关于高位消防水箱设置的探讨

摘要：本文作者通过全面分析临时高压系统消防水箱设置目的和灭火过程，提出关于初期消防的储水量及其设置高度的新观点，供同行们分析讨论。

关键词：临时高压;消防水箱;储水量;设置高度

Abstract: In this paper, the author through a comprehensive analysis of temporary high pressure fire water system design purpose and extinguishing process, the initial fire water storage and set up a new view of height, the colleagues for discussion.

Key words: temporary high pressure; fire water tank; water storage; height;

中图分类号：TU998.1文献标识码：A文章编号：

1 概述

消防供水系统分为高压供水系统、临时高压供水系统、低压供水系统。其中高压供水系统是指建筑物周围有高位水池或者市政供水水压水量满足建筑物消防要求；临时高压供水系统是指市政供水水压、水量均不满足或者其一不满足，需要设置水池储存消防水或者需要水泵加压供给才能满足建筑物的消防要求；低压消防系统一般只能用于室外消防系统。现行各规范对临时高压系统消防水箱水量及其高度规定如下：

《建规》8.4.4 “重力自流的消防水箱应设置在建筑的最高部位；消防水箱应储存10min的消防用水量。当室内消防用水量小于等于25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量大于12

m³时，仍可采用12m³；当室内消防用水量大于25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量大于18m³时，仍可采用18m³。”

《高规》7.4.7.1“高位消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应小于18m³；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12 m³，二类居住建筑不应小于6.00 m³。”7.4.7.2“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07MPa，当建筑高度超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施。”

《喷规》10.3.1“采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。”

2 消防水箱水量

2.1 概述

按照《城市消防站建设标准》第十一条规定：消防站的责任区面积按下列原则确定：⑴标准型普通消防站不应大于7km²。小型普通消防站不应大于4 km²。⑵特勤消防站兼有责任区消防任务的，其责任区面积同标准型普通消防站。具体确定消防站的布局，应以接到报警后5min内消防队可以到达责任区边缘为原则确定。

本条提出的是城市规划区消防站布局应当遵循的一般原则，是按照接到出动指令后5min内消防队可以到达辖区边缘的要求确定的。5min时间是由15min消防时间得来的。根据火灾发展过程一般可以分为初起、发展、猛烈、下降和熄灭五个阶段，以一般固体可燃物着火后，在15min内，火灾具有燃烧面积不大、火焰不高、辐射热不强、烟和气体流动缓慢、燃烧速度不快等特点，如房屋建筑火灾15min内尚属于初起阶段。如果消防队能在火灾发生的15min内开展灭火战斗，将有利于控制和扑救火灾，否则火势将猛烈燃烧，迅速蔓延，造成严重的损失。15min的消防时间分配为：发现起火4min、报警和指挥中心处警2min 30s、接到指令出动1min、行车到场4min、开始出水扑救3min 30s。

设置消防水箱最初目的是考虑在消防车未赶到前，水箱能供室内消防系统扑救火灾。按照上述说法，消防水箱至少应该储存15min的消防用水量，与《建规》8.4.4 “消防水箱应储存10min的消防用水量。”的说法不一致。然而对于常高压系统，该系统无需设置消防水箱，而对于临时高压消火栓系统，该系统均设置消防泵，而且除工厂、仓库、堆场和储罐的室外消防用水量小于等于25L/s或建筑的室内消防用水量小于等于10L/s外，消防水泵均应设置备用泵，备用泵按规范要求有双电源或双回路供电，否则要采用内燃机作动力，这样的消防系统，其立足点是消防水泵，而且安全可靠，那么消防水箱的贮水量应只要满足消防水泵达到正常运转前的消防水量即可。

对于现代建筑而言，如停电，所有用电系统都不能工作，整个建筑将陷于瘫痪，根本谈不上消防、安全问题。为保证安全及可靠消防，解决问题的根本途径不是设置高位消防水箱而应当是采取措施保证供电可靠。

2.2 消火栓系统

室内消火栓是建筑内人员发现火灾后采用灭火器无法控制初期火灾时的有效灭火设备，但一般需要专业人员或受过训练的人员才能较好地使用和发挥作用。同时，室内消火栓也是消防人员进入建筑扑救火灾时需要使用的设备。

对于临时高压消火栓系统，专业人员、受过训练的人员或者消防人员使用消火栓时首先应该知道使用消火栓前按下起泵按钮。《建规》8.6.9消防水泵应保证在火警后30s内启动；《消防泵性能要求和试验方法》（GB 6245－1998）5.10.3 发动机应有良好的常温启动性能，应保证5s内顺利启动，引上水后20s内，应能使消防泵达到额定工况。这就意味着消火栓使用人员按下启动起泵后至多30s内消防水泵应该能启动，启动后消火栓系统的流量和扬程即能达到灭火的要求。那么屋顶水箱也只需要考虑启泵前30s的消防水量。

2.3 自动喷水灭火系统

自动喷淋灭火系统能在发生火灾时喷水的自动灭火系统，因此自动喷水灭火系统与消火栓系统有根本的区别。《自动喷水灭火系统施工及验收规范》7.2.3“消防水泵调试应符合下列要求：1、以自动或手动方式启动消防水泵时，消防水泵应在30s内投入正常运行。2、以备用电源切换方式或备用泵切换启动消防水泵时，消防水泵应在30s内投入正常运行。”由此可见，自动喷水灭火系统的消防水箱也只需要满足喷头开始喷水后30s内的水量，

《喷规》10.3.1“采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。”即执行《建规》和《高规》的相关规定；《建规》8.4.4 “消防水箱应储存10min的消防用水量。”，10min时间明显偏长；《高规》隐去了消防水箱应储存10min消防用水量的概念，而是根据不同性质建筑规定了消防水箱的不同容量，住宅小些，公共建筑大些。然而按《高规》第7.4.7.1条规定，该容量仍然偏大。

从上述分析可知，无论是临时高压消火栓系统还是临时高压自动喷淋系统，只需要满足系统启动后30s内消防水量即可。《消防增压稳压设备选用与安装》中明确消防增压稳压设备的功能“火灾初期时，即消防主泵启动前，确保具有足够消防压力的30s储水量进行初期火灾扑救，直至消防主泵全负荷启动运行。”

2.4 结论

因此，在实际运用当中，可以认为屋顶消防水箱只需要储存30s的消防水量。在初期火灾中，消火栓系统只需要考虑两股消火栓水量即两个消火栓同时使用，则有消火栓系统储水量V=30X10=300L；《喷规》10.3.2 “不设置高位消防水箱的建筑，系统应设气压供水设备。气压供水设备的有效容积，应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的10min用水量确定。干式系统、预作用系统设置的气压供水设备，应同时满足配水管道的充水要求。”由此可知，自动喷水灭火系统可按最不利处4只喷头的用水量计算，下图1为自动喷水灭火系统平面图，按中危险级考虑，喷头间距3m，最不利点处喷头压力取0.05MPa。计算结果如如下表1，喷头1和2的流量为2.015L/s，采用支管折算系数计算得节点10处的支管流量为2.035 L/s，则火灾初期自动喷水灭火系统的开放4个喷头的总流量为4.05 L/s，取5L/s计，则自动喷水灭火系统储水量V=5X1X30=150L，对于两个系统同时使用的，储水量等于两者之和V=450L。这与《消防增压稳压设备选用与安装》所要求的储水量是一致的。但是值得指出的是,初期灭火4个喷头水量最大的位置不是最不利点的4个喷头,恰恰是压力最大位置的4个喷头,故需要根据不同的工程重新核算。

图1

表1

3 屋顶消防水箱设置高度

3.1 概述

《建规》8.4.3“水枪的充实水柱应经计算确定，甲、乙类厂房、层数超过6 层的公共建筑和层数超过4 层的厂房（仓库），不应小于10m；高层厂房（仓库）、高架仓库和体积大于25000m3 的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑，车站、码头、机场建筑等，不应小于13.0m；其它建筑，不宜小于7m。”

《高规》7.4.6.2 “消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定，且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m；建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m。”

由《建规》第8.4.4条和《高规》第7.4.7.2条可知，《建规》未明确设置消防水箱高度；《高规》规定静水压根本无法保证最不利点消火栓充实水柱要求。

3.2 消火栓系统

根据《给水排水设计手册》 第2册 建筑给水排水，水枪喷嘴口径为19mm时，不同充数水柱下水枪的压力和流量详下表：

表2

按照规范的最低要求，保证最不利处的消火栓水量为5L/s时，那么充数水柱至少为11.3m，压力为0.154MPa，消防水带的水头损失为0.01075MPa，栓口损失0.02MPa，稳压管管径为DN100且消防水箱到最不利点的消火栓管路较短，暂不考虑该管段的损失，那么消防水箱的静水压至少应为0.18475MPa，取0.19MPa。不采用增压稳压装置的情况下，消防水箱的静水压力很难达到0.19MPa，因此必须采用增压稳压装置。实际工程中应根据具体系统重新核算。

3.3 自动喷水灭火系统

《喷规》规定消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力。《喷规》要求系统最不利点处喷头的工作压力不应低于0.05MPa，根据表1的计算结果，节点10处压力为0.1255MPa，而节点10处往报警阀方向的管径越来越大，假设DN80的管段9m、DN100的管段9m、DN150的管段90m，在流量为5L/s的情况下，计算的上述管段的总损失为0.55m。而在自动喷水灭火系统中，稳压系统需接至报警阀前的管网，因此需考虑水流经过水流指示器和报警阀组的水头损失。《喷规》规定在计算过程中湿式报警阀损失0.04MPa，水流指示器的水头损失0.02MPa，这些水头损失取值是在设计流量通过上述阀体的损失，对于火灾初期5L/s的流量，上述阀体的水头损失应相应的减少。DN150的湿式报警阀的水头损失的计算公式为Hk=0.000869Q²，得火灾初期湿式报警阀的水头损失为0.22m,水量指示器在该流量下的损失暂定为0.3m。则屋顶消防水箱所需的静水压为13.62m,取14m即0.14MPa。不采用增压稳压装置的情况下，消防水箱的静水压力很难达到0.14MPa，因此必须采用增压稳压装置。实际工程中应根据具体系统重新核算。

3.4 结论

因此建议在工程设计中，只需考虑启泵前30s的消防水箱储水量，消火栓系统储水量V=300L；自动喷水灭火系统储水量V=150L，对于两个系统同时使用的，储水量等于两者之和V=450L。若临时高压消火栓系统的消防水箱静水压力达不到0.19MPa，临时高压自动喷淋灭火系统的消防水箱静水压力达不到0.14MPa，需设置增压稳压装置，消火栓系统稳压泵流量为5L/s，自动喷水灭火系统稳压泵流量为1L/s。

参考文献：

1《建筑设计防火规范》（GB 50016―2006）

2《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045―95）2005年

3《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084―2001）2005年

4《自动喷水灭火系统施工及验收规范》（GB 50261-2005）2005年

5《消防泵性能要求和试验方法》（GB6245-1998）1998年

6《自动喷水灭火系统设计手册》2002年

7《城市消防站建设标准》2006年

8《98S205消防增压稳压设备选用与安装》2002年