高層建筑消火栓系統的幾點分析

張翠翠

(太原熱力設計院(有限公司)，山西 太原 030012)

1 消火栓給水系統的重要性

高層建筑火災具有火勢蔓延快，疏散困難，撲救難度大且極易造成人員傷亡的特點。高層建筑的風井、水暖井、電梯井等豎向井道具有煙囪效應，著火后垂直蔓延很快。自噴系統具有良好的滅火、控火效果，能迅速及時的撲滅火災，是世界公認的最為有效的自救滅火設施，應積極推廣，但自噴系統造價較高，從經濟和安全角度綜合考慮《高層民用建筑滅火規范》規定:建筑高度不超過100 m的一類高層建筑及其裙房只在重點部位設置自噴滅火設施，二類高層建筑只在公共活動用房，走道辦公室和旅館客房，自動扶梯底部，可燃物品庫房等位置設置自動噴水滅火系統。

建筑高度低于50 m時，可以通過消防水泵接合器向室內消防管網供水，建筑物高度超過50 m時，消防云梯難以達到50 m的高度，只有大功率的消防車能夠協助供水，但目前城市消防隊配備不普遍。上海靜安區28層公寓著火后，消防云梯加上高噴水槍也只能到達建筑2/3的高度，最終導致了多人遇難，房產損失接近5億元。北京、廣州等少數配備了少量的超高消防設施的城市，火災發生后也因為交通管制和群眾圍觀難以進入火場展開有效救援。

目前，現有的消防救援的裝備能力與高樓的發展嚴重失衡，著火后外部救援實施困難，高層建筑火災立足于自救以室內消防給水系統為主，所以設計合理完善的消火栓系統是撲滅高層建筑火災、保護人民生命財產安全的有效保證。

2 水槍流量和充實水柱

基于火場實際用水量和水力試驗資料，規范規定每只水槍的最小流量為5 L/s。《高層民用建筑設計防火規范》規定:消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定，且建筑物高度不超過100 m的高層建筑不應小于10 m;建筑高度超過100 m的高層建筑不應小于13 m。設計中經常采用規范規定值忽略了消火栓的水槍充實水柱應通過水力計算確定。

水槍噴嘴口徑B=19 mm，襯膠水帶長度Ld=25 m，當充實水柱為10 m時，消火栓流量為4.6 L/s，不滿足水槍最小流量。

以消火栓出水流量5 L/s時，計算水槍充實水柱:

可知消火栓出水流量為5 L/s時，水槍的充實水柱為11.45 m。

最不利消火栓栓口壓力:

水槍流量為5 L/s時，水槍充實水柱為11.45 m，消火栓栓口壓力為 189.25 kPa。

3 穩壓減壓消火栓

表1 消火栓栓口壓力計算

《高層民用建筑設計防火規范》規定，消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00 MPa，當大于1.00 MPa時，應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.5 MPa時，應采取減壓措施。

設計過程中嚴格按照規范規定執行，不允許有超壓情況存在。消防系統超壓會造成管道、設備、器材的損壞，影響消防系統運行和正常使用。消火栓系統超壓還會造成栓口壓力大，水槍的充實水柱增大，反作用力也隨之增大，經過訓練的消防隊員能承受的水槍最大反作用力不應超過20 kg，一般也不宜超過15 kg，否則消防人員握不住水槍無法達到滅火效果。

圖1 消火栓計算圖

按靜水壓力不大于1.0 MPa判定消防系統分區后，分區底層的消火栓還應滿足出水壓力不大于0.5 MPa，若大于時應減壓。一般使用減壓孔板或穩壓減壓消火栓，減壓孔板計算繁瑣，目前大部分工程采用減壓穩壓消火栓。設計中應計算消火栓栓口的壓力，當壓力大于0.5 MPa時使用減壓穩壓消火栓，而不應不經計算將所有消火栓都選為減壓穩壓消火栓。下面以消防豎管流量為10 L/s為例計算消火栓栓口壓力，見表1，圖1。

由表1可知節點9的終點壓力超過了0.50 MPa，水泵揚程安全系數1.05～1.10，這樣，水泵供水工況下消火栓栓口壓力稍大于表1計算值，保守考慮在節點7開始設置減壓穩壓消火栓。經水箱供水工況校核減壓穩壓消火栓設置合理。

4 結語

在設計階段，應重視高層建筑消火栓系統，提高消火栓系統的滅火能力，確保消火栓系統的實用性，保證消防供水安全，為撲滅火災創造有利條件。