穩高壓消防系統的組成

鄧輝 趙薇 劉勝

摘要：穩高壓消防系統在在國內外各類工業廠區應用非常普遍，然而關于穩高壓消防系統的設計，特別是系統組成方面依然有不少爭論。本文結合相關標準規范梳理了典型穩高壓消防系統的特點，為今后穩高壓消防系統設計提供參考。

關鍵詞：穩高壓;消防給水系統;組成

由于不同領域如民用建筑、工業廠區等火災風險的不同特點，消防解決方案各不相同。目前針對消防系統設計的規范有很多，不同規范的側重有所不同，設計人員在執行規范時存在不少疑問和爭議。本文主要討論國內規范關于穩高壓消防系統組成，為工業廠區穩高壓消防相關設計提供參考。

一、穩高壓消防系統的定義

穩高壓消防系統的定義來自《石油化工企業設計防火標準》GB50160-2008（2018版）（下文簡稱《石化規》）第2.0.34條：采用穩壓泵維持管網的消防水壓力大于或等于0.7MPa的消防水系統。不難看出，消防泵和穩壓泵是系統的核心組成部分。

本文所討論的穩高壓消防系統是通過一套穩高壓消防水系統，向覆蓋全廠范圍內各類裝置、構筑物、建筑、廠房、倉庫等的消防管網供應滿足水量水壓要求的消防用水。連接于管網上的消防設施通常包括室內外消火栓、消防炮、泡沫滅火系統以及自動噴水滅火系統等。其中穩壓泵的主要功能是維持整個消防水管網的壓力，使全廠消防設施時刻保持作戰狀態。連接于消防水管網的消防設施出水閥門一旦開啟，即可迅速噴水滅火。《石化規》8.5.1條文說明指出：設置穩高壓消防給水系統，比臨時高壓系統供水速度快，能及時向火場供水，盡快地將火災在初期階段撲滅或有效控制。

《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014（下文簡稱《消水規》）定義了高壓消防系統、臨時高壓消防系統和低壓消防系統，卻沒有定義穩高壓消防系統。其中臨時高壓消防系統還分室外臨時高壓和室內臨時高壓。因此規范中的穩壓泵也有兩類，用于室外臨時高壓消防系統的穩壓泵和用于室內臨時高壓消防給水系統的穩壓泵。應注意區別工業廠區穩高壓消防給水系統穩壓泵流量壓力與建筑工程臨時高壓消防給水系統穩壓泵的流量和壓力。室外系統管道規模比較大，管網漏損量大，而用于建筑工程的穩壓泵泵流量壓力一般都相對較小。

區別于《消水規》中的高壓消防給水系統（火災時無須消防泵直接加壓）和臨時高壓消防給水系統（平時不能滿足滅火所需壓力和流量），穩高壓消防給水系統，平時管網壓力滿足滅火需求，但是不能滿足滅火流量需求，發生火災時仍需要啟動消防泵。例如，臨時高壓消防系統的穩壓泵只需將系統的壓力維持在最不利滅火設施在準工作狀態時靜壓力大于0.15MPa，而供應全廠區的穩高壓消防系統應保證所有滅火設施保持在其滅火時所需的壓力，如室內消火栓系統應不小于0.35MPa。

二、穩高壓消防系統的組成

由于《石化規》對穩高壓系統的組成沒有明確說明，《消水規》又沒有定義穩高壓系統，因此，不少設計人員在進行穩高壓系統設計時會參考《消水規》中的臨時高壓消防給水系統，進而對穩高壓消防系統的組成存在不同的理解，做法也很多樣。爭議最多的地方是關于高位水箱和穩壓罐的作用及其是否是穩高壓消防系統的必要組成部分。

（一）高位水箱

《消水規》5.2.2條指出：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與水壓的要求。高位水箱的初衷考慮的是保護建筑所需的火災初期室內消防用水。規范給出了不同類型建筑高位消防水箱容積，依據建筑本身所需的室內消防水量，約10min的時間范圍內所消耗的消防水量。10min左右主要是考慮消防力量達到火場的時間，包括消防泵啟動或者消防車到達現場的時間。

由于工業廠區穩高壓消防系統管網壓力較大，為0.7-1.2MPa，可滿足廠區內最不利點的壓力在0.1MPa以上，一旦火災發生，由于消防泵自動啟泵時間不超過2min，手動啟泵時間不超過5min，因此筆者認為火災初期可按5min考慮。一方面，穩壓泵保證了系統內的水壓，另一方面，消防水箱儲存的初期消防水量，可以考慮通過穩壓泵流量替代。《石化規》對穩壓泵的流量要求是要考慮系統泄漏水量和一只水槍的用水量（5L/s）。

《消水規》第6.1.9條提出了臨時高壓消防給水系統高位水箱設置的原則：工業廠區內有安全可靠消防給水，采用穩壓泵穩壓且設置高位水箱有困難時可僅采用穩壓泵穩壓。筆者認為工業廠區穩高壓消防系統可認為是安全可靠的消防給水，參考臨時高壓消防給水系統，在設置高位水箱有困難時可以不設。

（二）穩壓罐

《石化規》對穩高壓消防系統是否需要設置穩壓罐沒有說明。對于臨時高壓消防水系統，《消水規》5.3.4指出：氣壓罐是為了防止臨時高壓消防給水系統穩壓泵的頻繁啟停。如果有合適的防止穩壓泵頻繁啟停措施，規范允許僅設置穩壓泵。采用氣壓罐時，其調節容積應根據穩壓泵啟停次數不大于15次/h計算確定，但有效容積不宜小于150L。以流量5L/s的穩壓泵為例，調節容積最大為：V=1.3*5*3.6）/（4*15）=0.39m3。

取消高位消防水箱之后，是否需要通過穩壓罐的調節容積來保證初期消防水量，也是困擾設計的一個問題。GB50084-2017自動噴水滅火系統設計規范（后文簡稱《噴規》）第10.3.3條：對于不設置高位消防水箱，應采用氣壓供水設備，氣壓供水設備有效容積，應按系統最不利處4只噴頭在最低工作壓力下的5min用水量確定。以一只流量系數K=80的噴頭按照最低工作壓力0.1MPa計算，5min用水量約為V=4*5*80=1600L=1.6m3。然而，筆者認為穩壓罐調節容積儲存的水量并不能作為火災初期用水考慮。因為穩壓罐內的水量是變化的，隨著系統水泄漏，罐內儲存水量越來越少。當調節容積耗盡，系統達也到壓力下限，若此時發生火災，穩壓罐內并無可用的消防水量。四只噴頭流量約4*80L/min=5.3L/s，與一只水槍流量相當，該流量可以考慮通過穩壓泵供給。

四、結語

目前消防規范體系中對于工業廠區穩高壓消防系統還沒有一個完整的解決方案。《消水規》的臨時高壓消防水系統總體上更適用于民用建筑工程，而《石化規》中的穩高壓消防系統更適用于全廠區的消防系統。建議相關規范編制單位在今后規范更新時能夠加以區分，進一步明確各自的適用范圍。

工業廠區穩高壓消防系統相比臨時高壓消防系統具備響應迅速的特點，筆者認為可不設置高位水箱。穩壓罐可以作為防止穩壓泵頻繁啟停的一種手段，如果有防止穩壓泵頻繁啟停的其他措施，穩高壓消防系統可不設穩壓罐。

筆者認為不應將初期水量與穩壓罐的調節水量相混淆。因為穩壓罐的功能是穩壓，隨著管網泄漏，穩壓罐內儲存的水量是不斷減少的，并不能始終保證罐內存有足夠用于滅火的初期水量。

高位水箱所供應的自動噴水滅火系統流量，可以考慮通過穩壓泵供給。

五、參考文獻

GB50974-2014.消防給水及消火栓系統技術規范實施指南[S].

GB50160-2008.石油化工企業設計防火標準（2018年版）[S].

GB50974-2014.消防給水及消火栓系統技術規范[S].

17S205.消防給水穩壓設備選用與安裝（國家建筑設計標準圖集）[S].

GB50084-2017.自動噴水滅火系統設計規范[S].