消火栓給水系統(tǒng)豎向分區(qū)探討與計(jì)算

胡云龍

摘 要 根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）中對(duì)消火栓系統(tǒng)豎向分區(qū)的要求，展開討論了豎向分區(qū)的目的、依據(jù)，并通過計(jì)算，總結(jié)出常用消火栓給水系統(tǒng)的分區(qū)界限。

關(guān)鍵詞 消防給水;系統(tǒng)工作壓力;靜壓力;豎向分區(qū)

引言

消火栓系統(tǒng)為建筑消防系統(tǒng)中常用系統(tǒng)之一，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014，以下簡稱“消水規(guī)”[1]）對(duì)其豎向分區(qū)做出了要求，本文主要分析了豎向分區(qū)依據(jù)并對(duì)分區(qū)建筑高度進(jìn)行了計(jì)算。

1豎向分區(qū)的目的

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，高層及超高層建筑的增多，建筑高度的增加對(duì)消火栓給水系統(tǒng)的供水設(shè)備、管材、管件等的要求都有所提高。從各部件的承壓能力、安全可靠性以及經(jīng)濟(jì)合理性等因素出發(fā)，勢必要對(duì)消火栓系統(tǒng)進(jìn)行豎向分區(qū)[2-3]。

2豎向分區(qū)的依據(jù)

“消水規(guī)”第6.2.1條明確了消火栓系統(tǒng)豎向分區(qū)的依據(jù)：

（1）系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa;

（2）消火栓栓口處靜壓大于1.0MPa;

符合上述條件時(shí)，消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水。

系統(tǒng)工作壓力為高壓和臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)在供水時(shí)可能存在的最大運(yùn)行壓力。根據(jù)“消水規(guī)”及“消水規(guī)”圖示[4]8.2.3條可以分四種情況分別計(jì)算。

消火栓栓口靜壓為消防給水管網(wǎng)在水靜止時(shí)消火栓口的壓力，靜壓最大的點(diǎn)在系統(tǒng)的最低處。根據(jù)常用消火栓系統(tǒng)形式可分以下三種情況：①采用高位消防水箱（無穩(wěn)壓泵）的臨高壓系統(tǒng)，其消火栓栓口靜壓為消防水箱最高水位到最低消火栓栓口高差;②采用高位消防水箱+穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵設(shè)置于高位水箱間的消火栓系統(tǒng)，其栓口靜壓按高位消防水箱最高水位與最低消火栓栓口高差加上穩(wěn)壓泵的停泵壓力之和計(jì)算;③采用高位消防水箱配穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵設(shè)置于低位消防泵房內(nèi)的消火栓系統(tǒng)，其栓口靜壓可按穩(wěn)壓泵的停泵壓力減去穩(wěn)壓泵與最低消火栓栓口高差計(jì)算（對(duì)于本文中地下室設(shè)消火栓的情況，該高差可忽略不計(jì)）。

3豎向分區(qū)的界限計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)條件的設(shè)定與假設(shè)

本文設(shè)計(jì)條件設(shè)定如下：地上建筑層高3.0m，消火栓栓口高度1.1m，消防水箱最高水位深h2=1.85m，不設(shè)穩(wěn)壓泵時(shí)，為滿足最不利消火栓栓口靜壓大于0.07MPa，最低有效水位距最不利消火栓栓口距離h1取8m，設(shè)穩(wěn)壓泵時(shí)，水箱基礎(chǔ)高度0.7m，則最低有效水位距最不利消火栓栓口距離為h1=0.7+（3.0-1.1）=2.6m。消防泵安裝高度距離消防泵房地面高度一般為1m以內(nèi)，計(jì)算時(shí)忽略不計(jì)。

3.2 對(duì)于上述分區(qū)依據(jù)

“消水規(guī)”6.2.2條明確要求，當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于2.40MPa時(shí)，應(yīng)采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱分區(qū)供水形式。此條款主要針對(duì)超高層建筑，以穩(wěn)壓泵置于屋頂?shù)呐R高壓系統(tǒng)為例，如圖1所示，計(jì)算一個(gè)分區(qū)最大服務(wù)建筑高度如下：

系統(tǒng)工作壓力最大為2.40MPa，此壓力為水泵零流量壓力（設(shè)計(jì)揚(yáng)程的1.2～1.4倍）+水泵吸水口出靜壓力h，取2m。則水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為H0=（2.4-0.02）/1.2=1.98MPa=198m，為保證最不利消火栓靜壓不低于0.35MPa，根據(jù)圖1可知，H1=H0-35-10+（3.0-1.1）=198-35-10+1.9=154.9m，

式中：H0——為消防水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程;H1——單個(gè)分區(qū)系統(tǒng)最大建筑高度;35——最不利栓口壓力;10——管道水頭損失;（3.0-1.1）——最高層高減去栓口高度。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，考慮到一定的安全富余量，此最大服務(wù)高度建議為140m（包含地下室高度）。

3.3 對(duì)于分區(qū)依據(jù)

主要是針對(duì)高層建筑，系統(tǒng)分區(qū)可采用減壓閥分區(qū)。本文以實(shí)際工程中常用的高位消防水箱臨時(shí)高壓系統(tǒng)三種情況為例分析。

（1）高位消防水箱不帶穩(wěn)壓泵

此時(shí)最大靜壓消火栓為地下室的消火栓，其消火栓栓口壓力為1.0MPa時(shí)，可知H1=100-8=92m，即服務(wù)建筑高度大于92m（包含地下室高度）時(shí)，需要豎向分區(qū)。

（2）高位消防水箱+穩(wěn)壓泵（置于屋面）

如圖2所示，根據(jù)“消水規(guī)”圖示15S909第8.2.3條，此時(shí)最低點(diǎn)消火栓栓口靜壓為穩(wěn)壓泵停泵壓力P2+H1-1.1。

P2根據(jù)《消防給水穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》17S205[5]選型舉例，啟泵壓力P1=0.18Mpa，停泵壓力P2=P1/0.80=0.22MPa。則H1=100+1.1-22=79.1m，即系統(tǒng)服務(wù)建筑高度大于79.1m時(shí)，應(yīng)豎向分區(qū)，需要說明的是此服務(wù)高度是基于圖集中所選的穩(wěn)壓設(shè)備停泵壓力計(jì)算所得。在實(shí)際工程應(yīng)用中要根據(jù)設(shè)備選型計(jì)算。

（3）高位消防水箱+穩(wěn)壓泵（置于地下消防泵房）

如圖3所示，與穩(wěn)壓泵置于屋面不同，當(dāng)穩(wěn)壓泵置于地下消防泵房時(shí)，為保證最不利點(diǎn)消火栓栓口靜壓不小于0.15MPa，其啟泵及停泵壓力均較大。根據(jù)“消水規(guī)”圖示，計(jì)算如下：

P1≥H1-（3-1.1）+15，①

且P1≥H1+0.7+1.85+10，②

由于地下室設(shè)置消火栓，其安裝高度與穩(wěn)壓泵高度差在實(shí)際工程中可以忽略，故系統(tǒng)最大消火栓栓口靜壓為P2， P2=P1/0.85，③。

當(dāng)P2為1.00MPa時(shí)，由①②③計(jì)算得H1為71.9m。

4 結(jié)束語

通過上述分析和計(jì)算， 可以得到以下結(jié)論：

（1）從消火栓系統(tǒng)部件的承壓能力、安全可靠性以及經(jīng)濟(jì)合理性等因素出發(fā)，需要對(duì)消火栓系統(tǒng)進(jìn)行豎向分區(qū)。

（2）對(duì)于服務(wù)建筑高度大于140m的超高層建筑，應(yīng)采用消防水泵串聯(lián)或減壓水箱的形式進(jìn)行豎向分區(qū)。

（3）對(duì)于采用高位消防水箱穩(wěn)壓的臨高壓系統(tǒng)，無穩(wěn)壓泵時(shí)，服務(wù)建筑高度大于92m時(shí)，應(yīng)豎向分區(qū);穩(wěn)壓泵置于屋頂時(shí)，服務(wù)建筑高度大于79.1m時(shí)，應(yīng)豎向分區(qū);穩(wěn)壓泵置于地下消防泵房時(shí)，服務(wù)建筑高度大于71.9m時(shí)，應(yīng)豎向分區(qū);可采用減壓閥分區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50974-2014.消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[2] 王紅玉，賀際章，黃琳琳.消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力和分區(qū)壓力[J]. 給水排水，2017， 43（3）：142-144.

[3] 馬林海 郭尚鳴.消防氣壓罐、穩(wěn)壓泵計(jì)算及消火栓系統(tǒng)豎向分區(qū)確定[J].工業(yè)用水與廢水，2015，46（6）：76-79.

[4] 15S909.《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[5] 17S205.消防給水穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.