基于NFPA標準與國標的消火栓系統設計對比研究

陳正清

（中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司，福州 350003）

1 引言

在實施涉外工程的過程中，設計標準一直是困擾總包方和設計院的一個比較突出問題。美國國家防火協會（NFPA）標準在涉外工程中被廣泛采用，通過國標與NFPA國內外標準比較研究，對掌握和應用國際標準，優化消防設計方案，提高國際市場競爭力和設計生產效率都是十分必要的。本文主要將NFPA 14 Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems、NFPA 1 Fire code與GB 50016—2014《建筑設計防火規范》(2018年版)、GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統技術規范》進行比較，分析并闡述中美標準中關于消火栓系統設計的異同點。

2 室內消火栓系統

NFPA 14標準將室內消火栓系統分為全自動干式系統、全自動濕式系統、半自動干式系統、手動干式系統、手動濕式系統及組合系統6類系統。GB 50974對消火栓系統僅劃分為濕式消火栓系統和干式消火栓系統兩種。

2.1 室內消火栓的類型

NFPA 14標準將室內消火栓系統分為3個類型。

I級系統：I級立管系統應提供DN65 mm栓口，供專職消防人員和經過大流量消防供水培訓的人員使用。II級系統：II級立管系統應提供DN40 mm消火栓供經過培訓過的人員使用或為消防部門提供初期火災使用。經消防機構認可，在輕危險級可以用DN25 mm的消防軟管卷盤替代。III級系統：可認為同時包含I級系統和II級系統的消火栓系統，如果建筑內設有自動水滅火系統，經消防機構認可，則可不安裝DN40 mm栓口及消火栓箱，但每個DN65 mm栓口應配備帶有栓帽的DN40 mm栓口。

NFPA消火栓規格：DN65 mm水帶長L=30.5 m或45.7 m，水槍口徑一般為28.6 mm。

2.2 室內消火栓的設置場所及設計流量

NFPA標準將消火栓系統分為I級系統、II級系統、III級系統，再根據建筑類型及規模，規定不同等級消火栓系統的適用場所及流量要求，詳見表1。國標首先根據建筑類型及規模，按GB 50016要求設置室內消火栓，再根據GB 50974選擇室內消火栓設計流量。

表1 室內消火栓設置場所及設計流量

2.3 室內消火栓的布置

NFPA 14標準和GB 50974都對室內消火栓的布置進行了規定，但側重點不同。NFPA標準根據安全疏散的要求規定了室內消火栓的設置位置和布置間距。

1）I級系統：（1）主樓層的樓梯出口處；（2）相鄰水平安全出口的墻兩側；（3）商場出入口；（4）通往屋頂的樓梯的最高平臺，以及坡度小于33.3%的屋頂。

未設自噴系統的樓層，消火栓的最大間距應不超過45.7 m；設有自噴系統的樓層，消火栓的最大間距應不超過61 m。

2）II級系統：建筑物內每一樓層的任何部位到消火栓（DN40 mm）的距離不能超過39.7 m，到消防軟管卷盤（DN25 mm）的距離不超過36.6 m。

3）III級系統：綜合I級系統和II級系統的安裝要求，安裝間距不受II級系統限制。

國標規定了建筑物、消防電梯、屋頂停機坪等重要區域消火栓的設置要求。室內消火栓宜按直線距離計算其布置間距，消火栓按2支消防水槍的2股充實水柱布置的建筑物，消火栓的布置間距應不大于30 m；消火栓按1支消防水槍的1股充實水柱布置的建筑物，消火栓的布置間距應不大于50 m。

2.4 管材及連接方式

NFPA標準規定消防管道管材可采用鑄鐵管、焊接鋼管、無縫鋼管、銅管，管材標準采用AWWA和ANSI標準；國標規定了不同的壓力標準下采用的管材，管材采用鋼管和無縫鋼管。

NFPA標準規定消防管道的連接方式在滿足限制條件和安裝說明的基礎上，可采用法蘭連接、焊接、溝槽連接。采用焊接或溝槽鋼管當壓力大于2.07 MPa時，DN150 mm鋼管最小壁厚為3.40 mm，DN200 mm及DN250 mm鋼管最小壁厚為4.78 mm。國標規定架空管道的連接方式采用溝槽連接、螺紋連接、法蘭連接、卡壓等方式，不宜采用焊接連接。

2.5 管道系統工作壓力

NFPA標準和國標均要求系統工作壓力不應超過2.4 MPa。NFPA標準同時對不同口徑栓口壓力做出規定，如表2所示。國標規定消火栓栓口動壓應不大于0.50 MPa，當消火

表2 不同口徑栓口壓力匯總表

栓栓口處靜壓大于1.0 MPa時應進行分區供水。

2.6 水泵接合器

NFPA標準規定I級系統或III級系統的每個區域應安裝一個或多個水泵接合器；高層建筑的每個區域應至少安裝兩個遠端固定式水泵接合器。消防水泵接合器尺寸需滿足立管系統要求，每個DN65 mm接口進水流量為946 L/min。水泵接合器與系統間不安裝隔離閥，在每個水泵接合器處安裝合格列表的止回閥，水泵接合器距最近消火栓距離不超過30.5 m。

GB 50974第5.4節規定了消防水泵接合器的設置場所，消防水泵接合器的給水流量為每個10～15 L/s，每種水滅火系統的消防水泵接合器設置的數量按系統設計流量經計算確定。

3 室外消火栓系統

NFPA 24標準將室外消火栓按有無冰凍風險分為干式消火栓和濕式消火栓兩種，與國標相同。NFPA 24標準根據消火栓在栓口處余壓為0.14 MPa下的額定流量，將室外消火栓共劃分為4個等級，并建議消火栓栓口涂色以便于辨識，見表3。

表3 NFPA標準室外消火栓等級

1）室外消火栓的布置。NFPA24標準規定室外消火栓系統給水干管管徑應不小于150 mm。室外消火栓距建筑物外墻距離應不小于12 m且宜靠近路邊，但在裝置較多的工廠內，距離要求可酌情放寬。室外消火栓距消防車道路邊的距離應不大于3.7 m且規定室外消火栓應盡可能設置在方便使用的地方。對于建筑單體，消火栓距離被保護的建筑單體不應超過76 m，兩個消火栓之前的最大間距應不超過152 m，并應配置室外消火栓箱及附件。

2）室外消火栓壓力及流量要求。NFPA 24標準規定，單個室外消火栓栓口處的剩余壓力應不低于0.14 MPa，以滿足消防車取水要求。國標參照了國外標準，規定設有市政消火栓的給水管網平時運行工作壓力不應小于0.14 MPa，且供水壓力從地面算起應不小于0.10 MPa。

對于流量，NFPA 24標準規定單個消火栓用水量應大于946 L/min，消火栓總用水量應根據保護對象類型確定。國標規定每個室外消火栓的出流量宜按10～15 L/s計算，室外消防一次用水量根據建筑類型和建筑體積確定。

3）室外消火栓隔斷閥。NFPA 24標準規定消防水管道應在適當位置設置隔斷閥，兩個隔斷閥之間的消火栓數量應不超過6個。隔斷閥應設在：主管道十字交匯處的每一個支管上；建筑基礎外的主管或分區主管道上；每個室外消火栓均應配有獨立的檢修閥。GB 50974規定消防給水管道應采用閥門分成若干獨立段，每段內室外消火栓的數量不宜超過5個，國標要求更為嚴格。

4）管材。NFPA標準規定埋地消防管道可采用球墨鑄鐵管、混凝土管、塑料聚乙烯管、銅管等，如果不符合AWWA標準的防腐要求，埋地消防管道不得采用鋼管。國標規定埋地管道宜采用球墨鑄鐵管或鋼絲網骨架塑料復合管，以及加強防腐的鋼管等管材。同時對不同系統工作壓力下，推薦采用的管材做出規定。

5）水壓試驗。NFPA 24規定所有的管道和附屬物進行靜水力試驗，應采用1.38 MPa或超過系統工作壓力0.35 MPa，取兩者大值，這種壓力維持在±35 kPa共2 h；GB 50974針對各種管材的試驗壓力有分類規定。

4 結語

NFPA標準作為涉外工程的通用標準，目前已被大部分國家消防監管部門接受。對于規范的全面理解認識需要廣大工程技術人員結合實際仔細研讀，努力學習國際通行的規范，加強與國外設計咨詢企業的合作，不斷提升行業水平和競爭力。