石化类项目高位消防水箱设置问题之探讨

陆晓霞

(上海利柏特工程技术有限公司，上海 201100)

在临时高压消防供水系统中，高位消防水箱扮演着至关重要的角色，它设置在工程项目的高处，直接向水灭火设施重力供应初期火灾消防用水量及水压，作为一个不完整的消防水源为后续的灭火争取宝贵时间，同时也提高了整个消防供水系统的可靠性。在2014年10月1日起实施的《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014(以下简称《消水规》)中，对于高位消防水箱的有效容积、设置高度等都有不同程度的加大，这说明国家相关部门对于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用的进一步认可。

石化类项目的生产及储存等多涉及易燃、易爆、腐蚀等特性的物料，且工艺过程往往伴随着高温、高压的特点，容易引发火灾爆炸事故，因此对于消防系统设计的要求更高，但现行的《石油化工企业设计防火标准》GB50160-2008(2018年版)(以下简称《石化规》)对高位消防水箱的设置并无相关规定。正确设计高位消防水箱是保证其在项目消防安全中发挥作用的前提条件，本文将结合不同规范的要求，探讨石化类项目中设置高位消防水箱的几个关键问题及存在的相关争议。

1 高位消防水箱的主要功能

高位消防水箱是设置在高处直接向水灭火设施重力供应初期火灾消防用水量的储水设施[1]。高位消防水箱的主要作用体现在以下几个方面：一是提供消防系统启动初期的消防用水量；二是维持消防管网的水压，补充消防管网的泄漏量；三是利用高位差为消防系统提供准工作状态下水灭火设施最不利点的静水压力；四是高位消防水箱出水管上设置的流量开关起火灾报警的作用；五是高位消防水箱出水管上设置的流量开关能直接自动启动消防水泵。

2 高位消防水箱的设置范围

2.1 《消水规》中的相关规定

根据《消水规》第6.1.9条，室内采用临时高压消防给水系统时，高位消防水箱的设置应符合下列规定：

高层民用建筑、总建筑面积大于10000 m2且层数超过2层的公共建筑和其它重要建筑，必须设置高位消防水箱；

其它建筑应设置高位消防水箱，但当设置高位消防水箱确有困难，且采用安全可靠的消防给水形式时，可不设高位消防水箱，但应设稳压泵；

当市政供水管网的供水能力在满足生产、生活最大小时用水量后，仍能满足初期火灾所需的消防流量和压力式，市政直接供水可替代高位消防水箱；

2.2 《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017(以下简称《喷规》)中的相关规定

《喷规》第10.3.1条，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。《喷规》第10.3.3条，采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，当按现行国家标准《消水规》的规定可不设置高位消防水箱时，系统应设气压供水设备[2]。

2.3 存在的争议

上述《消水规》第6.1.9条第2款中提到的设置高位水箱确有困难，何为“确有困难”规范中没有明确，如在石化类改造项目中设置空间的限制、现有设施的结构荷载的限制等是否属于确有困难一项，不同人有不同的理解，造成在消防设计及审图过程中往往存在争议。

上述《消水规》第6.1.9条第2款中提到的采用安全可靠的消防给水形式，何为“安全可靠”，该规范条文及条文解释中没有明确。而在国家建筑标准设计图集15S909《消防给水及消火栓系统技术规范》图示中提到，判定安全可靠的消防给水形式应由专家会论证；此解释在实际项目中也很难执行，况且哪个层次的专家会也没有界定，建议编委会在规范升版时进一步明确，以便于相关专业设计人员判断和选择合理的设计方案。

结合《消水规》、《石化规》中关于消防环网、消防用电、消防水源的相关规定，以及在设计工作中积累的相关经验，笔者认为“安全可靠”应满足如下条件：足够容积的消防水池、满足系统流量及压力的消防水泵组(包括消防主泵、消防备用泵)、消防泵组采用两路供水、消防泵电源应为双电源(或消防备用泵为柴油泵)。

2.4 石化类项目高位水箱设置的建议

近年来，石化类项目火灾爆炸情况时有发生，人员伤亡及财产损失巨大，国家相关部门对相关项目消防设施的安全性提出了更高的要求。对于新建的石化类项目，厂区一般采用稳高压消防给水系统(属于临时高压消防给水系统)，且消防系统一般都包含消火栓系统、自动喷水灭火系统等，结合上述规范条文，考虑到高位消防水箱成本小且能得到较大的消防安全效益，建议厂区按照规范设置高位消防水箱，克服“确有困难”的限制条件。对于改造类的石化项目，有条件设置高位消防水箱的，建议按规范设置高位消防水箱，这对于项目的运行及后续的改造来说一劳永逸；对于受条件限制不能设置高位消防水箱的，可按《自动喷水灭火系统规范》设置气压供水设备，但是在以后的每次改造中，气压供水设备的容积还需要复核，若不满足有效容积及压力的要求还需要对其调整。

3 高位消防水箱的有效容积

3.1 《消水规》中的相关规定

根据《消水规》第5.2.1条，临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求，并应符合下列规定：

一类高层公共建筑，不应小于36 m3，但当建筑高度大于100 m时，不应小于50 m3，当建筑高度大于150 m时，不应小于100 m3；

多层公共建筑、二类高层公共建筑和一类高层住宅，不应小于18 m3，当一类高层住宅建筑高度超过100 m时，不应小于3 6 m3；

二类高层住宅，不应小于12 m3；

建筑高度大于21 m的多层住宅，不应小于6 m3；

工业建筑室内消防给水设计流量当小于或等于25 L/s时，不应小于12 m3，大于25 L/s时，不应小于18 m3；

总建筑面积大于10000 m2且小于30000 m2的商店建筑，不应小于36 m3，总建筑面积大于30000 m2的商店，不应小于50 m3，当与本条第1款规定不一致时应取大值[1]。

3.2 《喷规》中的相关规定

《喷规》第10.3.3条采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，当按现行国家标准《消水规》的规定可不设置高位消防水箱时，系统应设气压供水设备。气压供水设备的有效水容积，应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的5 min用水量确定[2]。

3.3 存在的争议

从《消水规》的5.2.1条可以看出，高位消防水箱的有效容积较以前的国标规范的要求有明显的加大，这是基于高位消防水箱能够重力自流供水的理念，其供水不需要其他动力，当消防水泵因电网故障和机械故障等不能启动时，提供初期消防水量，安全可靠。但对于初期消防水量是什么流量，包含哪些系统的流量方面存有争议。

首先，对于初期消防水流量，有的认为是2支水枪和5只喷头的流量，有的认为是2支水枪和4只喷头的流量，还有的认为是2支水枪和1只喷头的流量等，国标规范对此没有明确，国内也没有统一的规定。

其次，对于用初期水量灭火的初期火灾的概念理解方面，国标规范并没有明确，不同的灭火系统、不同的灭火设施，初期火灾的时间概念并不相同，且火灾时，到底有多少个水灭火系统同时作用也没有具体规定。

3.4 石化类项目高位水箱容积的选择

尽管在高位消防水箱容积的理解上存有争议，但在实际的工程项目消防系统设计中，笔者认为只需按照《消水规》第5.2.1条第5款设计即可，消防给水设计流量小于或等于25 L/s时，高位消防水箱容积选择12 m3，大于25 L/s时，选择18 m3。

4 高位水箱的设置位置

根据《消水规》第5.2.2条可知，首先高位水箱的设置高度应高于水灭火设施，其次高位消防水箱的设置高度应使其最低有效水位满足最不利点处的静水压力(工业建筑不低于0.1 MPa)，最后若水箱设置高度无法满足静水压力的要求，需要设置稳压泵。

笔者认为0.1 MPa的静水压力对于自动喷水灭火系统是够的，因为《喷规》要求系统最不利点处洒水喷头的工作压力不低于0.05 MPa；但是，0.1 MPa对于室内消火栓系统来说是不足的，因为《消水规》第7.4.12条对消火栓栓口的压力要求为0.25 MPa，甚至0.35 MPa，在静压0.1 MPa时，φ16 mm水枪的出流量仅为2.7 L/s，充实水柱仅为7 m，静水压力值要求偏低，不能满足消火栓系统的设计要求。

但在石化类项目的实际设计中，厂区一般均采用稳高压消防给水系统，系统设置有稳压泵，稳压泵的扬程能够满足最不利点处水压要求，因此，高位水箱的设置高度只需高于全厂最高的水灭火设施即可，并不一定非要设置在全厂最高建筑的最高部位。

5 高位消防水箱的出水管

根据《消水规》第5.2.6条第9款：高位消防水箱出水管管径应满足消防给水设计流量的出水要求，且不应小于DN100。

笔者认为《消水规》对高位消防水箱出水管管径应满足消防给水设计流量的要求值得商榷，很多设计人员会误认为“消防给水设计流量”是指整个消防系统的总流量，这样的话，设计的出水管的管径会非常大，不过这显然与设置高位消防水箱的目的不符。高位消防水箱的定义是设置在高处直接向水灭火设施重力供应初期火灾消防用水量的储水设施，因此，高位消防水箱主要是应对初期火灾，其负责的流量理应是初期火灾的消防水量，一般指2支水枪和5个喷头的流量。

此外，高位消防水箱的出水管上还需要设置流量开关，起火灾报警及启动消防水泵的作用。根据《消水规》第12.2.8条第4款，流量开关应能在管道流速为0.1～10 m/s时可靠启动，在1 L/s流量(自动喷水灭火系统报警阀动作最小流量)时，若选择DN150的出水管道，其流速仅为0.06 m/s，显然难易满足流量开关灵敏度要求，因此高位消防水箱的出水管仅能设计为DN100，此管径对于初期火灾用水来说已能满足。

6 结语

高位消防水箱是临时高压消防给水系统(包括稳高压消防给水系统)的重要组成部分，和旧的国标相比，《消水规》在其容积及设置高度的要求上均有所提高，国家相关部门对于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用也进一步认可，正确理解规范并正确设计高位消防水箱是保证其发挥作用的关键。但现行的《消水规》对于高位消防水箱的相关规定存在一些有争议的部分，建议编委会在规范升版时进一步明确，以便于相关专业设计人员判断和选择合理的设计方案。