消火栓（shuān）係統和消防泵的探討

1.消火栓給（gěi）水係統
1.1消火（huǒ）栓（shuān）的栓口壓力和係統分區
　　我國《建築設（shè）計防火規範》GBJ16—87修訂版（以下簡稱《建規》）第8.6.2和《高層民用建築設計防火規範（fàn）》GB50045—95（以下（xià）簡稱（chēng）《高規》）第7.4.6條規定消火栓栓口靜水壓力不（bú）應大於0.8Mpa，當大於0.8Mpa時應采取分區給水係（xì）統。
　　美國NFPA14《StandardfortheInstallationofStanpipeandHoseSystem》(1996Editon)中規定係統任何一點的壓力在任何（hé）時間不能超過2.41Mpa，當栓口（kǒu）處靜壓（yā）力超過1.21Mpa時應設減壓裝置。
　　我國消火栓的靜壓不（bú）應大於0.80Mpa是係統分區值。消火栓的靜壓要求是鑒於消火栓的質量——承壓力。我國《室（shì）內消火栓》GB3445—82中規定室內消火栓（shuān）工作壓力為1.60Mpa，試驗壓力為2.40Mpa，遠（yuǎn）大於靜壓分（fèn）區值0.80Mpa，因（yīn）而我國的（de）係統分區值可適當提高。在美國係統分區有兩個值確定，一是與我國相當的栓口靜壓不超（chāo）過1.21Mpa；二是係統任（rèn）何一點的壓力在任何時（shí）間不能超過2.41Mpa，這是係統必須串聯分區的要求。據調查，我國有不少的建築高度在60m—70m，這樣高度（dù）的建築物加上地下室高度和屋頂水箱高度，其總高（gāo）度往往大於80m，致使消火栓係統要分（fèn）區，造成消火栓給水係統設備、管道增（zēng）加，投資增加。適當提高此值或借鑒（jiàn）美國標準，可（kě）節省大量投（tóu）資，並簡化係統。
　　建議靜壓分區值（zhí）1.0Mpa—1.2Mpa，係統串聯分區值2.40Mpa。這樣（yàng）既可以充分利用消火栓的承壓力，又可以節省投資。

1.2消火栓的等級
    我國室內（nèi）消火栓有DN65、DN50、和DN253個規格，DN25的水喉不能單獨使（shǐ）用，僅可與DN65和DN50配合（hé）使用。NEPA14消火栓分為3個等級：Ⅰ級為DN65的消火栓，僅設栓口；Ⅱ級為（wéi）DN40的消火栓箱，配（pèi）有水龍帶和水槍的消火栓，對於輕危險（xiǎn）等級的場所可選用DN25的水喉；Ⅲ級（jí）為DN65的栓口和DN40的消火栓箱（xiāng），對於輕危險等級的場所（suǒ），DN40的消火栓箱可改為DN25的水喉；設有自動噴水係統（tǒng）的場所，可不設DN40的消火栓箱。目前我國DN50的消火栓基本不用，DN40的消火栓沒有，DN25的水喉不能單獨使用。DN65的消火栓職業消防隊員和非職業（yè）消防隊員都可用。在美國DN65消火栓僅為職業消防隊員用（yòng）。所以DN40、DN25的消火栓為自救消火栓。
    建議《建（jiàn）規》中不設消火栓的（de）場所均設水喉（hóu），水喉可與給（gěi）水係統聯合。設有自動（dòng）噴水係統的（de）場所僅設DN65的消火栓（shuān）栓（shuān）口；不設自動噴水的場所設DN65的消火栓栓口和DN25的水喉。這樣（yàng）既可以節省（shěng）投資，又可以兼顧消防隊（duì）員專業救（jiù）火和非專業人（rén）員火災（zāi）初期救火。

1.3、消火栓的位置、設置以及栓口壓力
　　我國《建規（guī）》和《高規》規定消火栓設在走道、樓（lóu）梯附近（jìn）等明顯易於取用的地點。消火（huǒ）栓的間距：高層為30m，多層為50m，水龍帶長度（dù）為20m—25m。消防電梯前室（shì）設消（xiāo）火栓（shuān），屋頂設試驗消火栓。消火栓栓口距地高度為1.1m，美國NF—PA14規定：（1）消火（huǒ）栓立管亦即是消火栓（因不設栓箱（xiāng）和水龍帶）不應（yīng）通過危險的區域，應設於防止機械破壞和火災破（pò）壞的（de）地方；（2）消火栓立管和供水邊緣立管應設於封（fēng）閉（bì）樓梯間，或者位於與封閉樓梯間等效防火的（de）位置；（3）幹式係統的消火栓立管不應封閉於建築物（wù）的牆內或壁栓內；（4）消火栓應置於沒有障礙物，距地0.9m—1.5m的位置。若設有自動噴水係統時，邊緣主管（guǎn）可不考慮保護（hù），給DN40的消（xiāo）火栓供水的立管可不考慮（lǜ）保護。DN65的（de）消火栓應位於下（xià）列位置：（a）每（měi）一個樓梯的（de）中間樓梯平台；(b)鄰近牆的任（rèn）一邊（biān）的水平出口；(c)在從（cóng）建築物（wù）進入（rù）走廊的（de）每一個走（zǒu）廊出口；(d)在有采光頂的室內林蔭地的每一個走廊出口和回廊出（chū）口（kǒu），或者在外部公共空間進入室內林陰地；（e）在去屋麵的高層的樓梯中（zhōng）間（jiān）平台設不利點試驗消火栓；（f）在沒有自動噴水係統的樓（lóu）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樓層不利點到消火栓的大距（jù）離不應超過61m。對於設置Ⅱ級（jí）DN40消火栓的建築物：其任何部位到消火栓距離不大於39.7m。小（xiǎo）於DN40的消火（huǒ）栓距離不大於36.6m。這樣消火栓的設置與疏散距離相當（dāng），便於理解。我國《建規》規定民用建築房間到樓（lóu）梯口的疏散距離為20m—40m，設有自動噴水係統時疏散距離可增（zēng）加25%，即增加10m。房間門至室內近點的直線距離為15m。如（rú）果DN65的消（xiāo）火栓設置在樓梯間，則樓層不利點到消火栓的大距離不應超過55m，當設有自動噴水係統時為65m。《高規》規定的疏散距離與《建規》相同。所以如果我國（guó）規（guī）範規定（dìng）DN65的消（xiāo）火栓設置在樓（lóu）梯間，消火栓的布置與美國規範相當。
　　我國的消火栓布置（zhì）僅（jǐn）消防電梯前室允（yǔn）許設（shè）消火栓，而樓梯間不允許設消火栓。原因是消火栓設在樓（lóu）梯間會（huì）破壞樓梯間的密封性（xìng），即使得防排煙功能被削弱（ruò）或被破壞，影響疏散，通常消火栓設（shè）在走廊內。走（zǒu）廊內的消火栓火災時沒有保護，而（ér）且（qiě）走廊內又充（chōng）滿煙氣，往往本層著（zhe）火點附近的（de）消火栓消防隊（duì）員無法取用，消防隊員要使用本（běn）層較遠的消火栓或者著火層上（shàng）下層的消火栓，或者由消（xiāo）防車供水，水龍（lóng）帶沿樓梯敷設至著火層。這樣同樣會（huì）破壞封閉樓梯間的防煙功能。其實消防隊員要5min內才能趕到，此時如建築物內人員還在建築物內（nèi），該疏散（sàn）的人員已經疏散，而無法疏散的人員僅靠（kào）疏散樓（lóu）梯可（kě）能已無（wú）法實現。所（suǒ）以消（xiāo）火栓（shuān）置於樓梯間並不（bú）影響疏散樓梯間的功能，為此建議DN65的消火栓宜設於樓梯間，DN40和DN25的自（zì）救消火栓設於走廊。
　　我國的消火栓都配有水龍（lóng）帶，多年不用和不維護，到消防時基本不能使用，消（xiāo）防（fáng）時（shí）消防隊員使（shǐ）用（yòng）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帶，DN40、DN25消火栓設消火栓箱和水龍帶。

1.4、消火栓栓口餘壓
　　我國《建規》和《高規》對（duì）消火（huǒ）栓栓口出水壓力規定為：大於0.50Mpa時，消火（huǒ）栓處應設減壓裝置。消火栓的充實水柱為7m、10m、13m，充實水柱對（duì）應的（de）消火栓小出水壓力為16m、19m、22m。NFPA14規定（dìng）：DN65消火栓的栓口處（chù）大小剩餘壓力為（wéi）0.69Mpa，對於DN40和DN25的（de）消（xiāo）火栓大小剩餘壓（yā）力為0.45Mpa，這說明美國規（guī）範對消火栓的出口壓力很重視，消火栓的栓口（kǒu）壓力為恒定值，大於此值（zhí）可設減壓裝置，通常為減壓穩（wěn）壓（yā）消火（huǒ）栓。
　　消火栓（shuān）栓（shuān）口處的小剩餘壓力和大壓力取決於消防隊（duì）員和使用者（zhě）對消火栓反作用推力的承受能力，以及滅火對消火栓充（chōng）實水柱的要求（qiú）。我國（guó）消火栓栓口處大剩餘壓（yā）力0.50Mpa，小剩餘壓力為16m、19m、22m。而美國（guó）消火栓栓（shuān）口處（chù）的（de）小剩餘壓力和大壓力為一個值，DN65消火栓為69m，小於DN65消火栓為45m。美國消火栓的間（jiān）距大於我國的間距，其水龍帶的（de）大長度為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（xiàng）當。顯然（rán）美國（guó）的栓口壓力（lì）比我國的要大（dà）得多，其小剩餘壓力不僅與反（fǎn）推（tuī）力有關，還和保護半徑有關（guān）。美國DN65的消火栓其設置與樓梯的間距相當，即便於消火栓立管的（de）保護（hù）、消防隊（duì）員的應用和（hé）人員疏（shū）散。按我國目前（qián）《高規》、《建規》對疏散距離的規定，消火栓布置在樓梯間，則消火栓的間距為40m-80m，設有自動噴水係統時為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（yī）樓梯間上下層的（de）消火栓可保證有兩股水（shuǐ）柱（zhù）到達任何部位。
　　為便於建（jiàn）築物的美觀和消防隊員的實戰滅火以及與國（guó）際接軌，建議DN65的消火栓僅設置在疏（shū）散樓梯間內，其間距與樓梯間（jiān）的間距（jù）相當，大小剩餘壓力為0.50Mpa，這樣消火栓可接2根水龍帶，保護半徑會更大。DN25的水喉間距為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條規定室內消防給水應（yīng）采用高壓（yā）或臨（lín）時高壓給（gěi）水係統，《建規》第8.6.1條規定嚴寒地區非采暖的（de）廠房、庫房的室內消火栓係統，可采用幹式係統。
　　美國NFPA14把消火栓係統分為5個係統：（1）全自動幹式係統——平時係統管（guǎn）道充滿壓縮空氣，並設有像幹式報（bào）警閥一樣的裝置，允許水自動進入開啟的消火栓，係統的供水設施有能力供（gòng）應並滿足係統消防用水量；（2）全自動濕式係統——平時係統管道為充水的濕式（shì）係統，其供水設施能夠自（zì）動供應並（bìng）滿足係統所需消防水量；（3）半自動幹式係統——幹式管道係（xì）統上設有像雨淋閥一樣的裝置，在（zài）每一個消火栓處設一個遙控裝置，以便允許水進入係統，遙控裝置動作時，係（xì）統（tǒng）的供水設施有（yǒu）能力供應並滿足係統所需消防水量（4）手（shǒu）動幹式係統——係統管道為幹式，且係統無（wú）永久的給水設施，手動幹式係統需要的消防用水來自消防車的消防泵，並通過消防水泵接合向係統供水；（5）手動濕式係統——管道為濕式，而且連接一個小流量供水（shuǐ）裝置以維持（chí）係（xì）統內水壓，但係統無永久的能夠滿足係（xì）統所（suǒ）需水量的給水設施，手動濕（shī）式係統需要的（de）消防（fáng）用水來自消防（fáng）車的（de）消防泵，並通過消防水泵接合器向係統供（gòng）水。
顯然《高規》所指的常高壓係統和臨時高壓係統實際都是美國規範所指的全（quán）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動幹式係統或（huò）半自動幹式係（xì）統。對於全自動幹（gàn）、濕式係統而言隻要消防時係（xì）統能全自動並提供滿足係統消防所需水量（liàng）即可。可見國內對消火栓係統提出常高壓係統和臨時高壓係統意義不大，原因是很難找到（dào）一個真正意義（yì）上的常高壓消火栓給水係統，即消火栓給（gěi）水係統（tǒng）任何時間不需啟動消防泵即（jí）能滿足係統消防所需的水量和水壓。為此建（jiàn）議取消常高壓係統和臨（lín）時高壓係統（tǒng）的概念，用（yòng）全自動幹式係統、全（quán）自動濕式係統（tǒng）、半自動（dòng）幹式係統、手（shǒu）動幹式係統、手（shǒu）動濕式（shì）係統等（děng）新概念，這樣概念明確。同時鑒於國內的實際情（qíng）況，建議（yì）采用全自動幹式係統、全自動濕式（shì）係統、半自動幹式係統、手動幹式係（xì）統4個（gè）係統（tǒng）。同時對於極為重要的建（jiàn）築物采用雙水（shuǐ）源供水係統，即除消（xiāo）防水池和消防泵供水外，增設屋頂水箱或壓力水罐（guàn）供水。

1.6、消火栓設計流量
　　《高規》規定高層建築室內消（xiāo）火栓的設計流量為20L/S—40L/S，《建規》規（guī）定民用建築室內消火（huǒ）栓的設計（jì）流（liú）量（liàng）為5L/S—30L/S，室外消防水量為10L/S—30L/S；廠房倉庫等設計流量為5L/S—40L/S；室外消防（fáng）水量為10L/S—45L/S。設計消防曆時，甲、乙、丙類倉庫為3h，一類高層建（jiàn）築為3h，其它為2h。
　　NFPA14規定Ⅰ級（jí）、Ⅲ級消火（huǒ）栓係統水力不利消（xiāo）火栓立管的小流量為31.55/s，附加立管的小流量應為每一根15.76L/S，但總流量（liàng）不應超過78.85L/S。Ⅱ級（jí）消火栓係統水力不（bú）利消火栓立管的小流量為6.32L/S，不需附加流量。Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級消火栓（shuān）係統的設計消（xiāo）防曆時均為0.5h。當設（shè）有自動噴水係統時消火栓流量可（kě）減少。NFPA14規定對於與自（zì）動噴水聯合的消火栓係（xì）統，輕危險等級、中危險（xiǎn）等級和（hé）嚴重危（wēi）險等級的室內消火栓給水量有（yǒu）3個等級即0L/S、3.15/S、和6.3L/S；當自動噴水與室內（nèi）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（xiǎn）等級為15.77L/S和嚴重危險等級為31.54L/S。由此美國設有自動噴水係統的建築物室內消火栓係統的設（shè）計水量大為減少。
　　所以（yǐ）我們可借鑒美國（guó）的經驗，對設（shè）有（yǒu）自動噴水的建築物可適當減少消火栓給（gěi）水係統的給水量。

2、消（xiāo）防（fáng）給水係統穩（wěn）壓泵
　　消防給水係統穩壓是係（xì）統平時維持壓力的水泵，對係統（tǒng）起著監護（hù）作用和使係統具有自動控製的功能。穩（wěn）壓泵的壓力可根（gēn）據係統（tǒng）壓力而確定，一般穩壓（yā）泵的壓力可根據係統（tǒng）壓力（lì）而確（què）定，一般穩壓泵的壓力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa，或者（zhě）穩壓（yā）泵壓（yā）力為主泵的1.1倍—1.2倍。但對於穩壓泵流量的確定就有不同的說法。《高規》第7.4.8條增（zēng）壓設施應符合下列規定：對消火栓給水係統不應大於5L/S；對自動噴水係統（tǒng）不（bú）應（yīng）大於1L/S。美國NFPA20《StandandfortheInstallationofCentrifugalFirePumps》(1996Edition)規定穩壓泵（PressureMaintenanPumps/JoceyPumps/Make—UpPumps）的（de）流量不少於係統正常條件下的泄漏量，壓力應能足夠維持係統所需的壓力。顯然（rán）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（de）穩壓泵的流（liú）量設置要求是能滿足1個消防單元的用水量，美國（guó）是係（xì）統（tǒng）的泄漏水量。
　　自動噴水係統管道的泄漏水量按國家《采暖（nuǎn）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（hòu）將試驗壓力降至工作壓力作外觀（guān）檢查，以不漏為合格。《自動噴（pēn）水滅火係統施工及驗收規範》第6.2.3條（tiáo）規定水壓試驗的測試點應設在係統管網的低點，對管（guǎn）網注水時，應將管網的空氣排淨，並應緩慢升壓，達到（dào）試驗壓力後，穩壓30min，目測（cè）管網無泄漏、無變（biàn）形，且壓力降不大於0.05Mpa。《給水排（pái）水管（guǎn）道（dào）工程施工及（jí）驗（yàn）收規範》GB50268—97第10.2.13條規（guī）定：DN100的鋼管允（yǔn）許（xǔ）滲水（shuǐ）量為0.28L(min•km)，DN150的鋼管允許滲水量為0.3L(min•km)。顯然若管道施工達（dá）到國家規範，係統管（guǎn）網的泄（xiè）漏水量很（hěn）少。作者本人曾觀察過兩個已竣工的工（gōng）程，室內管道的泄（xiè）漏水主要在管道的接口處毛細作用滲漏水，以及一端與大氣接觸的試驗（yàn）排水閥門和水泵出口止回閥的泄漏水量。管道接（jiē）口處毛細作用（yòng）滲漏（lòu）水一般形不成水滴，多在空氣中（zhōng）蒸發。一端與大氣接觸的閥門（mén）漏水很易觀察，及時關閉或更（gèng）換閥門便不成問題。水泵出口止回閥由於關不嚴而向水池中回水（shuǐ），這一現（xiàn）象不易觀察，是係統管網泄漏水量的一大隱患。例（lì）如一工程選用的穩壓泵流量為1.33L/S，穩壓泵長時間（jiān）運行亦達不到（dào）設定（dìng）壓力，經檢查是水泵出口止回閥關不嚴而向水池中漏水，更換止回閥後（hòu），穩壓泵正常工作，而且幾天（tiān）啟動（dòng）一次。這（zhè）說明係統的泄漏量很少很少，幾乎可以忽（hū）略不計。
　　據調查國內外穩壓泵的流量多選為0.5L/S—2.0L/S之（zhī）間，當係（xì）統無氣（qì）壓罐時停泵有（yǒu）水錘現象（xiàng）。鑒於穩壓泵（bèng）對（duì）係統有著監護和自動控製功（gōng）能（néng）的要求。我們建（jiàn）議穩壓泵的（de）流（liú）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—1.2倍。穩壓泵好設有氣壓罐，若不設氣壓罐，應（yīng）在穩壓泵的控製器（qì）上作文章，使（shǐ）之在停泵（bèng）時不至於因水錘作用而頻繁啟（qǐ）動（dòng）。

3、消防泵
　　NFPA20對消防泵的性能（néng）規定如下：水泵出流量（liàng）為選定工作點的流（liú）量的150%時，其揚程（chéng）不小於選定的工（gōng）作（zuò）點的揚程的65%，關閉水泵時的揚程（chéng）不大於選定工（gōng）作點揚程的140%。其實際是規定了水泵的性（xìng）能曲線（xiàn）是一條平滑的（de）曲線。我國規範對消防水泵沒有（yǒu）詳細的規定，致使（shǐ）消防水泵的選用上有不（bú）少出入。建議設計人員在設計時參考NFPA20的規定。
　　《高規（guī）》和《建規》對消防水泵的性（xìng）能沒有測試要求，NFPA20規定消防泵在出水管上設測量（liàng）用（yòng）流量計。流量計應能測試水泵選定流量的175%，消防泵在出（chū）水管上應設直徑大於89mm的壓力表，這樣水泵安裝後（hòu）可全麵測試水泵的性（xìng）能，以便得知是否能滿足設（shè）計要求。建議設計人員在設計中考慮這個問題。