中美消火栓系統(tǒng)差異淺析

段向攀

(中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司, 湖北武漢 430000)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和投資環(huán)境的改變，我國(guó)許多工程企業(yè)開(kāi)始走向國(guó)際市場(chǎng)，工程設(shè)計(jì)人員在做國(guó)外工程時(shí)遇到許多規(guī)范的沖突。而由于美國(guó)規(guī)范具有完整性和廣泛性，得到了許多國(guó)家的認(rèn)可，本文分析了中美兩國(guó)消火栓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的差異，希望為國(guó)際工程設(shè)計(jì)人員帶來(lái)參考意見(jiàn)。

1 消防用水量

美國(guó)保險(xiǎn)服務(wù)公司(ISO)是為保險(xiǎn)公司提供從條款到費(fèi)率多方面服務(wù)的公司，其制定的建筑物消防用水量計(jì)算方法在美國(guó)已經(jīng)得到了廣泛地認(rèn)可。對(duì)于無(wú)噴淋系統(tǒng)的建筑物，ISO計(jì)算消防用水量的公式如下：

NFFi=(Ci)(Oi)(X+P)i

式中：NFFi表示消防用水量，Ci表示建筑物結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，Oi表示建筑物危險(xiǎn)等級(jí)影響系數(shù)，X表示建筑物所處環(huán)境的影響系數(shù)，P表示建筑物之間相互連接的影響系數(shù)。

例如某棟六層綜合辦公樓：?jiǎn)螌用娣e為1 200m2，單層高度4m，耐火等級(jí)為二級(jí)，火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)，內(nèi)設(shè)有送回風(fēng)管的集中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)我國(guó)GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，需同時(shí)設(shè)置消火栓滅火系統(tǒng)與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，自動(dòng)噴水用水量為21.3L/s，室外消火栓用水量為30L/s，室內(nèi)消火栓用水量為15L/s，則總的消防用水量為66.3L/s。根據(jù)ISO計(jì)算消防用水量的方法，如果辦公樓中不設(shè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，則NFFi=116.2×1.85×1=99L/s。ISO計(jì)算消防用水量方法時(shí)同時(shí)指出：對(duì)于設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的建筑物，參考NFPA規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。根據(jù)NFPA1的規(guī)定：此辦公樓的消防用水量為189.25L/s，如果辦公樓設(shè)置了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，消防用水量可以減少75 %，但同時(shí)不低于63.1L/s，則總的消防用水量為63.1L/s。

2 消火栓系統(tǒng)類型與等級(jí)

2.1 消火栓系統(tǒng)類型

室外消火栓系統(tǒng)：美國(guó)的室外消火栓均為地上式，分為干式和濕式。干式消火栓是美國(guó)最常用的室外消火栓，濕式消火栓適用于不存在冰凍氣候的地方。干式消火栓的筒體與連接管之間設(shè)有控制閥，且控制閥位于冰凍線之下，消火栓筒體下部、控制閥上部設(shè)有泄水口。我國(guó)的室外消火栓分為地上式和地下式，而GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，室外消火栓宜采用地上式消火栓。我國(guó)寒冷地區(qū)的室外地上式消火栓一般為干式，內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)泄水裝置，當(dāng)內(nèi)置出水閥關(guān)閉時(shí)自動(dòng)放空筒體內(nèi)的積水，且安裝時(shí)應(yīng)使泄水口位于冰凍線之下。

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)：NFPA14將室內(nèi)給水系統(tǒng)分為5種形式。

(1)自動(dòng)干式系統(tǒng)。管道中平時(shí)不充水，充滿有壓空氣(或氮?dú)?，當(dāng)消火栓開(kāi)啟后，系統(tǒng)排氣、充水、滅火。系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(2)自動(dòng)濕式系統(tǒng)。管道中平時(shí)充滿有壓水，系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(3)半自動(dòng)干式系統(tǒng)。管道平時(shí)不充水，但是系統(tǒng)包括一個(gè)類似雨淋閥的設(shè)備，當(dāng)位于消火栓處的遠(yuǎn)程控制裝置動(dòng)作時(shí)，此設(shè)備打開(kāi)使管道充水，同時(shí)此設(shè)備可以手動(dòng)打開(kāi)或者用水力方法打開(kāi)。系統(tǒng)的供水設(shè)施應(yīng)能滿足消防用水量的需求。

(4)手動(dòng)干式系統(tǒng)。管道平時(shí)不充水，運(yùn)行時(shí)需要消防車向系統(tǒng)供水。

(5)手動(dòng)濕式系統(tǒng)。管道連接有一個(gè)小的供水設(shè)施上或者連接到自動(dòng)噴水系統(tǒng)上，以維持管道的水壓，運(yùn)行時(shí)需要消防車向系統(tǒng)供水。

國(guó)標(biāo)中規(guī)定的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)一般對(duì)應(yīng)于NFPA中的自動(dòng)濕式系統(tǒng)，同時(shí)GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》允許部分室內(nèi)溫度低于4 ℃或高于70 ℃的地方采用干式系統(tǒng)，干式系統(tǒng)要求在進(jìn)水管上設(shè)置快速啟閉裝置，在管道最高處設(shè)置自動(dòng)排氣閥，且應(yīng)設(shè)置消防車供水接口。

2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)等級(jí)

NFPA將室內(nèi)消火栓系統(tǒng)分為三個(gè)等級(jí)：

Ⅰ級(jí)系統(tǒng)：僅設(shè)置65mm的消火栓，無(wú)消防水帶(圖1)。僅供消防部門和訓(xùn)練過(guò)操作大流量水槍的人員使用。

圖1 Ⅰ級(jí)消火栓系統(tǒng)

Ⅱ級(jí)系統(tǒng)：設(shè)有40mm的消火栓，有消防水帶。水帶長(zhǎng)度不超過(guò)30.48m,水流射程不超過(guò)9.144m。在輕危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。供建筑物內(nèi)部人員或消防部門在火災(zāi)初期使用。

Ⅲ級(jí)系統(tǒng)：同時(shí)具有Ⅰ級(jí)系統(tǒng)和Ⅱ級(jí)系統(tǒng)的特征，設(shè)有40mm和65mm的消火栓，在輕危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的場(chǎng)所可以取消40mm的消火栓(圖2)。系統(tǒng)中的40mm消火栓供建筑物內(nèi)部人員使用， 65mm消火栓供消防部門和訓(xùn)練過(guò)操作大流量水槍的人員使用。

圖2 Ⅲ級(jí)消火栓系統(tǒng)

國(guó)標(biāo)中所指的室內(nèi)消火栓一般為DN65的消火栓，配有消防水帶，由于水槍流量不大，消防部門和建筑物內(nèi)部人員都可以使用。GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定的消防卷盤是消火栓給水系統(tǒng)的重要輔助設(shè)備，其消火栓口徑一般為25mm或32mm，僅供建筑物內(nèi)部人員使用。

3 室內(nèi)消火栓設(shè)置位置

對(duì)于建筑物內(nèi)部消火栓的位置，國(guó)標(biāo)要求室內(nèi)消火栓布置在樓梯間、休息平臺(tái)等明顯易于取用的地方，且不同層設(shè)置的消火栓，平面位置相同。而NFPA的規(guī)定比國(guó)標(biāo)的規(guī)定要具體。

Ⅰ級(jí)系統(tǒng)：在樓梯間的每個(gè)中間休息平臺(tái)處；建筑物內(nèi)部水平出口兩側(cè)(圖3)；商場(chǎng)的出口通道處(圖3)；通向屋頂?shù)臉翘莸淖罡咂脚_(tái)處；當(dāng)沒(méi)有通向屋頂?shù)臉翘?，且屋頂坡度小?/4時(shí)，在屋頂處；在水壓最不利點(diǎn)設(shè)置試驗(yàn)用消火栓；對(duì)于沒(méi)設(shè)自動(dòng)噴水系統(tǒng)的區(qū)域，如果其最遠(yuǎn)處距出口(設(shè)有或者靠近消火栓)超過(guò)45.7m，應(yīng)該增設(shè)消火栓；對(duì)于設(shè)有自動(dòng)噴水系統(tǒng)的區(qū)域，如果其最遠(yuǎn)處距出口(設(shè)有或者靠近消火栓)超過(guò)61m，應(yīng)該增設(shè)消火栓。

圖3 水平出口處的消火栓

圖4 商場(chǎng)出口通道處的消火栓

Ⅱ級(jí)系統(tǒng)：消火栓為40mm，設(shè)置消火栓時(shí)，對(duì)于40mm的軟管，應(yīng)使建筑物每層的所有區(qū)域在消火栓39.7m之內(nèi)； 40mm的軟管，應(yīng)使建筑物每層的所有區(qū)域在消火栓36.6m之內(nèi)。

Ⅲ級(jí)系統(tǒng)：應(yīng)綜合考慮Ⅰ級(jí)系統(tǒng)和Ⅱ級(jí)系統(tǒng)消火栓的設(shè)置。

同時(shí)NFPA規(guī)定每個(gè)樓梯間應(yīng)設(shè)消防豎管。

4 室內(nèi)消火栓壓力要求

NFPA規(guī)定消火栓系統(tǒng)中任意一點(diǎn)的壓力在任何時(shí)間不能超過(guò)2.4MPa。對(duì)于65mm消火栓，最不利點(diǎn)栓口的出水壓力不小于0.69MPa，任意栓口的靜水壓力超過(guò)1.21MPa時(shí)，應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施；對(duì)于40mm消火栓，最不利點(diǎn)栓口的出水壓力不小于0.45MPa，任意栓口的靜水壓力超過(guò)0.69MPa時(shí)，應(yīng)設(shè)減壓設(shè)施。

國(guó)標(biāo)規(guī)定消火栓栓口出水壓力大于0.7MPa時(shí)，必須設(shè)減壓設(shè)施；消火栓栓口靜水壓力大于1.0MPa時(shí)，應(yīng)采用分區(qū)給水系統(tǒng)。

對(duì)于消火栓出口壓力的規(guī)定，NFPA比國(guó)標(biāo)要高出許多，這與各國(guó)消防隊(duì)員的裝備配置、訓(xùn)練是分不開(kāi)的，設(shè)計(jì)人員在國(guó)際工程中要根據(jù)不同國(guó)家的具體情況選擇合適的參數(shù)。

5 室內(nèi)消火栓流量要求

Ⅰ級(jí)和Ⅲ級(jí)系統(tǒng)：最不利豎管最小流量為31.55L/s，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證其最不利處兩個(gè)消火栓的流量均不小于15.77L/s，其它豎管最小流量均為15.77L/s，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證這些豎管最不利處消火栓的流量均不小于15.77L/s。當(dāng)不設(shè)置自動(dòng)噴水系統(tǒng)時(shí)，總的流量不能超過(guò)78.85L/s，當(dāng)設(shè)置自動(dòng)噴水系統(tǒng)時(shí)，總的流量不能超過(guò)63.08L/s。

Ⅱ級(jí)系統(tǒng)：每根豎管的設(shè)計(jì)都按最不利消火栓流量達(dá)到6.32L/s，給水總管仍按6.32L/s的流量去設(shè)計(jì)。

國(guó)標(biāo)規(guī)定建筑物室內(nèi)消火栓用水量為5～40L/s，每根消防豎管最小流量為5～20L/s。

6 工程實(shí)例

印尼某工程輸送水泥轉(zhuǎn)運(yùn)站的消火栓設(shè)計(jì)，標(biāo)書要求采用NFPA規(guī)范，筆者分別采用國(guó)標(biāo)和NFPA規(guī)范設(shè)計(jì)作對(duì)比。

此轉(zhuǎn)運(yùn)站共三層，長(zhǎng)、寬、高分別為18.88m、17.44m、16.55m。國(guó)標(biāo)要求室內(nèi)消火栓用水量為10L/s，室外消防用水量為為15L/s，總消防用水量為25L/s。三層消火栓平面布置見(jiàn)圖5，設(shè)計(jì)中按照栓口動(dòng)壓0.35MPa計(jì)算，進(jìn)水管管徑選為DN100，進(jìn)水管壓力要求為0.60MPa。按NFPA要求，轉(zhuǎn)運(yùn)站需設(shè)置Ⅰ級(jí)系統(tǒng)，三層消火栓布置見(jiàn)圖6，則室內(nèi)消火栓用水量為47.3L/s，室外消防用水量為31.5L/s，總消防用水量為78.8L/s。進(jìn)水管管徑選為DN150，進(jìn)水管壓力要求為0.95MPa。

圖5 按國(guó)標(biāo)布置消火栓

圖6 按NFPA布置消火栓

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)中美兩國(guó)對(duì)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的對(duì)比可知：美國(guó)的消防系統(tǒng)發(fā)展較早，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)定較為詳細(xì)，對(duì)消防用水量、消火栓布置地點(diǎn)、消火栓壓力和消火栓流量等要求，NFPA比國(guó)標(biāo)制定的標(biāo)準(zhǔn)要高出許多，在國(guó)際工程中對(duì)消火栓系統(tǒng)不同設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇要根據(jù)不同國(guó)家的國(guó)情具體而定。本文通過(guò)中美標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，希望可以為設(shè)計(jì)人員在國(guó)際工程消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中提供參考意見(jiàn)。