- 城市消防
- 文章编号：1009-6000(2003)S2-0078-03
- 中图分类号：TU998.13 文献标识码：B
- 作者简介：谢影(1964-)，男，南京市规划设计研究院工程师。
- 浅议消防水箱的设计
- On the Design of Fire Water-Tank
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- 谢影
- XIE Ying
- 摘要：
在建筑消防设计中，消防水箱设计是否正确？是关系到初期火灾能否及时、有效地控制和扑灭，保护公民人身和财产安全的极为重要的环节。随着我国经济体制改革的深化，整个建筑行业正在迅猛发展，建筑的产业化、市场化，已成为国民经济发展的重要支柱。因此对工程设计科学化、规范化的要求，也越来越高；有关主管部门的审查，也越来越严。其中消防就是一项极为重要的内容。 - 关键词：
设计条件；容积；储存10分钟的消防用水量；高度；水压； - Abstract: Of architecture fire design, appropriately fire water-tank design is a very important link to control or put out a fire duly and effectively at the beginning and to keep human body and possession safe. With the reformation of the economic system of our country, the whole architecture is booming now. The industrialization and marketlization of architecture has become the vital support in national economy. So the requirement of scientificity and standardization of engineering design and the examination of relative departments has been more and more strictly, of which the fire control is an extremely significant element.
- Key words: design condition; cubage; storing 10min fire water; altitude; hydraulic pressure
- 1 屋顶消防水箱的设置条件
《建筑设计防火规范》97年版，以下简称“建规”中规定，凡是“临时高压给水系统”，要求在“最高部位设置重力自流的消防水箱”。《高层民用建筑设计防火规范》99年版，以下简称“高规”以及《自动喷水灭火系统设计规范》2001年版中规定，“临时高压给水系统”，都要“设置高位消防水箱”。显然临时高压给水系统是消防水箱设置的必要条件，至于“高位”、“最高部位”是相对于建筑物室内各种消防给水系统而言，目的是使室内各种消防给水系统管道内充满水，当有火灾发生时，有水进行灭火的最低要求，也是实施用水灭火最基本的条件。
2 消防水箱的容积计算
2.1 现行《规范》的规定
消防水箱容积的大小，也就是消防水箱储存消防水量的多少，直接关系到当火灾发生时，控制和扑救初期火灾的效果。“建规”、“高规”以及《自动喷水灭火系统设计规范》都有相应的条文，并作了具体的规定。
“建规”以及《自动喷水灭火系统设计规范》中都要求“储存10分钟的消防用水量”。“建规”中又说“当室内消防用水量不超过25升/秒，经计算水箱储水量超过12立方米时，仍可采用12立方米；当室内消防用水量超过25升/秒，经计算水箱储水量超过18立方米时，仍可采用18立方米”。
在工程设计实践过程中，遇到的建筑常常是不同功能且用途各异的组合形式，往往既需要设计消火栓给水系统，又需要设计自动喷水灭火系统，甚至水幕给水系统等，对执行这样的规定，确保火灾初期的灭火效果，“仍采用12立方米、18立方米”显然消防水箱容积是偏小的，再说要保证10分钟内，消火栓给水系统用两支水枪同时进行灭火的流量，自动喷水灭火系统任意作用面积内的喷水强度，是存在问题的。
2.2 现行《规范》对消防水箱容积的规定存在一定的缺陷
“规范”中明确规定，“室内消防用水量应按需要同时开启的灭火系统用水量之和计算”。用一栋室内既需要设计消火栓给水系统，又需要设计自动喷水灭火系统的建筑物为例，自动喷水灭火系统按轻危险级计，额定用水量为10.7升/秒；消火栓用水量按10升/秒计，室内消火栓用量之和为20.7升/秒，小于25升/秒。经计算10分钟消防用水量为12.4立方米，按“建规”要求，采用12立方米是可以的。
在实际工程中，如自动喷水灭火系统需按中危险级二级计，额定用水量为21.3升/秒；室内消火栓用水量需要15升/秒，室内消火栓用水量之和为36.3升/秒，大于25升/秒。经计算10分钟室内消防用水量需要21.78立方米，按“建规”要求，可采用18立方米的消防水箱。采用反算法进行验算，仅够使用8分钟，不能满足10分钟消防用水量的要求。其他就不举例说明了，从以上例子可以看出室内消防用水量越多，建筑物使用功能越复杂，体积越大，火灾危险性也越大。
2.3 消防水箱的容积应按建筑物实情计算
“高规”中明确规定：临时高压给水系统，应设高位消防水箱，水箱的储水量，“一类公共建筑不应小于18立方米”，二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12立方米，二类居住建筑不应小于6立方米。而在实际工程项目中，只有极少数不需要设自动喷水灭火系统的建筑，一般情况下都需要设自动喷水灭火系统，而“高规”中规定的水箱消防储水量是否包含了自动喷水灭火系统的用水量呢？
现以工程设计中经常遇到的十层至十八层的高层住宅为例，这类建筑一般都是地下、半地下室为车库，地上为住宅。属二类居住建筑，消防水箱储水量不应小于6立方米，而在“高规”的“用水量表”中又明确规定，建筑高度小于等于50米，室内消火栓用水量为10升/秒，反过来验算，可保证不小于10分钟的消防用水量。大于十八层的高层住宅楼，建筑高度大于50米，属一类居住建筑，室内消火栓用水量为20升/秒，消防水箱储水量不应小于12立方米，经验算，同样也是可保证不小于10分钟的消防用水量。然而《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中有关条文规定按《自动喷水灭火系统设计规范》中，中危险级二级设计，额定用水量为21.3升/秒，10分钟消防用水量需要12.78立方米。
通过以上实例说明，对于地下、半地下室为车库，地上为高层住宅，或类似于这样的建筑，无论是一类居住建筑，还是二类居住建筑，屋顶消防水箱的容积量都是偏小的，根本没有包含自动喷水灭火系统的10分钟的消防用水量。因此，屋顶消防水箱的容积，简单地执行“高规”中规定的“18、12、6”立方米的容积是欠妥的，应根据建筑的重要性，使用功能的组合，火灾的危险程度等情况，经计算综合平衡确定，确保火灾初期的10分钟消防用水量。
3 消防水箱的设置高度
3.1 现行《规范》的规定
消防水箱的设置高度是关系到整个消防给水系统的静压（稳压）以及消防给水系统的分区的重要参数，因此是设计中极为重要的环节。
“高规”中明确规定：“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓静水压力。当建筑高度不超过100米时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07Mpa；当建筑高度超过100米时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15Mpa。当高位消防水箱的设置高度不能满足上述静压要求时，应设增压设施。“建规”中的要求相对简单些，仅要求“在建筑物和最高部位设置重力自流的消防水箱”。因为消防水箱的设置高度，即消防给水系统的水压，对于扑救建筑物顶层和靠近顶部几层的火灾关系很大，即使消防水箱设置的高度达到这样的要求，也不能满足建筑物顶层和靠近顶部几层的消火栓及时启用的充实水柱的要求，所以要设增压措施，而且增压措施的选用应能满足最不利点消火栓出口的压力和流量，以保证水枪充实水柱达到要求。
事实上，在工程设计中很少考虑也很难执行“静水压力”、“最高部位”这两个参数的规定。一般情况下，总是根据楼顶部分使用功能，结合建筑顶部造型，设计在楼顶较高部位，使消防水箱内的水能够重力自流进入消防管道，确保整个消防给水系统的管网内充满水，同时设置增压（稳压）设备，采用自控措施，保证消防系统最不利点消火栓出口的压力和流量，达到消火栓的水枪充实水柱的要求，保证灭火效果。
3.2 消防水箱高度设置的具体要求
自动喷水灭火系统中消防水箱的设置高度，由于《自动喷水灭火系统设计规范》中明文要求“最不利点的喷头工作压力，不应低于0.05Mpa”。
在工程设计中，有些设计人员往往把它和“高规”中对“最不利点消火栓静水压力不应低于0.07Mpa”的规定结合起来考虑，这实际上是不对的。《自动喷水灭火系统设计规范》中又明文规定：“采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。”显然屋顶消防水箱的设置高度，即水压既要满足系统最不利点处的喷头压力，又要保证喷水强度，只有达到这样的要求，自动喷水灭火系统的压力开关、水力警铃才能动作，自动启动消防水泵，系统投入正常运行。而仅仅按上面所说的压力“0.05MPa、0.07Mpa”来确定消防水箱的设置高度，对于建筑物的顶层或顶部几层处于相对位置、相对距离较远处的喷头，当发生火灾时，由于水箱高度不够，水压不足，达不到要求，即使喷头动作，也满足不了设计喷水强度，从而导致系统无法投入正常运行，不能保证灭火效果，很明显系统设计失败。这一问题往往出现在占地面积大，使用功能复杂、组合而成的大体量的多层建筑的自动喷水灭火设计中。
为此，在设计屋顶消防水箱，确定其高度时，应分别按照“建规”、“高规”、“自动喷水灭火系统设计规范”等等相关要求，进行严格的计算，再结合各类建筑的设计要求，综合平衡后来决定，既要保证建筑设计美观，又要确保建筑防火设计安全。
4 结语
发生火灾时，不仅会造成重大的经济损失，而且还会严重地危及人民生命安全。由于对有关“规范”理解的不同，常常使业主、设计人员、消防审批部门存在意见分歧。为了确保防火设计质量，不违“规”，因此必须根据不同性质的不同类别的建筑的不同要求，全面正确地理解一系列有关“防火规范”，依据消防水箱的设置条件，合理选择消防水箱的位置，进行计算，综合比较，确定必要的容积，以便保证储存10分钟的消防用水量。
至于消防水箱的设置高度，建筑上能满足最好，事实上在工程设计中，很少也很难满足高度的要求，即水压既要满足最不利点消火栓的压力又要满足系统最不利点处的喷头工作压力，所以应该采取增压措施，设置增压（稳压）装置，确保及时有效控制和扑灭初期火灾。
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