高层建筑群共用高位消防水箱的设计探讨

霍松林　霍东林

摘 要：我国针对高层建筑群的消防水箱设置的相关规定《高层民用建筑设计防火规范》中明确规定了如果同一时间只对一次火灭进行考虑的高层建筑群能够进行消防水箱的共用，但相关规定中并没有指出高层建筑群共用消防水箱规定的适用条件以及适用要求，文章通过对高层建筑群共用高位消防水箱的案例以及高位消防水箱的水力计算进行分析，提出高层建筑群共用高位水箱的适用条件以及使用要求。

关键词：高层建筑群；消防水箱；共用；设计探讨

高位消防水箱是组成消防给水系统的十分重要的部分，是针对初起的火灾进行有效扑救的必要设备，通过在高层建筑上正确的设置高位消防水箱，能够直接或者间接地保障人民群众的人身消防安全以及建筑消防安全。

根据2005年版的《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 中的第7. 3. 5条规定：“同一时间只考虑一次火灾的高层建筑群可共用消防水池和消防泵房以及高位消防水箱”，同时高层建筑的高位消防水箱在满足《高层民用建筑设计防火规范》中的第7.4.7条规定时也要求其设置位置处于高层建筑群内的最高栋高层建筑屋顶的最高处，此外，高层建筑的消防水池容积以及高位消防水箱的容积需求计算需要根据个高层建筑群内最大栋建筑的消防用水量来进行。

根据《高层民用建筑设计防火规范》中第7.4.7.2条的规定：“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的静水压力”。根据要求，在建筑的高度小于或等于100 米的时候，高层建筑最不利点消火栓的静水压力要大于或者等于0.07兆帕，在建筑的高度大于100米的时候，高层建筑最不利点的消火栓静水压力要大于或者等于0. 15 兆帕，若高层建筑设置的高位消防水箱不能满足上述最不利消火栓净水压力的条件时，需要在高层建筑的高位消防水箱内加设增压设备。

综上所述，虽然《高层民用建筑设计防火规范》中对高层建筑群可进行共用高位消防水箱这一决策有着明显的规定，但是针对这一规定的适用条件以及使用要求《高层民用建筑设计防火规范》中并无明确规定，从而造成在实际的工作环境下，审图人员和设计人员往往会由于理解不同而产生歧义，同时消防主管部门也会由于要求不同而造成歧义的发生。从而导致安全隐患的存在，因此对于高层建筑共用高位消防水箱共用的适用条件以及使用要求需要进行进一步的明确，从而给对逐渐增多的高层建筑群共用高位消防水箱的设计提供实际的的指导性意义。

1 高层建筑群共用高位消防水箱的设置方法

高城建筑的高位消防水箱的主要作用为：向高层建筑提供出起火灾扑救的用水量，同时高位消防水箱需要保障提供的消防水压达到使用的要求。针对消防水箱的作用，文章采用下述两种方案进行高层建筑群共用消防水箱的设计探讨。

1、方案一

消防水箱的位置设置在高层建筑群的最高栋建筑的屋顶上，取代将消防水箱的出水管并接在室内的消防系统，文章使用的消防水箱是出水管接在室外的总消防环网管道之上。根据方案一，只要涉及的高层建筑群中的最高建筑的最不利点消火栓静水压力可以达到《高层民用建筑设计防火规范》的规范，高层建筑群中的其它建筑也都能达到最不利点消火栓静水压力的要求。方案一中每一栋建筑物依均依旧设置有装有止回阀的消防水泵结合器（依旧使用两根接户管），方案一中的消防系统图如图1所示。

使用方案一中的消防系统，能够显著的减少所要设置的消防水箱数目，缺点是，假如室外总消防环网与消防水箱进行连接的管路出现了故障，会对整个高层建筑群的火灾扑救工作造成不利的影响，所以，为了保障消防水箱向室外消防环网供水的安全性以及可靠性，需要根据涉及到的高层建筑群的实际情况进行数个高位消防水箱的分散设置。

2、方案二

方案二的消防系统是将整个高层建筑群视作一个整体的室内系统，也就是所谓的区域消防系统，此时高层建筑的消防管道接户管不进行止回阀的设置，并且也不需要将高位消防水箱的出水管连接到室外总的消防环网之上，而是将消防水箱直接与涉及到的建筑物室内消防系统相连。这样的方案因为室内消防系统在设计时采用了环路设计的方法，并且室内消防系统中设置有阀门来进行分段，提高了消防水箱的供水可靠度。

方案二将水泵结合器设置在室外总消防环网上，对于具体的位置要求只要涉及到的高层建筑群中消防用水量最大栋建筑的消防用水可以满足，同时要求在小区内的室外消火栓附近均匀分布，取代了方案一的每栋建筑物都需要设置水泵结合器，最后，为了提升高位消防水箱供水的可靠度，可以根据涉及到的高层建筑物的实际情况进行数个消防水箱的分散设置。方案二的消防系统图如图2所示。

方案一与方案二相比，方案二的消防系统较简单，并且所需要设置的消防水箱数量较少，因为方案二的消防系統中，高层建筑群可以通过水泵结合器的共用来较少水泵结合器数量，同时，方案二中所设置的消防水泵结合器的位置更加便捷消防车的加压注水工作。

2 高层建筑群共用高位消防水箱的水力计算

假设现有一高层建筑群采用如图2所示的方案二中的消防系统，也就是前文提到的高层见这群配置的消防系统为区域消防系统，假设涉及到的高层建筑群建筑物的平均高度为50米，根据《高层民用建筑设计防火规范》中第7.4.7.2条的规定：“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的静水压力”。根据要求，在建筑的高度小于或等于100 米的时候，高层建筑最不利点消火栓的静水压力要大于或者等于0.07兆帕，也就是说此处的高层建筑群最不利点消火栓的静水压力应该大于或者等于0.07兆帕。

消火栓栓口所需的水压HXH为：

假设涉及到的高层建筑的室内立管管径DN是100毫米，'室外总消防环网管径是DN150，到消防水箱与最不利消火栓间的管路长度是20 米，此处取高层建筑的平均建筑高度为50 米为例来进行研究，假设所选建筑群的各高层建筑的间距是40米，那么僵这些数据代入到（5）式以及（6）式，进行计算得到的结果如表1所示。

从表1能够得到结论，对于独栋高层建筑来说，要达到最不利点消火栓的静水压力70kpa的要求时，最不利点的消火栓水枪出口处的压力需要达到37. 26kpa，水枪流量要达到2. 42 L/s，从表1的结果可以看出，第2栋高层建筑的最不利点消火栓的水枪出口处的压力是22. 19 kpa，水枪流量为1. 87 L/s，造成这样的原因是由于高层建筑的室外环网以及室内管路的水头损失的增大，而后因为高层建筑群的建筑栋数的上升和消防管路的增长以及消防栓水枪的出口处压力、流量的缓慢变化，高层建筑的最不利点消火栓的水枪出口处的压力和水枪流量呈逐步下降趋势。

根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.7.2条的规定：“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的静水压力”，可以看出《高层民用建筑设计防火规范》虽然进行了高层建筑高位消防水箱设置的静水压力要求，对于保证最不利点消火栓的水枪出口压力以及流量未做明确要求要求，

研究发现，在高层建筑群中最高栋建筑物的屋顶最高处设置共用高位消防水箱是，如果设置的高位消防水箱的高度位置可以能满足涉及到的高层建筑群中最高栋建筑物的最不利点消火栓的静水压力要求，那么涉及到的高层建筑物群中的其它建筑群也都能够达到《高层民用建筑设计防火规范》中进行规定的静水压力要求，不过，现实工作环境中，由于随着水头损失的增加以及消防管路的增长，在涉及到的高层建筑群中的最远建筑物的最不利点消火栓的实际消防栓的水枪出口处压力以及水枪流量远远小于能够达到要求的水枪出口处压力以及水枪流量，这样的现象对于初期火灾的扑救工作有着非常不利的影响。

3 相应的建议

综和文中的高层建筑共用高位水箱的设置方案以及高层建筑群共用高位消防水箱的水力计算分析，可以得的结论如下所述。

首先，高层建筑群共用高位消防水箱的优势在于：通过高层建筑群共用高位消防水箱能够显著的减少高层建筑群中所设置的高位水箱数目，同时对于高层建筑群进行高位消防水箱的功用能够减小系统的结构负荷，从而减少高层建筑以及高位水箱的建筑成本和造价成本，通过科学的设计可以实现高位消防水箱供水的可靠度。

其次，《高层民用建筑设计防火规范》中所进行的“高位消防水箱的设置高度应保证最不利点消火栓的静水压力”规定往往容易引起争议，《高层民用建筑设计防火规范》需要对高层建筑群共用高位消防水箱的适用条件和使用要求作出明确详细的规范。

针对上述问题，通过文章的研究和分析，笔者提出如下的建议：如果建筑群中只有一栋高层，并且这栋高层与建筑群中的其它建筑物具有充分的高度差，可以达到最不利点消火栓的水枪出口压力以及水枪流量的要求（即与表1所列出的独栋建筑情况相同），那么，可以进行高位消防水箱的共用；如果建筑群内的建筑高度大致相同，所有建筑的高度差均相当时，建筑群不可以单纯的进行高位消防水箱的共用，此时如果必须要进行高位消防水箱的共用，那么一定要采取恰当的增压措施以保证建筑群内最高的建筑以及最远的建筑的最不利点消火栓的水枪出口压力和水枪流量达到要求。

4 结束语

综上所述，高位消防水箱是组成消防给水系统的十分重要的部分，是针对初起的火灾进行有效扑救的必要设备，通过在高层建筑上正确的科学的进行高位消防水箱的设置，以及根据高层建筑群的实际情況，采取恰当的增压措施以保证建筑群内最高的建筑以及最远的建筑的最不利点消火栓的水枪出口压力和水枪流量达到要求，从而使得人民群众的人身消防安全以及建筑消防安全能够得到有效地保障。

参考文献

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