng)小于50 m3，當(dāng)建筑高度大于150 m時，不應(yīng)小于100 m3；

多層公共建筑、二類高層公共建筑和一類高層住宅，不應(yīng)小于18 m3，當(dāng)一類高層住宅建筑高度超過100 m時，不應(yīng)小于3 6 m3；

二類高層住宅，不應(yīng)小于12 m3；

建筑高度大于21 m的多層住宅，不應(yīng)小于6 m3；

工業(yè)建筑室內(nèi)消防給水設(shè)計流量當(dāng)小于或等于25 L/s時，不應(yīng)小于12 m3，大于25 L/s時，不應(yīng)小于18 m3；

總建筑面積大于10000 m2且小于30000 m2的商店建筑，不應(yīng)小于36 m3，總建筑面積大于30000 m2的商店，不應(yīng)小于50 m3，當(dāng)與本條第1款規(guī)定不一致時應(yīng)取大值[1]。

3.2 《噴規(guī)》中的相關(guān)規(guī)定

《噴規(guī)》第10.3.3條采用臨時高壓給水系統(tǒng)的自動噴水滅火系統(tǒng)，當(dāng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《消水規(guī)》的規(guī)定可不設(shè)置高位消防水箱時，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)氣壓供水設(shè)備。氣壓供水設(shè)備的有效水容積，應(yīng)按系統(tǒng)最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的5 min用水量確定[2]。

3.3 存在的爭議

從《消水規(guī)》的5.2.1條可以看出，高位消防水箱的有效容積較以前的國標(biāo)規(guī)范的要求有明顯的加大，這是基于高位消防水箱能夠重力自流供水的理念，其供水不需要其他動力，當(dāng)消防水泵因電網(wǎng)故障和機(jī)械故障等不能啟動時，提供初期消防水量，安全可靠。但對于初期消防水量是什么流量，包含哪些系統(tǒng)的流量方面存有爭議。

首先，對于初期消防水流量，有的認(rèn)為是2支水槍和5只噴頭的流量，有的認(rèn)為是2支水槍和4只噴頭的流量，還有的認(rèn)為是2支水槍和1只噴頭的流量等，國標(biāo)規(guī)范對此沒有明確，國內(nèi)也沒有統(tǒng)一的規(guī)定。

其次，對于用初期水量滅火的初期火災(zāi)的概念理解方面，國標(biāo)規(guī)范并沒有明確，不同的滅火系統(tǒng)、不同的滅火設(shè)施，初期火災(zāi)的時間概念并不相同，且火災(zāi)時，到底有多少個水滅火系統(tǒng)同時作用也沒有具體規(guī)定。

3.4 石化類項目高位水箱容積的選擇

盡管在高位消防水箱容積的理解上存有爭議，但在實際的工程項目消防系統(tǒng)設(shè)計中，筆者認(rèn)為只需按照《消水規(guī)》第5.2.1條第5款設(shè)計即可，消防給水設(shè)計流量小于或等于25 L/s時，高位消防水箱容積選擇12 m3，大于25 L/s時，選擇18 m3。

4 高位水箱的設(shè)置位置

根據(jù)《消水規(guī)》第5.2.2條可知，首先高位水箱的設(shè)置高度應(yīng)高于水滅火設(shè)施，其次高位消防水箱的設(shè)置高度應(yīng)使其最低有效水位滿足最不利點處的靜水壓力(工業(yè)建筑不低于0.1 MPa)，最后若水箱設(shè)置高度無法滿足靜水壓力的要求，需要設(shè)置穩(wěn)壓泵。

筆者認(rèn)為0.1 MPa的靜水壓力對于自動噴水滅火系統(tǒng)是夠的，因為《噴規(guī)》要求系統(tǒng)最不利點處灑水噴頭的工作壓力不低于0.05 MPa；但是，0.1 MPa對于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)來說是不足的，因為《消水規(guī)》第7.4.12條對消火栓栓口的壓力要求為0.25 MPa，甚至0.35 MPa，在靜壓0.1 MPa時，φ16 mm水槍的出流量僅為2.7 L/s，充實水柱僅為7 m，靜水壓力值要求偏低，不能滿足消火栓系統(tǒng)的設(shè)計要求。

但在石化類項目的實際設(shè)計中，廠區(qū)一般均采用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)置有穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程能夠滿足最不利點處水壓要求，因此，高位水箱的設(shè)置高度只需高于全廠最高的水滅火設(shè)施即可，并不一定非要設(shè)置在全廠最高建筑的最高部位。

5 高位消防水箱的出水管

根據(jù)《消水規(guī)》第5.2.6條第9款：高位消防水箱出水管管徑應(yīng)滿足消防給水設(shè)計流量的出水要求，且不應(yīng)小于DN100。

筆者認(rèn)為《消水規(guī)》對高位消防水箱出水管管徑應(yīng)滿足消防給水設(shè)計流量的要求值得商榷，很多設(shè)計人員會誤認(rèn)為“消防給水設(shè)計流量”是指整個消防系統(tǒng)的總流量，這樣的話，設(shè)計的出水管的管徑會非常大，不過這顯然與設(shè)置高位消防水箱的目的不符。高位消防水箱的定義是設(shè)置在高處直接向水滅火設(shè)施重力供應(yīng)初期火災(zāi)消防用水量的儲水設(shè)施，因此，高位消防水箱主要是應(yīng)對初期火災(zāi)，其負(fù)責(zé)的流量理應(yīng)是初期火災(zāi)的消防水量，一般指2支水槍和5個噴頭的流量。

此外，高位消防水箱的出水管上還需要設(shè)置流量開關(guān)，起火災(zāi)報警及啟動消防水泵的作用。根據(jù)《消水規(guī)》第12.2.8條第4款，流量開關(guān)應(yīng)能在管道流速為0.1～10 m/s時可靠啟動，在1 L/s流量(自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥動作最小流量)時，若選擇DN150的出水管道，其流速僅為0.06 m/s，顯然難易滿足流量開關(guān)靈敏度要求，因此高位消防水箱的出水管僅能設(shè)計為DN100，此管徑對于初期火災(zāi)用水來說已能滿足。

6 結(jié)語

高位消防水箱是臨時高壓消防給水系統(tǒng)(包括穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng))的重要組成部分，和舊的國標(biāo)相比，《消水規(guī)》在其容積及設(shè)置高度的要求上均有所提高，國家相關(guān)部門對于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用也進(jìn)一步認(rèn)可，正確理解規(guī)范并正確設(shè)計高位消防水箱是保證其發(fā)揮作用的關(guān)鍵。但現(xiàn)行的《消水規(guī)》對于高位消防水箱的相關(guān)規(guī)定存在一些有爭議的部分，建議編委會在規(guī)范升版時進(jìn)一步明確，以便于相關(guān)專業(yè)設(shè)計人員判斷和選擇合理的設(shè)計方案。