消火栓系统和消防泵的探讨
1.消火栓给水系统
1.1消火（huǒ）栓的栓口压力和系统分区
我国《建筑设计防火规范》GBJ16—87修订版（以下简称《建（jiàn）规》）第8.6.2和《高（gāo）层民用建筑设计防（fáng）火规范（fàn）》GB50045—95（以下简称《高规》）第（dì）7.4.6条规定消火（huǒ）栓栓口静水压力不应大于0.8Mpa，当大于0.8Mpa时应采取（qǔ）分区给（gěi）水系统。
美国NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中规定系统任何一点的压力在（zài）任何时间不能超过2.41Mpa，当栓口处静（jìng）压力超过1.21Mpa时应设减压装置（zhì）。
我国消火栓的（de）静压不应大于0.80Mpa是系统分区值。消火（huǒ）栓的（de）静压要求是鉴（jiàn）于消火栓的质量（liàng）——承压力。我国《室内消（xiāo）火栓》GB3445—82中（zhōng）规定室内消火栓工作压力为（wéi）1.60Mpa，试验压力为2.40Mpa，远大（dà）于静压（yā）分区值0.80Mpa，因而我国的（de）系统分区（qū）值可适当提高。在美国系统分区有两个值确定，一是与我国相当的栓口静（jìng）压不超过1.21Mpa；二是系统任何（hé）一点的压力在任（rèn）何时间不能超过2.41Mpa，这（zhè）是系统必须串联（lián）分区的要求。据调查（chá），我国有不少的建筑高度在60m—70m，这样高度的建（jiàn）筑物加上（shàng）地下室高（gāo）度和屋（wū）顶水箱高度，其总高度往往大于80m，致（zhì）使消火栓系统要分区，造成消火栓给水系统（tǒng）设备、管道（dào）增加，投资增加。适当提高此值（zhí）或借鉴美国标准，可节省大量投资，并（bìng）简（jiǎn）化系统。
建议（yì）静压分区值1.0Mpa—1.2Mpa，系统串联分区（qū）值2.40Mpa。这样既可以充分（fèn）利用消火栓的承压力，又可以节省投资。
1.2消火（huǒ）栓的等级
我国室内消火栓有DN65、DN50、和DN253个规（guī）格，DN25的水喉不能单独使用，仅可与（yǔ）DN65和DN50配合使用。NEPA14消火栓分为3个等级：Ⅰ级为DN65的消火栓，仅设栓口；Ⅱ级为DN40的消火栓箱，配有（yǒu）水龙带和水枪的消火栓，对（duì）于轻危险等级的场所可选用DN25的水喉；Ⅲ级为DN65的栓口和DN40的消火栓箱（xiāng），对于轻危险等级的场所，DN40的消火栓（shuān）箱可改为DN25的水喉；设有自动喷（pēn）水系统的场所，可不设DN40的消火栓箱。目前我国DN50的消火栓基本不用，DN40的消火栓（shuān）没有，DN25的水喉不（bú）能单（dān）独使用。DN65的消火栓职业消防队员和非职业消防队员都可用。在美国DN65消火栓仅为职业消防队员用。所（suǒ）以DN40、DN25的消火栓为自救消火栓（shuān）。
建议《建（jiàn）规（guī）》中不设消火栓的场所均设水喉，水喉可与给水系统联合。设有自动喷水系（xì）统（tǒng）的场所仅设DN65的消火栓栓口；不（bú）设自动喷水的（de）场所设DN65的消火栓栓口和DN25的水喉。这（zhè）样既可以节省投资，又可以兼顾消防队员专业（yè）救火和非专（zhuān）业人员火（huǒ）灾初期救（jiù）火。
1.3、消火（huǒ）栓的位置、设置以及栓口压力
我国《建规》和《高规》规定消火栓设（shè）在走道、楼梯附近等（děng）明显易于取用的地点。消火栓的间距：高层（céng）为30m，多层为50m，水龙带长度为20m—25m。消防电梯前室设消（xiāo）火栓，屋顶设试验消火栓。消火栓栓口距地高度为1.1m，美国（guó）NF—PA14规定：（1）消火栓立管亦即是消火栓（shuān）（因不设栓箱和水龙带）不应通过（guò）危险的区域，应设于防止机械破坏和火灾破坏的地方；（2）消火栓立（lì）管和供水边缘（yuán）立管应（yīng）设于封闭楼梯间，或者位于与封闭楼梯间等效防火的位置；（3）干式系统的消火栓立管不应封闭于建筑物的墙内或壁栓内；（4）消火栓应置（zhì）于没有障碍物，距地0.9m—1.5m的位置。若设有自动喷水系（xì）统时，边缘主管可不考虑保护，给DN40的消火栓供水的立管可不考虑保护。DN65的消火栓应位于下列位置（zhì）：（a）每一（yī）个楼梯的（de）中间楼梯平台；(b)邻近墙的任一（yī）边的水平出口；(c)在从建筑物进入走廊的每一个走廊出口；(d)在有采光顶的（de）室内林荫地的每一个走（zǒu）廊出口和回廊（láng）出（chū）口，或者在外部（bù）公共空（kōng）间进入室（shì）内林阴地；（e）在去屋面的高层的楼梯（tī）中间平台设不利（lì）点试验消火栓；（f）在没有自动喷水系统的楼层不利点到消火栓的大（dà）距（jù）离（lí）不（bú）应超（chāo）过45.7m，在有（yǒu）自动喷水系统的楼层不利点（diǎn）到（dào）消火栓的大距离不应超过61m。对于设置Ⅱ级DN40消火（huǒ）栓的（de）建筑物：其任何（hé）部位到消火栓距离不大于39.7m。小于DN40的消火栓（shuān）距离不大于36.6m。这样消火栓的设置与疏散距离相当，便于理解。我国《建规》规定民用建筑房间到（dào）楼梯口的疏散距离为20m—40m，设有自动喷水系统时疏散距离可增（zēng）加25%，即增加10m。房间门至室内近点的直线距离为15m。如果DN65的消火栓设置在楼梯（tī）间，则楼层不利点到消火（huǒ）栓的大距离不应（yīng）超过55m，当设有自动喷水系统时为（wéi）65m。《高规》规定的疏散距离与《建规》相同。所以如果我国（guó）规范规定（dìng）DN65的消火栓设置在楼梯间，消（xiāo）火栓的布置与美国规范相当。
我国的消火栓布置仅消防电梯前室允许设消火栓，而楼梯（tī）间不允许设消火栓。原因是消（xiāo）火栓设在楼梯间会（huì）破坏楼梯间的密封性（xìng），即使得防排烟功能被削（xuē）弱或（huò）被破坏，影响疏（shū）散（sàn），通常消火栓设在走廊内。走廊内的消火栓（shuān）火灾时没有保护，而且走廊内又充满烟气，往往本层着火（huǒ）点附近的消火栓消防队员无法取用，消防队员要（yào）使用（yòng）本层较远的消火栓或者着（zhe）火层（céng）上下层的消火栓，或（huò）者由消防车供水，水龙带沿楼梯敷（fū）设至着火层。这样同样会破坏封（fēng）闭楼梯间的防烟功能。其实消防队员要5min内才能赶到，此时如建筑物内人员还在建筑物内，该疏散的人员已经疏散，而无法疏散的人员仅靠疏散楼（lóu）梯可能已无法实现。所以消火栓置于楼梯间并不影响疏散楼梯间的功能，为此建议DN65的消火栓宜设于楼梯间，DN40和DN25的自救消火栓（shuān）设于走廊（láng）。
我国的消火栓都配有水龙带，多年不（bú）用和不维护（hù），到消防时基（jī）本不能使（shǐ）用，消防时消防（fáng）队员使用自带的水龙带。为此建议DN65的消（xiāo）火栓仅设（shè）栓（shuān）口不配栓箱和水龙（lóng）带，DN40、DN25消（xiāo）火栓设消火（huǒ）栓（shuān）箱（xiāng）和水龙带。
1.4、消（xiāo）火栓栓口余压
我（wǒ）国《建规》和《高规》对消火栓栓口出水压力规定为：大于0.50Mpa时，消火栓处应设减压装置。消火栓的充实水柱（zhù）为7m、10m、13m，充实水（shuǐ）柱（zhù）对应的消火栓小出（chū）水压力为16m、19m、22m。NFPA14规定：DN65消火栓的（de）栓口处大小剩余压力为0.69Mpa，对于DN40和DN25的消火栓大小剩余（yú）压力为（wéi）0.45Mpa，这说明美国规（guī）范（fàn）对（duì）消火栓（shuān）的出口压力很重视，消火栓的栓口压力为恒定值，大于此值可设减压装置，通常（cháng）为（wéi）减压稳压消火栓。
消火栓栓口处的小剩余压（yā）力和大压力取决于消（xiāo）防队员和使用者对消火栓反作用推力的（de）承（chéng）受能力，以及灭火对消火栓充实水柱的要求。我国消火栓栓口处大剩余压力0.50Mpa，小剩余（yú）压力为16m、19m、22m。而美国消火（huǒ）栓（shuān）栓口处的小剩余压力和大压力为一个值，DN65消火栓为69m，小于DN65消火栓为45m。美国消火栓的间距大于我国的间距，其水龙带的大长（zhǎng）度为3根25m的带子，若（ruò）去掉水带和接口处的水头损失，其实际（jì）栓（shuān）口压力与我（wǒ）国相当。显然美国的栓（shuān）口（kǒu）压力比（bǐ）我国的要大得多，其小剩余（yú）压力（lì）不仅与反推力有关，还和保护半径有关。美国DN65的消火栓其设置与（yǔ）楼梯的间距相当，即便于（yú）消（xiāo）火栓（shuān）立管的保护、消防队员的应用和人员疏散。按我国目前《高规》、《建规》对疏散距离的规（guī）定，消火栓布置在楼梯间，则消火栓（shuān）的（de）间（jiān）距为（wéi）40m-80m，设有自动喷水系（xì）统时为50m-100m。如水龙（lóng）带为3根25m，则可一股水注到（dào）达（dá）任何部（bù）位，如利用（yòng）同一楼梯间上下（xià）层的消火（huǒ）栓可保证有两股水柱到达任何部位。
为便于（yú）建筑物的美观和消防队员的（de）实战灭火以及与国（guó）际接轨（guǐ），建议（yì）DN65的消火栓仅设置在疏散楼梯间内，其间距与（yǔ）楼梯间的间距（jù）相当，大小剩余压力为0.50Mpa，这（zhè）样消火栓可接2根水龙带，保护半径会更（gèng）大。DN25的水喉间距为30m，大小剩余压力为0.40Mpa。
1.5、消火栓系统
我国《高规》第7.1.3条规定室内消防给水应（yīng）采用高压或临时高压给（gěi）水系统，《建规》第8.6.1条规定严寒地区非采暖的厂房、库房的室内消火栓系统，可采用干式（shì）系统（tǒng）。
美（měi）国NFPA14把消火栓（shuān）系统分为5个系统：（1）全自动干式系统——平时系统管道充满压缩空气，并设有像干式报警阀一样的装置，允许水自动进入开启的消火栓，系统的供水设（shè）施（shī）有能（néng）力供应并满足系统消防用水量；（2）全自动湿式系统——平时系统管道为充水的湿式系统，其供水设施能够自动供应并满足系统（tǒng）所需消防水量；（3）半自动干式系统——干式（shì）管（guǎn）道系统上设有像雨（yǔ）淋阀一样的装置，在每一个消火栓处设一个遥控装置，以便允许水进入系统，遥控装（zhuāng）置动作时，系统的供水设施有能力供应并满足（zú）系统所需消防水量（4）手动干式系统（tǒng）——系统管道为（wéi）干式，且系（xì）统无永久的给水（shuǐ）设（shè）施，手动干式系统需要的消防（fáng）用水来自消防车的（de）消防泵，并通过消防水泵接合（hé）向系统供水；（5）手动湿式系统——管道为湿式，而且连接一个小流量供水装置以维持系统内水压，但系统无永久的能够满足系统（tǒng）所需水量的给水设施，手动湿式系统需要的消（xiāo）防用水来自消防车的消防泵，并通过消（xiāo）防水（shuǐ）泵接合器向系统供水。
显然《高规》所指的常高压系统和（hé）临时高（gāo）压系统实际都是美国规范（fàn）所指的全自动湿式系（xì）统（tǒng），《建规》所指的干（gàn）式系统应是（shì）美国规范所指的全自动干式系统或半自动干（gàn）式系统。对于全自动干、湿式系统而言只要消防时系统能全自动并提供满足系统（tǒng）消防所需水量即可。可（kě）见国内对消火栓系统提出常（cháng）高压（yā）系统和临时高压系（xì）统（tǒng）意（yì）义不（bú）大，原（yuán）因（yīn）是很难找到一个真正意义上（shàng）的常高压消（xiāo）火栓给水系统，即消火栓（shuān）给（gěi）水系统（tǒng）任何时间不需启动消防泵即能满足（zú）系统消防所需的水量和水压。为此建议取消常高压系（xì）统和临时高压系统的概念，用全自动干式（shì）系统、全自动湿式系统、半自动干式系统（tǒng）、手动干式系统、手动湿式系（xì）统等新概念，这样概念明确。同时鉴于国内的实际情况，建议采用全自动干式系统（tǒng）、全自动湿式系统、半自动（dòng）干式系统（tǒng）、手动（dòng）干式系统4个系统。同（tóng）时对于极为重要的建筑物（wù）采用双水源供水系统，即除消防水池和消防（fáng）泵供水外，增设屋顶水箱或（huò）压力水罐供水。
1.6、消火栓设计流量
《高规》规定高层建筑室内消火栓（shuān）的设（shè）计流量为20L/S—40L/S，《建规》规定民用（yòng）建筑室内消火栓的设计流量为5L/S—30L/S，室外消防水（shuǐ）量为10L/S—30L/S；厂房仓（cāng）库等设计流量为5L/S—40L/S；室（shì）外消防水量为10L/S—45L/S。设计消防历时，甲、乙、丙（bǐng）类仓库为3h，一类高层建筑为3h，其它为2h。
NFPA14规定Ⅰ级、Ⅲ级消火栓（shuān）系统水力不利消火栓立管（guǎn）的小流（liú）量为31.55/s，附加（jiā）立管的小流（liú）量应为每一根15.76L/S，但总（zǒng）流量不应超过（guò）78.85L/S。Ⅱ级消火栓系（xì）统（tǒng）水力不利消火栓立管的小流量为6.32L/S，不需附加流量。Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级消（xiāo）火栓系统的设计消防历时均为0.5h。当设有自（zì）动喷水系统时消火栓流量可（kě）减少。NFPA14规定对于（yú）与自动喷水（shuǐ）联合的消火栓系统，轻危险等级、中危（wēi）险等级和严重危（wēi）险等级的室内消火栓给水量有3个等级即0L/S、3.15/S、和6.3L/S；当（dāng）自动喷水与室内外消火栓系统联合时，室内外消火栓给水量（liàng）轻危险等级为6.31L/S、中危险等级为15.77L/S和严重（chóng）危险等级为31.54L/S。由此美国设有自动喷水系统的建筑物室内消（xiāo）火栓系统的设计水量大为减少。
所以我们可借鉴美国的（de）经（jīng）验，对设有自动喷水的建筑物可适当减少消火栓给水系统的给水量。
2、消防给水系统稳压泵
消防给水系统稳压（yā）是系统平时维持压力的水泵，对系统起着监护作用和使系统具有自动控制的功能（néng）。稳（wěn）压泵的压力可根据（jù）系统压力而确定，一般稳压泵（bèng）的压力可根据系统压力而（ér）确定，一般稳压泵（bèng）的（de）压力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa，或者稳压泵压力为主泵的（de）1.1倍—1.2倍。但对于稳压（yā）泵流（liú）量的确定（dìng）就有不同的说法。《高规》第7.4.8条增压设施应符合下列规定：对（duì）消火栓给水系统不应大于5L/S；对自动喷水系统不应大于1L/S。美国（guó）NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)规定稳压泵（PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps）的流量不（bú）少于系统正常条件下的泄漏量，压力应能足够（gòu）维持系统所需的压力（lì）。显然我国（guó）规定（dìng）了稳压泵的流量的上限（xiàn），而美国规定了稳压泵的下限。我国（guó）的稳（wěn）压泵的（de）流（liú）量设置要求是能满足1个消防单元的用水量，美国是（shì）系统的泄漏水量。
自动（dòng）喷水系统管道的泄漏（lòu）水量按国家《采暖与卫生工程施工（gōng）及验收规范》第3.15条规（guī）定：水压试验时，10min内压力降（jiàng）不大于0.05Mpa。然后将试验压力降（jiàng）至工作压力作外观检查，以不漏为合格。《自（zì）动喷水灭火系统施工及验收规范》第6.2.3条（tiáo）规定水压试验的测试点（diǎn）应设在系统（tǒng）管网的低点，对管网注水时，应将（jiāng）管网的空气排净，并（bìng）应缓慢升压，达到试验压力后，稳压30min，目（mù）测管网无泄漏、无（wú）变形，且压力降不（bú）大于0.05Mpa。《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268—97第10.2.13条规定：DN100的钢管允许渗水量为0.28L(min•km)，DN150的钢管允许渗水量为0.3L(min•km)。显然若管道施工达到国家规范，系统管网的泄漏水量（liàng）很少。作者本人曾观察过（guò）两个已竣工的工程，室（shì）内管道的泄（xiè）漏（lòu）水主要在管道的（de）接口处毛细作用渗漏水，以及一端与大气接（jiē）触的试验排水阀门和水泵出口止回阀（fá）的泄漏水量。管道接口处毛细作用渗漏水一般（bān）形不成水滴，多在空气（qì）中蒸发。一端与大气接（jiē）触的阀门漏水很易观察，及时关闭或更（gèng）换阀门便不成问（wèn）题。水泵出口止回（huí）阀由于关不严而向水（shuǐ）池中回水，这一（yī）现象不易观察，是系统管网泄漏（lòu）水量的一（yī）大隐患。例如一工（gōng）程选用的稳压泵（bèng）流量为1.33L/S，稳压泵长时间运行亦达不（bú）到设定压力（lì），经检查是水泵出（chū）口止回阀关不严而向水池中漏水，更换止回（huí）阀后，稳压泵正常工作，而且（qiě）几天启动（dòng）一次。这说明系统的泄漏量很（hěn）少很少，几乎可以忽略不（bú）计。
据调查（chá）国内外稳压泵的（de）流量多选为0.5L/S—2.0L/S之间，当系统无气压罐时停泵有水锤现象（xiàng）。鉴于稳压泵对系统有着监护和自动控制功能的要求。我们建议稳压泵的流量为1.0L/S—2.0L/S，压（yā）力为比主泵高0.1Mpa—2.0Mpa或者为主泵（bèng）的1.1倍—1.2倍（bèi）。稳压泵好设（shè）有气压罐，若不设气压（yā）罐，应在稳压泵的控制器上作文章，使之在停泵（bèng）时不至于因水锤作用而频繁启动。
3、消防（fáng）泵
NFPA20对消防（fáng）泵的（de）性能规定如下：水泵出流（liú）量为选定工（gōng）作点（diǎn）的流（liú）量的150%时，其扬程不小于选定的工作点的扬程的65%，关闭（bì）水泵时的扬程不大于选（xuǎn）定工作点扬程的（de）140%。其实际是（shì）规（guī）定了水泵的性能曲线是一条平滑（huá）的曲线。我国规范对消防（fáng）水泵没有（yǒu）详（xiáng）细的（de）规（guī）定，致使消防水泵（bèng）的（de）选用上有不少出入。建议设计人员在（zài）设计时参考NFPA20的（de）规定。
《高（gāo）规（guī）》和《建规》对消防（fáng）水泵的性能没有测试要（yào）求，NFPA20规定消防泵在出水（shuǐ）管上设测量用（yòng）流量计（jì）。流量计应能测试水泵选定流（liú）量的175%，消防泵在出水管上（shàng）应设直径（jìng）大于89mm的压力表（biǎo），这（zhè）样水泵安装后可（kě）全面测（cè）试水泵的性能，以便得知是否能满足设计要求。建议设计人员在设计中考虑这（zhè）个（gè）问题。