对高层建筑室内消防给水设计的几点看法

　　摘要：结合高层建筑室内消防给水扑救火灾的实际需要，对室内消火栓系统的自动化程度和安全性、高层建筑的高度划分、室内消火栓设置小水枪以及湿式报警阀前后接管等问题提出一些见解和改进意见。
　　关键词：消火栓；水柱；湿式报警阀
　　1 室内消火栓消防系统的自动化程度和安全性
　　对于采用消防水箱和消防泵的消防系统，《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（以下简称《高规》）中要求高层建筑内每个消火栓处均需设置启动消防水泵的按钮，以便迅速远距离启动。笔者认为这种传统做法自动化程度较低，且安全性较差。
　　多年的实践表明，一旦发生火灾，其实并不急需马上启动消防专用泵，因为在正常供电条件下，大型水泵（N=55-75KW）的启动时间（包括降压起动）为13s，小型水泵（N=15KW 以下）则为3-8s。而消防队员铺设水龙带和开启操作消火栓的速度则相对慢一些，一般需39-60s，这样会造成管道短时间超压现象，此时管网压力升高，甚至超过管网允许压力而造成事故。
　　笔者认为与其按传统做法在每个消火栓处设置启动消防泵的按钮，还不如在天面消防水箱出水管上设置水流指示器，只有待消火栓依靠天面水池10min 消防水供其出水，消防泵方能启动。这样，较之在每个消火栓处设启动消防水泵按钮的做法可节约工程费用且效果也更好，又能大大提高自动化程度和安全性。 把安全工程师站点加入收藏夹
　　2 关于高层建筑高度的划分对消防的影响
　　《高规》规定凡建筑高度达到24m的民用建筑均属高层建筑设计范围，这样划分不但增加了工程造价，也给设计和施工带来了不少难题。虽然《高规》以24m 作为划分标准主要是根据我国经济条件和消防装备等情况来确定的，但却值得商榷。
　　按有关资料[2]的解释，确定将24m作为高层建筑的分界高度主要取决于消防车能够直接扑救的高度为24m。其计算和依据如下：
　　H=Hb-Hg-nHa (1)
　　式中：H为消防车能直接抽水灭火的最大高度（m）；Hb为消防车上泵的出口压力（mH2O）,由于受到麻质水带耐压强度的影响，故Hb小于70mH2O;Hg为水枪喷嘴处所需水压（mH2O），当水枪喷嘴口径为19mm，充实水柱长度为13m 时，Hg=20.5mH2O;n为水枪带条数，每条长20m，根据供水情况，可取n=8；Ha为每条水带的水头损失（mH2O），其流量为5L/s 时沿途和局部的Ha=3.22mH2O。代入式(1),得：
　　H=70-20.5-8×3.22=23.74mH2O=24mH2O
　　对以上计算与依据的解释为：扑救低层建筑火灾时，主要是利用消防车直接抽吸室外市政管道和天然水源的水，而室内消防用水量较小，只需满足扑救初起火灾即可。规范条文解释中认为目前消防登高车最大工作高度一般为30-40m，国产0023 型曲臂登高消防车的最大工作高度为23m，国内消防中使用较多的是解放牌消防车和麻质水带，当建筑物高度为24-50m时，其室内消防用水量应较大，水压也较高。消防车通过水泵接合器向室内管网供水高度可达48.5mH2O，其计算依据为：
　　H=H泵-H管-H栓 (2)
　　式中：H泵为消防车水泵出口压力，一般取80mH2O;H管为室内管网压力损失，对建筑高度管<=50m的室内管网，H管<=8mH2O（立管2mH2O，输水管6mH2O）；H栓为消火栓至室内最不利点处的消火栓压力，一般取23.5mH2O。由此得解放牌消防车可辅助高层建筑室内消防供水的高度为：
　　H=80-8-23.5=48.5mH2O （接近50m）。
　　以上两公式的计算结果表明，在同样条件下采用同样设备，其计算结果相差达1 倍以上，因此笔者认为式(1)有以下不当之处，即在消防水泵接合器15-40m以内设有室外消火栓，而室外消火栓距离建筑物不足40m，所以扑救火灾时铺设的水带长度不会超过100m，即使按100m 计算，其水带总水头损失为：
　　nHa=5×3.22=16.1m
　　H=70-20.5-16.1=33.40mH2O
　　由此可以得出消防车的扑救高度起码有30m，加上目前功率较大的消防车逐步配备，其实际扑救高度会远大于24m，为此笔者提出此探讨性看法，供修改《高规》时参考。
　　3 高层建筑室内扑救初期火灾的小水枪设置问题
　　高层建筑由于室内功能较复杂，设备也较多，起火原因复杂，一旦发生火灾就会因其建筑高度大，面积广而使火势蔓延速度加快，造成疏散和扑救难度较大，容易造成伤亡事故和扑救失效的情况。为此，笔者认为针对高层建筑的火灾特点，高层建筑的消防应立足于采用自救方法。
　　室内虽设置了消火栓，但消火栓系统要求充实水柱达到10-13mH2O，水枪的反作用力约为8-12Gg，故一般人员是无法操作的，只有待消防队员到场后才能投入使用。而在每个消火栓设置的直径65mm、长25m 的水龙带，平时因缺少检验和维护，时间过长也会变质和损坏，这样发生火警时就无法保证能将其成功扑救。
　　为便于室内人员及时扑救初起火灾，笔者建议在消火栓口处另设1个小口径自救式小水枪（又称用户消火栓），即在消火栓处设置消防短管（直径可为20，25，32mm），在短管上接上耐压橡胶管，长度可为10，15，25m 不等，橡胶管另一端装上小水枪，水枪口径分别为6，8，10mm，可由设计人员另通过计算选用，以确保有一股小水枪的水柱能到达室内任何着火点。
　　4 关于湿式报警阀前后接管的问题
　　在设计湿式自动喷淋系统时，某些人员将高位水箱接出的消防给水管不通过湿式报警阀，而直接与喷淋系统上部管网立管相接。采用这种做法一旦发生火灾，喷头启动喷水，水流指示器虽可发出区域水流报警信号，但水流指示器只是自动喷水系统的辅助电动报警设备，要有可靠的电源才能发挥作用。而湿式报警阀则是利用压力差的原理组成的机械报警装置，只要火灾时喷头喷水，由于压力变化既可确保启动消防泵，又可带动水力警铃报警，因此高位水箱内出来的水必须经过湿式报警阀再进入到喷淋管网中。
　　有些技术资料曾建议在报警阀前后设消火栓系统，但笔者认为此举不妥。因为根据《建筑消火栓设计防火规范》（GBJ16-87）第8.6.1 条的规定，室内消火栓给水管网与自动喷水灭火设备的管网宜分开设置，如有困难则应在报警阀前分开设置。这一规定要求是合理和科学的，因为自动喷水和消火栓合用消防泵，采用一用一备，仅用1台大泵供应自动喷水和消火栓的流量可达80L/s以上，而初期火灾只需动用火灾层距着火点较近的2支水枪（或少数喷头）进行灭火，实际所需消防用水量仅为10L/s,远少于消防泵的设计出水量，水泵扬程相应急剧增高，消防泵便产生超压。而消防泵超压会增大灭火难度，使管道接头、阀门、消火栓、喷头等配件产生损坏而渗漏，也可能引起管道爆裂而直接影响灭火效果。为此，规范规定室内消火栓系统和自动喷水系统给水管网宜分开设置。
　　但规范第8.6.1 条又规定“如有困难，应在报警阀前分开设置”，这是规范制订部门考虑高层建筑设备多，系统复杂，当管道分开单独设置有困难时只好在报警阀前分开设置。这时可采用自动喷水和消火栓合用消防泵，管道分开设置，但水泵为两用一备，2台泵分先后启动，以克服扑灭初期火灾所产生的管道超压问题。