高位消防水箱消防设计初探

王雪斌

(吉安市公安消防支队，江西 吉安 343000)

在我国多层、高层建筑消防给水系统设计中，大部分采用的是临时高压给水系统。我国现行《建筑设计防火规范(GB50016-2006)》(以下简称《建规》)第8.4.4条规定：设置临时高压给水系统的建筑物应设置消防水箱。《高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)》(2005版)(以下简称《高规》)中第7.4.7条规定：当采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱。因此，消防水箱成为确保消防给水系统及时有效控制初期火灾的重要组成部分。笔者在消防设计审核工作实际中，发现一些消防水箱设计中的关键问题，应加以注意。

一、消防水箱容积计算

设置高位消防水箱的目的是在消防队未赶到火场前，利用水箱向室内消防系统供水以进行火灾初期的自救。我国现行规范规定按10分钟室内消防用水量设计消防水箱的容积。

《建规》第8.4.1条规定：建筑物内同时设置室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统或固定消防炮灭火系统时，其室内消防用水量应按需要同时开启上述系统用水量之和计算；《建规》8.4.4.2条规定：消防水箱应储存 10分钟的消防用水量。当室内消防用水量小于等于25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量大于12m3时，仍可采用12m3；当室内消防用水量大于25L/s，经计算消防水箱所需消防储水量大于18m3时，仍可采用18m3；《高规》7.4.7.1条规定：高位消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应小于18m3，二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3，二类居住建筑不应小于6m3。也就是说多层建筑消防水箱的消防储水量与消防用水量有关，高层建筑消防水箱的消防储水量与建筑类别有关。在实际消防设计时，计算出的10分钟消防用水量大都会大于规范中关于水箱容积的上限，因此实际设计容量按上限取值即可。

二、消防水箱设置高度

高位消防水箱应设置在建筑物的最高处，可以靠重力自流给室内消防管网提供压力水。其设置高度既能保证最顶层室内消火栓静水压力,也能保证最不利点喷头出水压力。

《高规》第7.4.7.2条规定：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 m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.07 MPa；当建筑高度超过100 m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15 MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施。《自动喷水灭火系统设计规范》则规定了“消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷水的最低工作压力和喷水强度”，而自动喷水灭火系统最不利点处喷头的工作压力不应低于0.05 MPa，即可认为消防水箱的设置高度应保证最不利点处喷头的工作压力不应低于0.05 MPa。以建筑高度不超过100米高层建筑室内消火栓系统设计为例，按规范要求最不利点消火栓静水压力不应低于0.07 MPa，则水箱距最不利点消火栓栓口高度为：

H=Hxh+hw+hsk(mH2O)

Hxh：最不利点消火栓静水压力，取7.0 mH2O；

Hw：最不利点消火栓至水箱间管路的水头损失，约0.5 mH2O；

Hsk：消火栓栓口水头损失，取2.0 mH2O；

H=7.0+0.5+2.0=9.5 mH2O

由此可知，要保证最不利点消火栓静水压力不低于0.07 MPa，水箱静水压应大于9.5 mH2O。否则当建筑物最不利点发生火灾时，该点根本无水可达，从而延误了灭火第一时间。

三、增压稳压设施设计

在实际工程设计中，由于造价和受建筑造型的限制，高位消防水箱的设置高度常常不能满足规范规定的静压要求，这时就应设增压设施。

现有工程设计中，屋顶高位消防水箱常用的增压设施一般采用在消防水箱的出水管上设置成套的增压稳压装置，包括隔膜式气压罐、增压稳压泵、远传压力表、电控柜等，它能确保消防给水管道最不利点消火栓满足消防所需的压力要求。另一种方式是在消防水箱出水管上只设增压稳压泵，不设气压罐，这种做法多用于多层建筑。在水箱出水管上设压力传感器，随着消防管道压力逐渐降低，通过压力传感器与增压泵联动控制增压稳压泵启停，以此满足最不利点消火栓的水压要求。此外还需注意的一点是，有些设计人员将增压水泵出水管作为消防水箱的出水管，这是非常错误的做法。这是因为设置增压水泵的主要目的是在刚发生火灾消防水泵启动前，满足消火栓和自动喷水灭火系统的水压要求，其出水量对消火栓给水系统不应大于5L/s，对自动喷水灭火系统不应大于1L/s，小于规范要求的室内消防用水量，不能满足扑救初期火灾水量的要求。所以，在屋顶设置的增压水泵，应在增压水泵出水管一侧设旁通管，出水流量不应小于扑救初期火灾需要的用水量。

四、其它应注意问题

一是消防水箱出水管接入位置问题。有些设计人员将消防水箱的出水管直接接入自动喷淋系统的顶层给水管道(报警阀后)，看似符合压力、流量要求而且节约管材，其实这是错误的做法。这是因为消防水箱的出水管从报警阀后管道接入，水箱中的水将不通过报警阀而直接进人系统管网，使得喷头动作后，报警阀后的管道水压长时间保持很高，延缓了压力开关动作，水力警铃不能及时报警，水泵迟迟得不到启动，故《自动喷水灭火系统设计规范》明确要求，消防水箱出水管应从报警阀入口前管道连接。二是消防水箱供水设计问题。有些设计消防水箱采用消防管道供水或消防水泵供水经过消防水箱再流入消防管网。这些做法减小了消防管网的压力，不能保证充分发挥消防设备的作用，所以应采用生活管道向消防水箱供水，并在消防水箱的出水管上设单向阀，以阻止消防水泵的供水进入消防水箱。三是消防水箱设计位置问题。有些局部为钢结构屋顶的大空间建筑物，如影剧院的舞台、体育场馆等，设计人员将消防水箱设置在建筑物承重能力相对较好的钢筋混凝土结构的中间层，但低于最不利点的高度，采取提高增压水泵扬程的方式，以满足工作压力要求。设计人员的想法是，规范说明消防水箱可设增压水泵来满足最不利点消火栓和喷头的压力，其实这是对消防水箱涵义的错误理解，使消防水箱成了中间水池，不能依靠重力向消防系统管道供水，这样的设计显然是不可取的。