巴西工程消防設計中消火栓參數設置初析

秦江江，王洲亞，董衛紅

1 工程概述

巴西某風電葉片廠（簡稱“巴西項目”）主要火災危險場所包括生產車間和生活配套用房，其中，主生產車間、后處理車間、材料倉庫、危險品庫、物料切割分揀車間及葉根生產車間、葉片零部件生產車間等的火災危險性分類為I類；食堂和辦公樓等生活配套用房的火災危險性分類為F類、D類。該項目已取得當地政府出具的消防AVCDB合格證。

本文以該項目的消防設計為例，詳細比較巴西消防標準與中國消防標準中關于工業項目消火栓系統的設計差異，并從室內消火栓系統、室外消火栓系統、消防水池、消防水泵和消防穩壓泵等五個方面對巴西消防標準和中國消防標準進行對比。

2 消火栓系統選擇

2.1 巴西消防標準規定

根 據ABNT NBR 13714:2000《Hydrants and hose reels systems to fire extinguishment》（簡 稱“NBR 13714：2000”）第4條規定，消火栓系統分為消防軟管卷盤系統（1型）、消火栓系統（2型、3型）。巴西消防標準中關于消火栓系統的類型規定見表1，建筑物分類和消火栓系統適用性見表2。“NBR 13714：2000”附錄D第D.1條規定，建筑面積>750m2和/或高度>12m的建筑物，應按表2中規定的消防軟管卷盤系統或消火栓系統進行保護。按表2中的分類，巴西項目的后處理車間、材料倉庫屬于火災危險性大的I-3類工業建筑，應采用3型消火栓系統；食堂、辦公樓分別屬于火災危險性小的F-5類餐飲建筑、D類專業服務場所，結合附錄D第D.3條規定可知，應采用2型消火栓系統[1]。另，“NBR 13714：2000”附錄B第B.1.13條規定，為了維持消火栓系統的壓力穩定，應設置穩壓泵，因此，巴西項目消火栓系統采用穩高壓消防給水系統。

表2 建筑物分類和消火栓系統適用性（巴西標準）

2.2 中國消防標準規定

根據GB 50016-2014《建筑設計防火規范》（2018版）第8.1.2條、第8.2.1條、第8.2.2條規定，巴西項目應設置室內外消火栓系統[2-3]。另，根據GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》（以下簡稱“消水規”）第6.1.6條、第6.1.7條、第6.1.9條規定，廠區室外消防給水系統應采用臨時高壓消防給水系統，且室內外合用臨時高壓消防給水系統，并宜采用穩壓泵維持系統的充水和壓力[3-4]。

本工程的消防系統按巴西消防標準進行設計施工。該項目的消火栓系統依據“NBR 13714：2000”中的規定設置，食堂、辦公樓采用2型消火栓系統的穩高壓消防給水系統，主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體采用3型消火栓系統的穩高壓消防給水系統，分別確定設計參數并進行工程設計。

3 設計差異分析

3.1 室內消火栓系統設計對比

3.1.1 室內消火栓的等級

“消水規”第7.4.2條中規定，室內消火栓分為DN65消火栓箱、消防軟管卷盤箱和輕便水龍箱[3]。巴西項目的主生產車間、后處理車間及材料倉庫室內設置DN65室內消火栓，丁、戊類廠房（倉庫）室內可設置消防軟管卷盤。

通過對比可知，“NBR 13714:2000”在消火栓的選型上與“消水規”均是根據使用者、火災危險性、火災類型和不同滅火功能等因素綜合確定的，但“消水規”中沒有提及40mm室內消火栓，僅有DN65消火栓和DN25消防軟管卷盤、輕便水龍[3]。巴西項目的食堂、辦公樓的消火栓系統采用2型系統，配置1個DN40單閥單栓及1個0.60m×0.90m×0.17m的消防水帶箱，內含1支?16mm消防水槍、2條?40mm×15m的襯膠消防水帶；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體的消火栓系統均采用3型系統，配置1個DN65雙閥雙栓及1個1.20m×0.90m×0.17m的消防水帶箱，內含2支?25mm消防水槍、4條?65mm×15m襯膠消防水帶。3.1.2 室內消火栓系統設計流量

巴西項目后處理車間、材料倉庫是廠區內火災危險性較大的兩個單體建筑，消火栓系統的設計參數應按上述兩個單體進行選取。其中，巴西項目的后處理車間的平面尺寸為220m×46m，建筑高度為18.65m；材料倉庫的平面尺寸為80m×46.2m，建筑高度為15.6m。

“NBR 13714：2000”第4條中規定，1型消火栓系統的栓口流量為80L/min或100L/min，同時使用1支消防水槍；2型消火栓系統的栓口流量為300L/min，3型消火栓系統的栓口流量為900L/min，同時使用2支消防水槍。“NBR 13714：2000”第5.3.3條中規定，當消火栓達到最佳保護效果時，栓口流量可以不滿足第4條中的規定；另，根據表1、表2相關數據，通過計算，可以確定消火栓系統中最不利點處的消火栓栓口流量。

根據“消水規”第3.5.2條中規定，巴西項目后處理車間的室內消火栓設計流量為20L/s，同時使用4支消防水槍；材料倉庫的室內消火栓設計流量為25L/s，同時使用5支消防水槍；每根消火栓豎管的最小流量為15L/s。

通過對比可知，“NBR 13714：2000”對室內消火栓系統設計流量的要求與“消水規”不同，巴西項目的室內消火栓系統應結合項目實際情況，按“NBR 13714：2000”中的規定進行設計流量的選取。巴西項目的食堂、辦公樓采用2型消火栓系統，最不利點處的兩個室內消火栓的栓口流量分別為204.74L/min和200.02L/min；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體采用3型消火栓系統，最不利點處的兩個室內消火栓的栓口流量分別為605.82L/min和609.59L/min。

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3.1.3 室內消火栓的栓口壓力及系統分區

“NBR 13714：2000”第4.4.1條中規定，消防水槍充實水柱≮8m；“NBR 13714：2000”第5.3.7條中規定，消火栓系統中任何一點的最大工作壓力≯1 000kPa。由于巴西項目的廠區占地面積較大，經計算，將整個廠區的消火栓系統分為兩個系統，以保證每個消火栓系統的最大工作壓力≯1 000kPa。其中，食堂、辦公樓共用一個消火栓系統，最不利點處的兩個室內消火栓的栓口動壓分別為558.4kPa和557.5kPa；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體共用一個消火栓系統，最不利點處的兩個室內消火栓的栓口動壓分別為870.2kPa和867.4kPa。

消火栓栓口動壓應符合“消水規”第7.4.12條中規定，“消水規”室內消火栓栓口壓力要求見表3。另，“消水規”第6.2.1條中規定，當系統工作壓力＞2.40MPa或消火栓栓口處靜壓＞1.0MPa時，消防系統應予以分區[3]。

通過對比可知，“NBR 13714：2000”對消火栓栓口壓力及系統分區的要求與“消水規”較為相近，巴西項目的消防水泵的揚程應按“NBR 13714：2000”中規定進行計算。

3.1.4 室內消火栓系統管網

“NBR 13714：2000”中未明確要求室內消火栓系統管網為環網；而根據“消水規”第8.1.5條中規定，巴西項目的室內消火栓系統應采用環狀管網。

通過對比可知，“NBR 13714：2000”對室內消火栓系統管網設置要求比“消水規”低。在巴西項目中，其主生產車間、后處理車間及材料倉庫的室內消火栓系統采用了環狀管網，增加了系統供水安全性。

3.2 室外消火栓系統設計對比

3.2.1 室外消火栓設置要求

“NBR 13714：2000”對室外消火栓未作具體要求。“消水規”第7.2.6條、第7.2.8條及第7.3.2條、第7.3.3條中規定，室外消火栓距建筑外墻或外墻邊緣≮5.0m，且宜沿建筑周圍均勻布置；室外消火栓保護半徑≯150.0m，每個室外消火栓的出口流量宜按10~15L/s計算；室外消火栓的供水壓力≮0.10MPa（從地面算起）。根據巴西項目材料倉庫計算，其室外消火栓設計流量為45L/s。

通過對比可知，遇火災時，執行“NBR 13714：2000”規定所設置的外部消防設施，對建筑單體的保護程度不如“消水規”。

3.2.2 室外消火栓系統管網

“NBR 13714：2000”中對室外消火栓未作具體要求，且室外消防管道為枝狀管網；根據“消水規”第8.1.1條、第8.1.2條中規定，巴西項目的室外消防給水應采用兩路消防供水，且室外消火栓系統應采用環狀管網。

通過對比可知，“NBR 13714：2000”對室外消火栓系統管網設置要求比“消水規”低，且巴西項目的室外消火栓管網采用一路消防供水的枝狀管網，消防供水的安全性較低。

3.3 消防水池設計對比

“NBR 13714：2000”第5.4.2條規定，當采用2型消火栓系統時，消防水池儲存60min的消防用水量；當采用3型消火栓系統時，消防水池儲存30min的消防用水量。巴西項目食堂、辦公樓共用的消火栓系統，消防水池貯水量應為24.3m3；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體共用的消火栓系統，消防水池貯水量應為36.5m3。

根據“消水規”第3.6.2條中規定，巴西項目的材料倉庫為丙類倉庫，火災延續時間按3h計算，室內外消火栓設計流量總和為70L/s，消防水池儲存的消火栓系統總用水量為756m3。

表3“消水規”室內消火栓栓口壓力要求

對比可知，“NBR 13714：2000”中的消防水池貯水量及火災延續時間均小于“消水規”中的規定。

3.4 消防水泵設計對比

“NBR 13714：2000”附錄B第B.1.1條、第B.1.6條中規定，消火栓系統的消防水泵應至少為1臺電動消防水泵或1臺柴油機消防水泵，且不與其他系統共用；當消防主泵啟動后，僅允許在泵房內的消防水泵控制柜處手動停泵。

“消水規”第5.1.1條、第5.1.2條及第5.1.10條中規定，消防水泵驅動器宜采用電動機或柴油機直接傳動，且消防水泵應設置備用泵；另，“消水規”第11.0.1條、第11.0.2條、第11.0.5條、第11.0.7條及第11.0.12條中規定，消防水泵在平時應處于自動啟動狀態，應能手動啟停和自動啟動，不應設置自動停泵的控制功能，在消防控制柜處應設置機械應急啟泵功能，且停泵及機械應急啟泵應由具有管理權限的工作人員操作。

對比可知，“NBR 13714:2000”在消防水泵的控制方面與“消水規”有相同點，即，水泵啟動后，只允許手動停泵，但“NBR 13714：2000”中未要求設置消防水泵備用泵。巴西項目食堂、辦公樓共用的消火栓系統采用1臺電動消防水泵，其流量為24.3m3/h，揚程為80m；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體共用的消火栓系統采用1臺電動消防水泵，其流量為73m3/h，揚程為101m。

3.5 消防穩壓泵設計對比[3]

“NBR 13714：2000”附錄B第B.1.13條中規定，穩壓泵的最大流量應為20L/min，穩壓泵的啟泵壓力宜比停泵壓力低100kPa，消防水泵的啟泵壓力宜比穩壓泵的啟泵壓力低100kPa。

“消水規”第5.3.2條中規定，穩壓泵的設計流量不應小于消防給水系統管網的正常泄漏量和系統自動啟動流量，當沒有管網泄漏量數據時，宜按消防給水設計流量的1%~3%計，且≮1L/s；另，“消水規”第5.3.3條、第8.2.3條中規定，穩壓泵的設計壓力應滿足系統自動啟動和管網充滿水的要求，穩壓泵的啟泵壓力宜比消防水泵的啟泵壓力高0.07~0.10MPa，且穩壓泵的設計壓力應保證系統最不利點處滅火設施的靜水壓力＞0.15MPa。

通過對比可知，“NBR 13714:2000”在穩壓泵的設計壓力的選取規則方面與“消水規”基本一致，穩壓泵的啟泵壓力均與消防水泵的啟泵壓力相關聯，但“NBR 13714：2000”僅規定了穩壓泵的最大流量應為20L/min，且小于“消水規”的1L/s。巴西項目食堂、辦公樓共用的消火栓系統采用1臺電動消防穩壓泵，其流量為1.2m3/h，揚程為90m；主生產車間、后處理車間及材料倉庫等其他建筑單體共用的消火栓系統采用1臺電動消防穩壓泵，其流量為1.2m3/h，揚程為111m。

4 結語

通過對比巴西消防標準與中國消防標準可知，兩者雖在消防水泵與穩壓泵的選型規則、消火栓栓口壓力及系統分區方面的要求比較相近，但仍存在以下不同點：

（1）“NBR 13714:2000”的消防系統通常采用穩高壓消防給水系統。

（2）“NBR 13714:2000”對室內消火栓等級的分類多于“消水規”。

（3）“NBR 13714:2000”中的1型消火栓系統與2型消火栓系統的栓口流量低于“消水規”，3型消火栓系統的栓口流量高于“消水規”，且消火栓系統同時使用消防水槍數少于“消水規”。

（4）“NBR 13714:2000”對室外消火栓未作具體要求，且室外消防管道為枝狀管網。

（5）“NBR 13714:2000”中的消防水池貯水量及火災延續時間均小于“消水規”。

（6）“NBR 13714:2000”中未要求設置消防水泵與穩壓泵備用泵。