国家规范更新对消火栓给水设计的影响分析

胡明臻,韩增民,武永爱

(1.山东凯泰科技股份有限公司，山东 青岛 266011；2.聊城市交大科技园实业有限公司，山东 聊城 252000；3.山东工业职业学院，山东 淄博 256414)

近年来,随着经济发展和社会进步,高层住宅建筑呈现出“愈来愈高”和“愈来愈密”的趋势。为切实保障广大人民群众的生命财产安全,遵照国家有关基本建设方针和“预防为主、防消结合”的消防工作方针[1],中华人民共和国住房和城乡建设部联合有关部门适时对原有规范进行修订或者推出全新规范。新旧规范的更新变化,势必对工程设计工作产生一定的影响。笔者结合工作过程中的具体设计实例,对比分析消防相关规范更替对高层建筑消防给水设计的影响。

1 工程概况

已建工程设计实例a：某市A小区E08#住宅楼(以下简称“工程实例a”)；新建工程设计实例b：某市B小区12#住宅楼(以下简称“工程实例b”)。工程实例概况见表1。

表1 工程实例概况

2 建筑分类

自2005年以来,关于高层建筑的防火规范共有两版。2015年5月1日以前消防设计依据《高层民用建筑设计防火规范(GB 50045—95)》[2](2005年版)(以下简称“高规”)。2015年5月1日以后消防设计依据《建筑设计防火规范(GB 50016—2014)》[3](以下简称“防火规”)。工程实例a施工图审查完成时间为2012年12月,根据“高规”第3.0.1条,为二类高层居住建筑。工程实例b施工图审查完成时间为2018年9月,根据“防火规”第5.1.1条,为二类高层住宅建筑,工程实例a、b火灾危险性分类和建筑防火类别可以确定为同类。

3 建筑物消火栓设计用水量比较分析

由工程概况可知,两个工程实例的室外消火栓给水系统设计用水量取值一样,均为15 L/s。工程实例a的室内消火栓设计用水量为20 L/s,依据为“高规”第7.2.2条及消火栓给水系统的用水量表7.2.2[2]；工程实例b的室内消火栓设计用水量为10 L/s,依据为《消防给水及消火栓系统技术规范(GB 50974—2014)》(以下简称“消水规”)第3.5.2条及表3.5.2建筑物室内消火栓设计流量[1]。比较可知a、b工程室内消火栓设计用水量差别较大,分析其原因：高层建筑消火栓给水系统的设计用水量,应根据火灾现场用水量统计资料和消防供水保障能力并结合国民经济发展水平,经综合考虑确定。受早期消防车供水能力和消防登高车最大工作高度的限制,消防救援设施协助供水能力有限,故工程实例b的室内消火栓设计用水量取值比工程实例a小。在同类高层建筑消防给水设计中,火灾延续时间2.0 h的消防水池有效水容积减小了72 m3,消防水泵的配电负荷也有所减小,更好地实现了节地、节电。

4 室内消火栓的布置比较分析

依据“高规”第7.4.2条,消防竖管的布置,应保证同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位[2],工程实例a每个单元每层设置2个消火栓。依据“消水规”第7.4.6条,建筑高度小于或等于54 m且每单元设置一部疏散楼梯的住宅[1],室内消火栓的布置可采用1支消防水枪的1股充实水柱到达室内任何部位[1],工程实例b每个单元每层设置1个消火栓。对比发现,本类工程关于室内消火栓的布置条款变化很大。通过反复阅读“消水规”并未找出变化原因。而“高规”条文说明关于消火栓的布置[2]分析中提到：一支水枪扑救初期火灾的保证率约为40%,两支水枪扑救初期火灾的保证率约为65%。

高层民用建筑具有火势蔓延快、疏散难度大、扑救困难、火灾隐患多、事故后果严重等特点,必须设置有效的灭火系统。火灾的发生具有时空的不确定性,任何人无法预测火灾何时发生,也无法预测火灾发生的部位。室内消火栓在平时维护和管理过程中难免出现疏漏,以致某个消火栓在火灾发生时不能正常使用。假若此种情况发生在工程实例b中,那么该单元该楼层的火灾将无法实施有效扑救；若发生在工程实例a中,那么该单元该楼层的火灾扑救还有大约40%的保证率。合理布置室内消火栓是有效保证扑救初期火灾的重要因素,对同类工程设计工作多次比较分析后,认为此类工程按照“同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱同时达到被保护范围内的任何部位”进行设计更加安全。

5 对“消水规”第7.4.12.2款的建议

“消水规”第7.4.12.2款规定“高层建筑消火栓栓口动压不应小于0.35 MPa,且消防水枪充实水柱应按13 m计算”[1]。根据以往多个工程设计实例计算,水枪的充实水柱取值13 m时,消火栓栓口压力Hxh比此条款小很多；消火栓栓口动压为0.35 MPa 时,消防水枪充实水柱远大于13 m。下面就此问题依据《建筑给水排水工程》[4]第七版(以下简称“教材”)中消火栓栓口所需水压计算公式：Hxh=Hq+hd+Hk和《给水排水设计手册》[5]第2册(以下简称“手册”)中不同喷嘴口径的压力和流量表,对配置DN65消火栓，直径65 mm长25 m水带，19 mm喷嘴水枪的栓口压力进行计算分析,见表2。

表2 消火栓栓口所需水压计算

从表中可以看出,水枪的充实水柱Sk=13.0 m时,配衬胶水带的栓口压力Hxh=0.235 MPa,配麻质水带的栓口压力Hxh=0.256 MPa,麻质水带的比阻在常用水带中属偏大者,设计者一般首选衬胶水带。显然配麻质水带的消火栓栓口压力计算值已比规范中要求的最低值0.35 MPa小很多。在设计中,满足“消水规”对水枪的充实水柱要求下,栓口压力按计算取值,能有效减小消防水泵扬程,降低供水管道工作压力,节约建设成本。因此，建议本条款明确哪些影响因素致使栓口动压不应小于0.35 MPa。

6 结 语

通过工程设计实例的对比分析,认为消防给水设计新规范有优点也有不足。规范中二类高层住宅建筑室内消火栓设计用水量取值变小,能满足灭火要求,让建筑更绿色节能；每个单元楼层消火栓的设置数量减少,在最不利情况下,难以实现初期火灾的有效扑救；对于高层建筑消防水枪充实水柱应按13 m 计算,而消火栓栓口动压不应小于0.35 MPa提出建议。