石化類項目高位消防水箱設置問題之探討

陸曉霞

(上海利柏特工程技術有限公司，上海 201100)

在臨時高壓消防供水系統中，高位消防水箱扮演著至關重要的角色，它設置在工程項目的高處，直接向水滅火設施重力供應初期火災消防用水量及水壓，作為一個不完整的消防水源為后續的滅火爭取寶貴時間，同時也提高了整個消防供水系統的可靠性。在2014年10月1日起實施的《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974-2014(以下簡稱《消水規》)中，對于高位消防水箱的有效容積、設置高度等都有不同程度的加大，這說明國家相關部門對于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用的進一步認可。

石化類項目的生產及儲存等多涉及易燃、易爆、腐蝕等特性的物料，且工藝過程往往伴隨著高溫、高壓的特點，容易引發火災爆炸事故，因此對于消防系統設計的要求更高，但現行的《石油化工企業設計防火標準》GB50160-2008(2018年版)(以下簡稱《石化規》)對高位消防水箱的設置并無相關規定。正確設計高位消防水箱是保證其在項目消防安全中發揮作用的前提條件，本文將結合不同規范的要求，探討石化類項目中設置高位消防水箱的幾個關鍵問題及存在的相關爭議。

1 高位消防水箱的主要功能

高位消防水箱是設置在高處直接向水滅火設施重力供應初期火災消防用水量的儲水設施[1]。高位消防水箱的主要作用體現在以下幾個方面：一是提供消防系統啟動初期的消防用水量；二是維持消防管網的水壓，補充消防管網的泄漏量；三是利用高位差為消防系統提供準工作狀態下水滅火設施最不利點的靜水壓力；四是高位消防水箱出水管上設置的流量開關起火災報警的作用；五是高位消防水箱出水管上設置的流量開關能直接自動啟動消防水泵。

2 高位消防水箱的設置范圍

2.1 《消水規》中的相關規定

根據《消水規》第6.1.9條，室內采用臨時高壓消防給水系統時，高位消防水箱的設置應符合下列規定：

高層民用建筑、總建筑面積大于10000 m2且層數超過2層的公共建筑和其它重要建筑，必須設置高位消防水箱；

其它建筑應設置高位消防水箱，但當設置高位消防水箱確有困難，且采用安全可靠的消防給水形式時，可不設高位消防水箱，但應設穩壓泵；

當市政供水管網的供水能力在滿足生產、生活最大小時用水量后，仍能滿足初期火災所需的消防流量和壓力式，市政直接供水可替代高位消防水箱；

2.2 《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2017(以下簡稱《噴規》)中的相關規定

《噴規》第10.3.1條，采用臨時高壓給水系統的自動噴水滅火系統，應設高位消防水箱。《噴規》第10.3.3條，采用臨時高壓給水系統的自動噴水滅火系統，當按現行國家標準《消水規》的規定可不設置高位消防水箱時，系統應設氣壓供水設備[2]。

2.3 存在的爭議

上述《消水規》第6.1.9條第2款中提到的設置高位水箱確有困難，何為“確有困難”規范中沒有明確，如在石化類改造項目中設置空間的限制、現有設施的結構荷載的限制等是否屬于確有困難一項，不同人有不同的理解，造成在消防設計及審圖過程中往往存在爭議。

上述《消水規》第6.1.9條第2款中提到的采用安全可靠的消防給水形式，何為“安全可靠”，該規范條文及條文解釋中沒有明確。而在國家建筑標準設計圖集15S909《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示中提到，判定安全可靠的消防給水形式應由專家會論證；此解釋在實際項目中也很難執行，況且哪個層次的專家會也沒有界定，建議編委會在規范升版時進一步明確，以便于相關專業設計人員判斷和選擇合理的設計方案。

結合《消水規》、《石化規》中關于消防環網、消防用電、消防水源的相關規定，以及在設計工作中積累的相關經驗，筆者認為“安全可靠”應滿足如下條件：足夠容積的消防水池、滿足系統流量及壓力的消防水泵組(包括消防主泵、消防備用泵)、消防泵組采用兩路供水、消防泵電源應為雙電源(或消防備用泵為柴油泵)。

2.4 石化類項目高位水箱設置的建議

近年來，石化類項目火災爆炸情況時有發生，人員傷亡及財產損失巨大，國家相關部門對相關項目消防設施的安全性提出了更高的要求。對于新建的石化類項目，廠區一般采用穩高壓消防給水系統(屬于臨時高壓消防給水系統)，且消防系統一般都包含消火栓系統、自動噴水滅火系統等，結合上述規范條文，考慮到高位消防水箱成本小且能得到較大的消防安全效益，建議廠區按照規范設置高位消防水箱，克服“確有困難”的限制條件。對于改造類的石化項目，有條件設置高位消防水箱的，建議按規范設置高位消防水箱，這對于項目的運行及后續的改造來說一勞永逸；對于受條件限制不能設置高位消防水箱的，可按《自動噴水滅火系統規范》設置氣壓供水設備，但是在以后的每次改造中，氣壓供水設備的容積還需要復核，若不滿足有效容積及壓力的要求還需要對其調整。

3 高位消防水箱的有效容積

3.1 《消水規》中的相關規定

根據《消水規》第5.2.1條，臨時高壓消防給水系統的高位消防水箱的有效容積應滿足初期火災消防用水量的要求，并應符合下列規定：

一類高層公共建筑，不應小于36 m3，但當建筑高度大于100 m時，不應小于50 m3，當建筑高度大于150 m時，不應小于100 m3；

多層公共建筑、二類高層公共建筑和一類高層住宅，不應小于18 m3，當一類高層住宅建筑高度超過100 m時，不應小于3 6 m3；

二類高層住宅，不應小于12 m3；

建筑高度大于21 m的多層住宅，不應小于6 m3；

工業建筑室內消防給水設計流量當小于或等于25 L/s時，不應小于12 m3，大于25 L/s時，不應小于18 m3；

總建筑面積大于10000 m2且小于30000 m2的商店建筑，不應小于36 m3，總建筑面積大于30000 m2的商店，不應小于50 m3，當與本條第1款規定不一致時應取大值[1]。

3.2 《噴規》中的相關規定

《噴規》第10.3.3條采用臨時高壓給水系統的自動噴水滅火系統，當按現行國家標準《消水規》的規定可不設置高位消防水箱時，系統應設氣壓供水設備。氣壓供水設備的有效水容積，應按系統最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的5 min用水量確定[2]。

3.3 存在的爭議

從《消水規》的5.2.1條可以看出，高位消防水箱的有效容積較以前的國標規范的要求有明顯的加大，這是基于高位消防水箱能夠重力自流供水的理念，其供水不需要其他動力，當消防水泵因電網故障和機械故障等不能啟動時，提供初期消防水量，安全可靠。但對于初期消防水量是什么流量，包含哪些系統的流量方面存有爭議。

首先，對于初期消防水流量，有的認為是2支水槍和5只噴頭的流量，有的認為是2支水槍和4只噴頭的流量，還有的認為是2支水槍和1只噴頭的流量等，國標規范對此沒有明確，國內也沒有統一的規定。

其次，對于用初期水量滅火的初期火災的概念理解方面，國標規范并沒有明確，不同的滅火系統、不同的滅火設施，初期火災的時間概念并不相同，且火災時，到底有多少個水滅火系統同時作用也沒有具體規定。

3.4 石化類項目高位水箱容積的選擇

盡管在高位消防水箱容積的理解上存有爭議，但在實際的工程項目消防系統設計中，筆者認為只需按照《消水規》第5.2.1條第5款設計即可，消防給水設計流量小于或等于25 L/s時，高位消防水箱容積選擇12 m3，大于25 L/s時，選擇18 m3。

4 高位水箱的設置位置

根據《消水規》第5.2.2條可知，首先高位水箱的設置高度應高于水滅火設施，其次高位消防水箱的設置高度應使其最低有效水位滿足最不利點處的靜水壓力(工業建筑不低于0.1 MPa)，最后若水箱設置高度無法滿足靜水壓力的要求，需要設置穩壓泵。

筆者認為0.1 MPa的靜水壓力對于自動噴水滅火系統是夠的，因為《噴規》要求系統最不利點處灑水噴頭的工作壓力不低于0.05 MPa；但是，0.1 MPa對于室內消火栓系統來說是不足的，因為《消水規》第7.4.12條對消火栓栓口的壓力要求為0.25 MPa，甚至0.35 MPa，在靜壓0.1 MPa時，φ16 mm水槍的出流量僅為2.7 L/s，充實水柱僅為7 m，靜水壓力值要求偏低，不能滿足消火栓系統的設計要求。

但在石化類項目的實際設計中，廠區一般均采用穩高壓消防給水系統，系統設置有穩壓泵，穩壓泵的揚程能夠滿足最不利點處水壓要求，因此，高位水箱的設置高度只需高于全廠最高的水滅火設施即可，并不一定非要設置在全廠最高建筑的最高部位。

5 高位消防水箱的出水管

根據《消水規》第5.2.6條第9款：高位消防水箱出水管管徑應滿足消防給水設計流量的出水要求，且不應小于DN100。

筆者認為《消水規》對高位消防水箱出水管管徑應滿足消防給水設計流量的要求值得商榷，很多設計人員會誤認為“消防給水設計流量”是指整個消防系統的總流量，這樣的話，設計的出水管的管徑會非常大，不過這顯然與設置高位消防水箱的目的不符。高位消防水箱的定義是設置在高處直接向水滅火設施重力供應初期火災消防用水量的儲水設施，因此，高位消防水箱主要是應對初期火災，其負責的流量理應是初期火災的消防水量，一般指2支水槍和5個噴頭的流量。

此外，高位消防水箱的出水管上還需要設置流量開關，起火災報警及啟動消防水泵的作用。根據《消水規》第12.2.8條第4款，流量開關應能在管道流速為0.1～10 m/s時可靠啟動，在1 L/s流量(自動噴水滅火系統報警閥動作最小流量)時，若選擇DN150的出水管道，其流速僅為0.06 m/s，顯然難易滿足流量開關靈敏度要求，因此高位消防水箱的出水管僅能設計為DN100，此管徑對于初期火災用水來說已能滿足。

6 結語

高位消防水箱是臨時高壓消防給水系統(包括穩高壓消防給水系統)的重要組成部分，和舊的國標相比，《消水規》在其容積及設置高度的要求上均有所提高，國家相關部門對于重力自流供水的高位消防水箱的可靠性及作用也進一步認可，正確理解規范并正確設計高位消防水箱是保證其發揮作用的關鍵。但現行的《消水規》對于高位消防水箱的相關規定存在一些有爭議的部分，建議編委會在規范升版時進一步明確，以便于相關專業設計人員判斷和選擇合理的設計方案。