消火栓係統和消防泵的探討

1.消火栓給水係統
1.1消火栓的栓（shuān）口壓力和係統分區
　　我國《建築設計防火規範》GBJ16—87修訂版（以（yǐ）下簡稱《建規》）第8.6.2和（hé）《高層民用建築設計防火規範》GB50045—95（以下簡稱《高規》）第7.4.6條規定（dìng）消火栓栓口（kǒu）靜水壓力（lì）不應大於0.8Mpa，當大於0.8Mpa時應采取分區給水係統。
　　美國NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中規定係統任何一點的壓力在任何時間不能超過2.41Mpa，當栓口處靜壓力超過1.21Mpa時應（yīng）設減壓裝置（zhì）。
　　我國消火栓的靜壓不應大於0.80Mpa是係統分區值。消火（huǒ）栓的靜壓要求是鑒於消火（huǒ）栓的（de）質量——承壓力。我國《室內消火栓（shuān）》GB3445—82中規定室內消火栓工作壓力為1.60Mpa，試驗（yàn）壓力為2.40Mpa，遠大於靜壓分區值0.80Mpa，因而我國的係（xì）統分（fèn）區值可適當（dāng）提高。在美國係統（tǒng）分區（qū）有兩個值確定，一是與我國相（xiàng）當的（de）栓口（kǒu）靜壓不超過（guò）1.21Mpa；二是係統任何一點的壓力在任何時間不能超（chāo）過（guò）2.41Mpa，這是（shì）係統必須串聯分區的要求。據調查，我（wǒ）國有不少的建築高度在60m—70m，這樣高度（dù）的（de）建築物加上地（dì）下（xià）室高度和屋頂水箱高度（dù），其總高度往往大於80m，致使消火栓係（xì）統要分區，造成消火栓給水（shuǐ）係統設備、管道增加（jiā），投資增加（jiā）。適當提高此值或借鑒美國標準，可（kě）節省大量投資，並簡化係統。
　　建議靜壓分區值1.0Mpa—1.2Mpa，係統串（chuàn）聯分區值2.40Mpa。這樣既可以充分（fèn）利用消火栓（shuān）的承壓力，又可以節省投資（zī）。

1.2消火栓的（de）等級
    我國室內消火栓有DN65、DN50、和（hé）DN253個規格，DN25的水喉不能單（dān）獨使用，僅可與DN65和DN50配合（hé）使用。NEPA14消火栓分為（wéi）3個等級：Ⅰ級為DN65的消火栓，僅（jǐn）設栓口；Ⅱ級為DN40的消火栓箱，配有水龍帶和水（shuǐ）槍的消火栓，對於輕危險等級的場所可選用DN25的水喉；Ⅲ級為DN65的栓口和DN40的消火栓箱，對於輕危險等（děng）級的場所，DN40的消火栓（shuān）箱可改（gǎi）為DN25的水喉；設有自動噴水係統的場所，可不設DN40的消火栓箱（xiāng）。目前我國DN50的消火（huǒ）栓（shuān）基本不用，DN40的消火栓沒有，DN25的水（shuǐ）喉不能單獨使用。DN65的消火栓職業消防隊員和非（fēi）職業消防（fáng）隊員（yuán）都可用。在美國DN65消火（huǒ）栓僅為職業消防隊員用。所以DN40、DN25的消火栓為自（zì）救消火栓。
    建議《建規（guī）》中不設消火栓的場所均設水喉，水喉可與（yǔ）給水係統聯合。設有自動噴水係統的（de）場所僅設DN65的消火栓（shuān）栓口；不設自動噴水的場所設DN65的消火栓（shuān）栓口（kǒu）和DN25的水喉（hóu）。這樣既可以節省投資，又可以兼顧消防隊（duì）員（yuán）專業救火和非專業人員火災初期救火。

1.3、消火栓（shuān）的位置、設置以及栓口壓力
　　我國《建規》和《高規》規定消火栓設（shè）在走道、樓梯附近等明（míng）顯易於取用的地點。消火栓的（de）間距：高層為（wéi）30m，多層（céng）為50m，水龍帶長度為20m—25m。消防電梯前室設消火栓，屋頂設試驗消火栓。消火栓栓口距地（dì）高（gāo）度為1.1m，美國NF—PA14規定：（1）消火栓（shuān）立管亦即是消火栓（shuān）（因不設栓箱和水（shuǐ）龍帶）不應通過危險的區域，應設（shè）於防止（zhǐ）機械破壞和火災破（pò）壞的地方（fāng）；（2）消火栓立管和供水邊緣立管應設於封閉（bì）樓梯間，或者位於與封閉樓梯間等效防（fáng）火的位置；（3）幹式係統的消火栓立管不應封閉於建築物的牆內或壁栓（shuān）內；（4）消火栓應置於沒有（yǒu）障礙物（wù），距（jù）地0.9m—1.5m的（de）位置。若設有自動噴水係統時，邊（biān）緣主管可不考慮保護，給DN40的消火（huǒ）栓供水的立管可不考慮保護。DN65的消火（huǒ）栓應位於下列位置：（a）每一個樓梯的中間樓梯平（píng）台；(b)鄰近牆（qiáng）的任一邊的水平出口；(c)在從建築物進入走廊的每一個走（zǒu）廊出口；(d)在有采光（guāng）頂的室內林蔭地的每一個走廊出口和回廊（láng）出（chū）口，或者在外部公共空間進入室內林陰地（dì）；（e）在去屋麵的高層的樓（lóu）梯中間平台設不利點試驗消火栓（shuān）；（f）在沒有自動噴水係統的樓層不利點到消火栓的大距離不應超過45.7m，在有自動噴水係統的（de）樓層不利點到消火（huǒ）栓的大距離不（bú）應超過61m。對於設置Ⅱ級DN40消火栓的建築物：其（qí）任何部位到消火栓距離不大於39.7m。小於DN40的消火栓距離不大於36.6m。這樣消（xiāo）火栓的設置與（yǔ）疏（shū）散距離相當，便於理解（jiě）。我國《建規》規定民用建築房間到樓梯口的（de）疏散距離為（wéi）20m—40m，設有自動（dòng）噴（pēn）水係統時疏散距離可增加25%，即增加10m。房間門至室（shì）內近（jìn）點的直線距離為15m。如果DN65的消火栓設置在樓梯間，則樓層（céng）不利點到消火栓的大距離不（bú）應（yīng）超過（guò）55m，當設有（yǒu）自動噴水係統時為65m。《高規》規定的疏散距離與《建規》相同。所以如果（guǒ）我國規範規定DN65的消火栓（shuān）設置在樓梯間，消火栓的布置與美國規範相當。
　　我（wǒ）國的消火（huǒ）栓布置僅消防（fáng）電梯前室允許設消火（huǒ）栓，而樓梯間（jiān）不允許設（shè）消（xiāo）火栓。原因是消火栓設在樓（lóu）梯間會（huì）破壞樓梯間的（de）密封性，即使得防排煙（yān）功能（néng）被削（xuē）弱或被破壞，影響疏散，通常消火栓設在走廊內。走廊內的消火（huǒ）栓火災時沒有保護，而且走廊內又充滿（mǎn）煙氣，往往本層著火點附近的消火栓消防隊員無法取用，消防隊員要使用本層較遠的消火栓（shuān）或者著火層上下層的消火栓，或者由消防車供水，水龍帶沿樓梯敷設至著火層。這樣同樣會破壞封閉樓梯間的防煙功能。其實消（xiāo）防隊員要5min內才能（néng）趕到，此時（shí）如建築物內人員還在建築（zhù）物（wù）內，該疏散的人員已經疏散（sàn），而無法疏散的人員（yuán）僅靠疏散樓梯可能已無法實（shí）現。所以消火（huǒ）栓置於樓梯間並不影響疏散樓梯間的功（gōng）能（néng），為此（cǐ）建（jiàn）議DN65的消火（huǒ）栓（shuān）宜設於樓（lóu）梯間（jiān），DN40和DN25的自救消火栓設於走廊。
　　我國（guó）的消火栓都（dōu）配有水（shuǐ）龍帶，多年不用和不維護，到消防時基本不能使用，消防時消防隊員使用自帶的水龍帶。為此建議DN65的消火栓僅設栓口不配栓箱和水龍（lóng）帶，DN40、DN25消火栓設消火栓箱和水（shuǐ）龍帶。

1.4、消（xiāo）火栓（shuān）栓口餘壓
　　我國《建規》和《高規》對（duì）消火栓栓口出水（shuǐ）壓力規定（dìng）為（wéi）：大於0.50Mpa時，消火栓處應設減壓裝置。消火栓的充實水（shuǐ）柱為7m、10m、13m，充（chōng）實水柱對應的消火栓小出水壓力為16m、19m、22m。NFPA14規定：DN65消火栓的栓口（kǒu）處大小剩餘壓力為0.69Mpa，對於DN40和DN25的消（xiāo）火栓（shuān）大小剩餘（yú）壓力為0.45Mpa，這說明美（měi）國規範對消火栓的出口壓（yā）力很重（chóng）視，消火栓的栓口壓力為恒定值，大於此值可設減壓裝置，通常為減（jiǎn）壓穩壓消火（huǒ）栓。
　　消火栓栓口處（chù）的小剩餘壓力（lì）和大壓力取（qǔ）決（jué）於消（xiāo）防隊員和使用者對消火栓反作用推（tuī）力的承受能力，以及滅火對消火栓充實水柱的要求。我國（guó）消火（huǒ）栓栓口處大剩餘壓力0.50Mpa，小剩餘壓力為16m、19m、22m。而（ér）美國消火栓栓口（kǒu）處的小剩餘（yú）壓力和大壓力為一個值，DN65消火栓為69m，小於DN65消火栓為（wéi）45m。美國消火（huǒ）栓的間距大於我國的間距，其水龍（lóng）帶的大長（zhǎng）度為3根25m的帶子，若去掉水帶和接口處的水頭損失，其實際栓口壓力與我國相當。顯（xiǎn）然美國的栓口壓力比我國的要大得多，其（qí）小剩餘（yú）壓力不僅（jǐn）與反推力有關，還和保護半徑有關。美國DN65的消火栓其設置與樓梯的間距相當，即便於消（xiāo）火（huǒ）栓立管的保護、消（xiāo）防（fáng）隊（duì）員的（de）應用和人員疏（shū）散。按我國目前《高（gāo）規》、《建規》對疏散距離的規定，消火栓布置在樓梯間（jiān），則消火栓的間距為40m-80m，設有自（zì）動噴水係統時為50m-100m。如水龍帶為3根25m，則可一股水注到達任何部位，如利用同一樓梯（tī）間上下層的消火栓可保證有兩股水柱到達任（rèn）何部位。
　　為便於建（jiàn）築物的美觀和消防隊員（yuán）的實戰滅（miè）火以及與國（guó）際（jì）接軌，建（jiàn）議DN65的消火栓（shuān）僅設置（zhì）在疏散樓梯間內，其間距與（yǔ）樓（lóu）梯間的間距（jù）相當，大小剩餘壓力為0.50Mpa，這樣消火栓可接（jiē）2根水龍帶，保護（hù）半徑會更大。DN25的水（shuǐ）喉間距為30m，大小剩餘壓力為0.40Mpa。

1.5、消火栓係統
　　我國《高規》第7.1.3條規定室內消（xiāo）防給水應采用高壓或臨時高壓給水係統，《建（jiàn）規》第8.6.1條規定嚴寒地區非采暖（nuǎn）的廠房、庫房的室內消火栓係統，可采用幹式係統。
　　美國NFPA14把消（xiāo）火（huǒ）栓係統分為5個係統：（1）全自動幹式係統——平時（shí）係統管道充滿壓縮空氣，並設有（yǒu）像幹（gàn）式報警閥一樣的（de）裝（zhuāng）置，允許水自動進入開（kāi）啟的消火栓（shuān），係（xì）統的供水設施（shī）有能力供應並滿足係統消防用水量；（2）全自（zì）動濕式係統——平時係統管道為（wéi）充水的濕（shī）式係統，其供水設施能夠自動供應並滿足係統所需（xū）消防水量；（3）半自動幹式係統——幹式管道係統上設有像雨（yǔ）淋閥一樣的裝置，在每一個消火栓處設一個遙（yáo）控（kòng）裝置，以便允（yǔn）許水進入（rù）係統，遙（yáo）控裝置動作時，係統的供水設施有能力供（gòng）應並滿足係統所（suǒ）需消防水（shuǐ）量（4）手動幹式係（xì）統——係統管道為幹式（shì），且係統無永久的給（gěi）水設施，手動幹式係統需要的消防用水來自消防車的消（xiāo）防泵，並通過消防（fáng）水泵接（jiē）合向係統供水；（5）手動（dòng）濕式係統——管（guǎn）道為濕式，而且連接一個小流量供水裝置以維持係統內水壓，但係統無永久的能夠滿足係統（tǒng）所（suǒ）需水量（liàng）的給水設施（shī），手動濕式係統需（xū）要的消防（fáng）用水來自消防車的消防（fáng）泵，並通過消防水泵接合器向（xiàng）係統供水（shuǐ）。
顯然《高規》所指的常高壓係統（tǒng）和臨時（shí）高壓係統實際都是美國規範所指的（de）全自動濕式係統，《建規》所指的幹式係統應（yīng）是美國規範所指的全自（zì）動幹（gàn）式係統或半自動幹式係統。對於全自動（dòng）幹、濕式係統而言隻要消防時係統（tǒng）能全自動並提（tí）供（gòng）滿足係統消防所需水量即可。可見國內對消火栓係（xì）統（tǒng）提（tí）出常高壓係統和（hé）臨時高壓係統意義（yì）不大，原因是很（hěn）難找到一個真正意義（yì）上的常高壓消火栓給水係統，即消火（huǒ）栓給水係（xì）統任何時間不需啟動消防泵即能滿（mǎn）足係統消防所需（xū）的（de）水（shuǐ）量和水壓。為此建議取消常高壓係（xì）統和臨時高壓係（xì）統的（de）概念，用全（quán）自動幹式係統、全自動濕式係統、半自動幹式係統、手動幹式係統、手動濕式係統等新概念，這樣概念明確。同時鑒於國內的實際情況，建議采用（yòng）全自動幹式係統、全自動濕式係統、半自動幹（gàn）式係統、手動幹式係（xì）統4個係統。同時對（duì）於極為重要的建築物采用雙（shuāng）水源供（gòng）水係統，即除消防水池和消防泵供（gòng）水外，增設（shè）屋頂水箱或壓力水罐供水。

1.6、消（xiāo）火栓設計流（liú）量
　　《高規》規定高層建築室（shì）內消火栓的設計流量為20L/S—40L/S，《建規》規定民用建築室內消火栓的（de）設計流量為5L/S—30L/S，室外消防水量為10L/S—30L/S；廠房倉庫等設計（jì）流量為5L/S—40L/S；室外消防水量為10L/S—45L/S。設計消防曆時，甲、乙、丙類倉庫為3h，一（yī）類高層建築為3h，其它（tā）為（wéi）2h。
　　NFPA14規定Ⅰ級、Ⅲ級消火栓係統水力不利消火栓立管的（de）小流量為31.55/s，附加立管（guǎn）的小流量應為每一根15.76L/S，但總流量不（bú）應超過78.85L/S。Ⅱ級（jí）消火栓係統水力不利消火栓立管的（de）小流量為6.32L/S，不需附加（jiā）流量。Ⅰ級（jí）、Ⅱ級、Ⅲ級消火栓係統的設計（jì）消（xiāo）防（fáng）曆時均為0.5h。當設有自動（dòng）噴水係統時消火栓流量可（kě）減少。NFPA14規定對（duì）於與自動噴水聯合的消火栓（shuān）係統，輕危險等級、中危險等級（jí）和嚴重危（wēi）險等級的室內消火栓給水量有3個等級即0L/S、3.15/S、和6.3L/S；當自動噴水（shuǐ）與室內外消火栓係統聯合時，室內外消火栓給水量輕危險等級為6.31L/S、中危險等級為15.77L/S和嚴重危險等級為31.54L/S。由（yóu）此美國設有自動噴水係統的建築物室內消火栓係統的設計水量大為減少。
　　所以我們可借鑒美國的（de）經驗，對（duì）設有自動噴（pēn）水的建築物可適當（dāng）減少消（xiāo）火栓給水係統的給（gěi）水量。

2、消防給水（shuǐ）係（xì）統穩壓泵
　　消防給水係統穩壓是係統平（píng）時維持壓力的水泵（bèng），對係統起（qǐ）著監護作用和使（shǐ）係統（tǒng）具有自動控製的功能。穩壓泵的（de）壓力（lì）可根據係統壓力（lì）而確定，一般穩壓泵的壓力可根據係統壓力而確定，一般（bān）穩壓泵的壓力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa，或者穩壓泵壓力為主泵的1.1倍—1.2倍。但對於穩壓泵流量的確（què）定就有不同的說法。《高規》第7.4.8條增壓設施應符（fú）合下列規定：對（duì）消火栓給水係統不應（yīng）大於5L/S；對自動噴水係統不（bú）應大於1L/S。美國NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)規定穩壓泵（bèng）（PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps）的流量不少（shǎo）於係統正（zhèng）常條件（jiàn）下的泄漏量，壓力應能足夠維持係統所（suǒ）需的壓力。顯然我國規定了穩壓泵的流量的上限，而美國規定了穩壓泵的下限。我國的穩壓泵的流量設置要求是能滿足1個消防單元的用水量，美國是係統的泄漏水（shuǐ）量。
　　自動噴（pēn）水係統管道的泄漏水量按國家《采暖與衛生工程施工及驗收規範》第3.15條規定：水壓試驗時，10min內壓力降不大於0.05Mpa。然後將試驗壓力降至（zhì）工作壓力作外觀檢（jiǎn）查，以不漏為合格（gé）。《自動噴水滅火係（xì）統施（shī）工及驗收規範》第6.2.3條規定水壓（yā）試驗的測試點應設在係統管網的低點，對管網注水時，應將管網的空氣排淨，並應緩慢升壓，達到試驗壓力後，穩壓30min，目測管網無泄漏、無變形（xíng），且（qiě）壓力降不大於（yú）0.05Mpa。《給水（shuǐ）排水（shuǐ）管道工程施工及驗收規範》GB50268—97第10.2.13條規定：DN100的鋼管（guǎn）允許滲水量為0.28L(min•km)，DN150的鋼管（guǎn）允許滲（shèn）水量為0.3L(min•km)。顯然若管道施（shī）工達到國家規範，係統（tǒng）管網的泄漏水量很少。作者本人曾觀（guān）察過兩個已竣工的工程，室內管（guǎn）道的（de）泄漏水主要在管道的接口處毛細作用滲漏（lòu）水，以及一端與大氣接觸的試驗排水閥門和水泵出口止回閥的泄漏水（shuǐ）量。管道接口處毛細作用滲（shèn）漏（lòu）水一般形不成水滴，多（duō）在空氣中蒸發。一端（duān）與大氣接觸的閥門漏水很易觀察，及時關閉或更換閥門便不成問題。水（shuǐ）泵出口（kǒu）止（zhǐ）回閥由（yóu）於關不嚴而（ér）向水池中回水，這一現象不易觀察，是係統管網泄漏（lòu）水（shuǐ）量的一大隱患（huàn）。例如一工程選用的穩壓泵流量為1.33L/S，穩壓泵長時間運行亦達不到設定（dìng）壓力，經檢查（chá）是水泵出口止回閥關不嚴而（ér）向水池中漏水，更換止回閥後，穩壓泵正常工作，而且幾天啟動一次。這說（shuō）明係統的泄漏（lòu）量很（hěn）少很少，幾乎可以忽略不計。
　　據調查國（guó）內（nèi）外穩壓泵的流量多選（xuǎn）為0.5L/S—2.0L/S之間（jiān），當係統無氣壓罐時停泵有水（shuǐ）錘現象（xiàng）。鑒於穩壓泵對係統有著監護和自動控製功能的要求。我們（men）建議穩壓泵的（de）流量為1.0L/S—2.0L/S，壓力為比主泵高0.1Mpa—2.0Mpa或者為主泵的1.1倍（bèi）—1.2倍。穩壓（yā）泵好設有氣壓罐，若（ruò）不設氣壓罐，應在穩壓泵的控製器上作文章，使之在停泵時不至於因水（shuǐ）錘作用而頻繁啟動。

3、消防泵
　　NFPA20對消防泵的性能規（guī）定如下：水泵出（chū）流量為選定工作點的流量的150%時（shí），其（qí）揚程不小於選定（dìng）的工作點的揚程的65%，關（guān）閉水泵時的揚程不大於（yú）選定工作點揚程的140%。其實際是（shì）規定了水泵的性（xìng）能曲（qǔ）線是一條平滑的曲線。我國規範對消防水泵沒有詳細的規定，致使消防水泵的選用上有不少出（chū）入。建議設計人員在設計時參考NFPA20的規定。
　　《高規》和《建規》對消防水泵的性能沒有測試要求，NFPA20規定消防泵在出水管上設測量用流量計。流（liú）量計應能測試水（shuǐ）泵選定流量的175%，消防泵在出水管上應設直徑大於89mm的壓力表，這樣水泵（bèng）安裝（zhuāng）後可全（quán）麵（miàn）測（cè）試水泵的性能，以（yǐ）便（biàn）得知是否能滿足設（shè）計要求。建議設計人員在設計中（zhōng）考慮這個（gè）問題。