新规下高层建筑临高压消火栓系统分区初探

【摘要】探讨了《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）实施后，某住宅小区的室内消火栓系统竖向分区问题，通过两种方法对系统静水压力进行计算，最终确定了以基于系统最低工作压力计算为竖向分区的主要依据，能更好地符合新规范的要求。

【关键词】室内消火栓系统； 竖向分区； 静水压力； 稳压泵

1. 项目概况

本住宅小区项目总建筑面积329244m2。包括：9栋高层住宅塔楼、1栋单层商业、1～2层沿街商铺和公建配套用房。建筑高度最高为127.45m，地下三层（设备用房及车库）。消防水池及泵房设置于地下室，5栋住宅塔楼屋顶设一个36m3高位消防水箱。

由于条件限制，屋顶消防水箱设置高度不能满足《消防给水及消火栓系统技术规范》[1]（GB50974-2014，以下简称“栓规”）第5.2.2条的要求，需设置稳压设施对消防管网进行稳压。同时高层住宅建筑高度约120m，根据“栓规”第6.2.1.2条关于消火栓栓口处静压大于 1.0MPa的分区要求，拟用减压阀组进行分区并联供水。而稳压泵设计压力值对系统分区的选择存在很大影响，本文针对两种计算方式，结合对“栓规”相关条文的理解与工程实际探讨消火栓系统分区的选择。

2. 基于系统最低工作压力计算分区（简称“法一”）

根据《气压给水设计规范》[2]（CECS76：95，以下简称“气规”），增压稳压设备有P1、P2、PS1、PS2四个压力控制参数：P1为压力开关设置点处消防系统所需的最低工作压力，P2为系统最高工作压力，即消防主泵启动压力，PS1、PS2分别为稳压水容积上、下限水位压力（稳压泵启、停泵压力），αb为气压水罐最低工作压力和最高工作压力的比值（一般取0.65～0.85）。根据“气规”第4.3.5条及第4.3.8条有：

P2=（P1+0.098）/ αb-0.098 MPa

根据“栓规”第5.3.3.2条：稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为 0.07MPa ～ 0.10MPa 。并结合文献[3]有：

PS1=P2+0.07～0.10 MPa

根据“气规”第4.3.10条，稳压水容积上、下限水位压差不应小于0.05MPa ，则PS2=PS1+0.05 MPa= P2+0.12～0.15 MPa

为简化计算，稳压设施至最不利消火栓处的水损Σh=1.0m，取消防水箱有效最低水位为133.2m，消火栓主泵出水管中心线标高为-8.0m，根据“栓规”第7.4.12.2条，最不利消火栓口压力Hk=0.35MPa，则消火栓系统最低工作压力为：

P1=Hk+Σh+H1+H2

=0.35+0.01+（1.2745+0.011-（-0.08））=1.72 MPa

消防系统最高工作压力：

P2=（P1+0.098）/ αb-0.098 MPa

=（1.72+0.098）/0.85-0.098=2.04 MPa

稳压泵启泵压力为：

PS1=P2+0.07～0.10 MPa=2.04+0.07～0.10 MPa

=2.11～2.14MPa，取2.125MPa

稳压泵停泵压力为：

PS2= P2+0.12～0.15 MPa=2.04+0.12～0.15 MPa

=2.16～2.19MPa，取2.175MPa>1.0MPa

因此，消火栓系统需分为3个区才能满足要求（如图1所示），初步拟定-3F～12F为一区，13F～28F为二区，29F以上为三区。

图1 消火栓系统分区示意图（一）

3. 基于最不利处消防设施静水压≥0.15MPa计算分区（简称“法二”）

根据“栓规”5.3.3.3条，稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于 0.15MPa。由此可得：

P2≥0.15++H1+H2

=0.15+（1.2745+0.011-（-0.08）=1.52MPa

稳压泵启动压力：

PS1=P2+0.07～0.10 MPa

=1.52+0.07～0.10=1.59～1.62MPa，取1.605MPa

稳压泵停泵压力为：

PS2= P2+0.12～0.15 MPa=1.52+0.12～0.15 MPa

=1.64～1.67MPa，取1.655MPa

因此，消火栓系统需分为两个区就可满足规范要求（如图2所示），初步拟定-2F～19F为一区，20F以上为二区。

图2.消火栓系统分区示意图（二）

4. 消火栓系统分区选择

由上述讨论可知，两者最本质的区别在于准工作状态下最不利点处水灭火设施是否满足消防时水压的要求。究竟何种更为合理呢？为此，我们得弄清稳压泵在临高压消防给水系统中的作用，结合项目的特点、新规范的基本原则和要求进行选择。

（1）由文献[4-5]知，稳压泵的作用是在准工作状态时能维持系统压力，火灾发生时能使系统自动、有效、迅速地启动消防主泵的一种消防辅助泵。“栓规”第5.3.3.1条及其条文解释对稳压泵的设计压力的要求为满足系统自动启动和管网充满水。稳压泵的设置对初期火灾的火势控制有一定的辅助作用，然而完全、有效地扑灭火灾还需要消防主泵的启动。

（2）本项目是包含地下室、高层及超高层的大型小区。根据“法二”的计算，稳压泵的设计压力值满足了静压要求，却满足不了顶部几层消火栓充实水柱和水枪流量的要求。根据“栓规”条文11.0.3规定从接到启泵信号到水泵正常运转时间不应大于2min，也就是说在这段时间内初期火灾的水压不能满足所有的消火栓的充实水柱要求。“法二”的计算分区，虽然能简化消防系统，收到可观的经济效益，但是对于高层，尤其是超高层建筑，其火灾完全依赖于自救，因此消防系统对初期火灾的迅速反应和有效扑灭是第一位的。另外对比2005 年版《高层民用建筑设计防火规范》[6] （GB50045―95）第7.4.6.2条与“栓规”第7.4.12条关于消火栓栓口压力的规定，发现“栓规”取消了100m高度的分界线，高层建筑一律按照消火栓栓口动压不应小于 0.35MPa计，可见“栓规”更加注重了高层建筑消防的安全性。综合考虑，本项目分三个区，由于建筑避难层位置限制，不可能正好在建筑的1/3高度处分区，故本项目最终分区如下 ： -3F（-11.85m）～16F（46.45m）为一区，17F（49.45m）～32F（94.45m）为二区，33F（97.45m）以上为三区，其中16F、32F为避难层。

结语

合理确定高层以及超高层建筑的消火栓系统分区，是当前摆在广大给排水设计人员面前的一个课题。设计人员应准确把握现行规范的基本原则，统筹各类因素。在保证系统安全情况下，最终得出适合每个项目的合理方案。

参考文献：

[1] GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范.

[2] CECS76：95 气压给水设计规范.

[3] 周大亮.气压水罐的工作原理及新规下如何设置稳压泵的探讨[J].给水排水，2015，5.

[4] 姜文源.浅说稳高压系统[J].给水排水，1999，5.

[5] 彭立春.稳高压消防系统中稳压泵设计参数确定的探讨[J].工业用水与废水，2010，4.

[6] GB50045―95高层民用建筑设计防火规范.

作者简介：李树柏（1988―），男，广西德保人，硕士，主要从事建筑给排水设计工作。