中美消火栓系統差異淺析

段向攀

(中交第二航務工程勘察設計院有限公司, 湖北武漢 430000)

近年來，隨著經濟的發展和投資環境的改變，我國許多工程企業開始走向國際市場，工程設計人員在做國外工程時遇到許多規范的沖突。而由于美國規范具有完整性和廣泛性，得到了許多國家的認可，本文分析了中美兩國消火栓系統標準的差異，希望為國際工程設計人員帶來參考意見。

1 消防用水量

美國保險服務公司(ISO)是為保險公司提供從條款到費率多方面服務的公司，其制定的建筑物消防用水量計算方法在美國已經得到了廣泛地認可。對于無噴淋系統的建筑物，ISO計算消防用水量的公式如下：

NFFi=(Ci)(Oi)(X+P)i

式中：NFFi表示消防用水量，Ci表示建筑物結構影響系數，Oi表示建筑物危險等級影響系數，X表示建筑物所處環境的影響系數，P表示建筑物之間相互連接的影響系數。

例如某棟六層綜合辦公樓：單層面積為1 200m2，單層高度4m，耐火等級為二級，火災危險等級為中危險級Ⅱ級，內設有送回風管的集中空氣調節系統。根據我國GB50016-2014《建筑設計防火規范》，需同時設置消火栓滅火系統與自動噴水滅火系統，自動噴水用水量為21.3L/s，室外消火栓用水量為30L/s，室內消火栓用水量為15L/s，則總的消防用水量為66.3L/s。根據ISO計算消防用水量的方法，如果辦公樓中不設自動噴水滅火系統，則NFFi=116.2×1.85×1=99L/s。ISO計算消防用水量方法時同時指出：對于設有自動噴水滅火系統的建筑物，參考NFPA規范的相關規定。根據NFPA1的規定：此辦公樓的消防用水量為189.25L/s，如果辦公樓設置了自動噴水滅火系統，消防用水量可以減少75 %，但同時不低于63.1L/s，則總的消防用水量為63.1L/s。

2 消火栓系統類型與等級

2.1 消火栓系統類型

室外消火栓系統：美國的室外消火栓均為地上式，分為干式和濕式。干式消火栓是美國最常用的室外消火栓，濕式消火栓適用于不存在冰凍氣候的地方。干式消火栓的筒體與連接管之間設有控制閥，且控制閥位于冰凍線之下，消火栓筒體下部、控制閥上部設有泄水口。我國的室外消火栓分為地上式和地下式，而GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》規定，室外消火栓宜采用地上式消火栓。我國寒冷地區的室外地上式消火栓一般為干式，內部設有自動泄水裝置，當內置出水閥關閉時自動放空筒體內的積水，且安裝時應使泄水口位于冰凍線之下。

室內消火栓系統：NFPA14將室內給水系統分為5種形式。

(1)自動干式系統。管道中平時不充水，充滿有壓空氣(或氮氣)，當消火栓開啟后，系統排氣、充水、滅火。系統的供水設施應能滿足消防用水量的需求。

(2)自動濕式系統。管道中平時充滿有壓水，系統的供水設施應能滿足消防用水量的需求。

(3)半自動干式系統。管道平時不充水，但是系統包括一個類似雨淋閥的設備，當位于消火栓處的遠程控制裝置動作時，此設備打開使管道充水，同時此設備可以手動打開或者用水力方法打開。系統的供水設施應能滿足消防用水量的需求。

(4)手動干式系統。管道平時不充水，運行時需要消防車向系統供水。

(5)手動濕式系統。管道連接有一個小的供水設施上或者連接到自動噴水系統上，以維持管道的水壓，運行時需要消防車向系統供水。

國標中規定的室內消火栓系統一般對應于NFPA中的自動濕式系統，同時GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》允許部分室內溫度低于4 ℃或高于70 ℃的地方采用干式系統，干式系統要求在進水管上設置快速啟閉裝置，在管道最高處設置自動排氣閥，且應設置消防車供水接口。

2.2 室內消火栓系統等級

NFPA將室內消火栓系統分為三個等級：

Ⅰ級系統：僅設置65mm的消火栓，無消防水帶(圖1)。僅供消防部門和訓練過操作大流量水槍的人員使用。

圖1 Ⅰ級消火栓系統

Ⅱ級系統：設有40mm的消火栓，有消防水帶。水帶長度不超過30.48m,水流射程不超過9.144m。在輕危險等級區域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。供建筑物內部人員或消防部門在火災初期使用。

Ⅲ級系統：同時具有Ⅰ級系統和Ⅱ級系統的特征，設有40mm和65mm的消火栓，在輕危險等級區域可用25.4mm的消防卷盤代替40mm的消火栓。有自動噴水系統的場所可以取消40mm的消火栓(圖2)。系統中的40mm消火栓供建筑物內部人員使用， 65mm消火栓供消防部門和訓練過操作大流量水槍的人員使用。

圖2 Ⅲ級消火栓系統

國標中所指的室內消火栓一般為DN65的消火栓，配有消防水帶，由于水槍流量不大，消防部門和建筑物內部人員都可以使用。GB50016-2014《建筑設計防火規范》中規定的消防卷盤是消火栓給水系統的重要輔助設備，其消火栓口徑一般為25mm或32mm，僅供建筑物內部人員使用。

3 室內消火栓設置位置

對于建筑物內部消火栓的位置，國標要求室內消火栓布置在樓梯間、休息平臺等明顯易于取用的地方，且不同層設置的消火栓，平面位置相同。而NFPA的規定比國標的規定要具體。

Ⅰ級系統：在樓梯間的每個中間休息平臺處；建筑物內部水平出口兩側(圖3)；商場的出口通道處(圖3)；通向屋頂的樓梯的最高平臺處；當沒有通向屋頂的樓梯，且屋頂坡度小于1/4時，在屋頂處；在水壓最不利點設置試驗用消火栓；對于沒設自動噴水系統的區域，如果其最遠處距出口(設有或者靠近消火栓)超過45.7m，應該增設消火栓；對于設有自動噴水系統的區域，如果其最遠處距出口(設有或者靠近消火栓)超過61m，應該增設消火栓。

圖3 水平出口處的消火栓

圖4 商場出口通道處的消火栓

Ⅱ級系統：消火栓為40mm，設置消火栓時，對于40mm的軟管，應使建筑物每層的所有區域在消火栓39.7m之內； 40mm的軟管，應使建筑物每層的所有區域在消火栓36.6m之內。

Ⅲ級系統：應綜合考慮Ⅰ級系統和Ⅱ級系統消火栓的設置。

同時NFPA規定每個樓梯間應設消防豎管。

4 室內消火栓壓力要求

NFPA規定消火栓系統中任意一點的壓力在任何時間不能超過2.4MPa。對于65mm消火栓，最不利點栓口的出水壓力不小于0.69MPa，任意栓口的靜水壓力超過1.21MPa時，應設減壓設施；對于40mm消火栓，最不利點栓口的出水壓力不小于0.45MPa，任意栓口的靜水壓力超過0.69MPa時，應設減壓設施。

國標規定消火栓栓口出水壓力大于0.7MPa時，必須設減壓設施；消火栓栓口靜水壓力大于1.0MPa時，應采用分區給水系統。

對于消火栓出口壓力的規定，NFPA比國標要高出許多，這與各國消防隊員的裝備配置、訓練是分不開的，設計人員在國際工程中要根據不同國家的具體情況選擇合適的參數。

5 室內消火栓流量要求

Ⅰ級和Ⅲ級系統：最不利豎管最小流量為31.55L/s，設計時應保證其最不利處兩個消火栓的流量均不小于15.77L/s，其它豎管最小流量均為15.77L/s，設計時應保證這些豎管最不利處消火栓的流量均不小于15.77L/s。當不設置自動噴水系統時，總的流量不能超過78.85L/s，當設置自動噴水系統時，總的流量不能超過63.08L/s。

Ⅱ級系統：每根豎管的設計都按最不利消火栓流量達到6.32L/s，給水總管仍按6.32L/s的流量去設計。

國標規定建筑物室內消火栓用水量為5～40L/s，每根消防豎管最小流量為5～20L/s。

6 工程實例

印尼某工程輸送水泥轉運站的消火栓設計，標書要求采用NFPA規范，筆者分別采用國標和NFPA規范設計作對比。

此轉運站共三層，長、寬、高分別為18.88m、17.44m、16.55m。國標要求室內消火栓用水量為10L/s，室外消防用水量為為15L/s，總消防用水量為25L/s。三層消火栓平面布置見圖5，設計中按照栓口動壓0.35MPa計算，進水管管徑選為DN100，進水管壓力要求為0.60MPa。按NFPA要求，轉運站需設置Ⅰ級系統，三層消火栓布置見圖6，則室內消火栓用水量為47.3L/s，室外消防用水量為31.5L/s，總消防用水量為78.8L/s。進水管管徑選為DN150，進水管壓力要求為0.95MPa。

圖5 按國標布置消火栓

圖6 按NFPA布置消火栓

7 結束語

通過中美兩國對消火栓系統設計規范的對比可知：美國的消防系統發展較早，對系統的設計規定較為詳細，對消防用水量、消火栓布置地點、消火栓壓力和消火栓流量等要求，NFPA比國標制定的標準要高出許多，在國際工程中對消火栓系統不同設計參數的選擇要根據不同國家的國情具體而定。本文通過中美標準的對比，希望可以為設計人員在國際工程消防系統的設計中提供參考意見。