高低配住宅小區(qū)消火栓系統(tǒng)分區(qū)方案比較

后尚HOU Shang

（廣東博意建筑設(shè)計院長沙分院，長沙 410000）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的追求，同一小區(qū)為了滿足不同層次購房要求，小區(qū)內(nèi)通常會通過高低配的設(shè)置，滿足不同購房需求。如現(xiàn)在很多小區(qū)經(jīng)常會設(shè)置有多棟33 層左右的一類高層住宅搭配部分 二類高層及一些疊拼產(chǎn)品。由于小區(qū)建筑高度加屋頂水箱高度超過100m，故整個小區(qū)需要消防分區(qū)供水。由于存在有部分二類高層產(chǎn)品，整個小區(qū)的消火栓系統(tǒng)分區(qū)就會有多種不同的方案，本文通過分析常用的四種分區(qū)方案，就安全可靠性、系統(tǒng)復(fù)雜程度、經(jīng)濟性、成本力進行比較，最終得出最經(jīng)濟合理適用的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)分區(qū)實施方案。

1 減壓閥后靜壓計算

因為現(xiàn)行消火栓系統(tǒng)分區(qū)采用減壓閥分區(qū)最簡單方便常用，消火栓系統(tǒng)采用的減壓閥一般需既能減動壓又能減靜壓的減壓閥。減壓閥后靜壓設(shè)計中有許多不同的理解，有理解為減壓閥后靜壓即為閥后消火栓立管高度，還有理解為消火栓系統(tǒng)減壓閥后動壓即為閥后靜壓，等等不同的理解。《建筑給水減壓閥應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS109：2013 規(guī)定，給水減壓閥即在給水系統(tǒng)中能減動壓和靜壓，能有效設(shè)定出口壓力，且出口壓力在流量變化時能夠保持相對穩(wěn)定的壓力調(diào)節(jié)裝置。其中出口靜壓，是指流經(jīng)減壓閥的流量為零時的出口壓力；出口動壓，是指減壓閥有流量通過時的出口壓力。

本文采用的減壓閥即為：彈簧薄膜、先導(dǎo)、比例式減壓閥。

減壓閥中幾個常用參數(shù)既相互之間關(guān)系：①進口壓力P1：減壓閥進口處壓力；②出口壓力P2：減壓閥出口處壓力，一般指有流量通過時的出口壓力，即出口動壓；③出口靜壓P2j：減壓閥密封關(guān)閉后（無流量通過時）的出口壓力；④出口壓力的動靜壓升ΔP2：減壓閥在進口壓力穩(wěn)定的情況下，從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)后的出口壓力上升值，與減壓閥的閥瓣運動時的摩擦力、回座關(guān)閉后的密封力和調(diào)壓裝置（如先導(dǎo)閥）的精度等因素有關(guān)，是減壓閥出口壓力精度的綜合表現(xiàn)；不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品有較大差異，一般減壓閥的動靜壓升在0.05MPa～0.10MPa 之間，動靜壓升設(shè)計中一般選定為0.1MPa，比較通用，可用公式ΔP2=P2j-P2 表示。從上所知減壓閥后靜壓P2j=P2（減壓閥出口動壓）+ΔP2（出口壓力的動靜壓升），減壓閥的靜壓和閥后的動壓息息相關(guān)，從而也說明和減壓閥后所供樓層的高度息息相關(guān)。

減壓閥分區(qū)低區(qū)最底層消火栓栓口處靜壓（單位米）=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）≈P2+10+H。

2 工程概況

本工程位于湖南省永州市，項目共包括1 棟1 層的商業(yè)，1 棟2 層的住宅，8 棟4 層的疊墅，2 棟11 層的二類高層住宅，3 棟18 層的二類高層住宅，1 棟32 層、2 棟33層、3 棟34 層的一類高層住宅，一棟3 層的幼兒園及1 座地下車庫。總建筑面積約25 萬平。小區(qū)最高樓建筑高度99.15m，地下室層高5.4m，此項目室內(nèi)消火栓用水量20L/S。由于小區(qū)建筑高度加屋頂水箱高度超過100m，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974-2014 第6.2.1條，消火栓栓口靜壓大于1.0MPa 消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水，故整個小區(qū)需要分區(qū)供水。同時按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974-2014 要求消火栓的水槍充實水柱不小于13m，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)立管的布置保證同層相鄰兩個消火栓的水槍充實水柱同時可達到被保護范圍的任何部位，最不利處消火栓壓力不應(yīng)小于0.35MPa。

本小區(qū)消火栓系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計按減壓閥分區(qū)考慮，小區(qū)低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)長度約為360m，根據(jù)整個小區(qū)包含有18層、11 層及33 層塔樓，按照一棟塔樓最好只有一個消火栓分區(qū)，方便管道連接的原則，本項目一般會有四種常用的分區(qū)方案：

方案一、二類高層建筑18 層及以下為低區(qū)，一類高層建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)；

方案二、小區(qū)11 層建筑11 層及以下為低區(qū)，其他建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)；

方案三、整個小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN125；

方案四、整個小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN100。

2.1 方案一、二類高層建筑18 層及以下為低區(qū)，一類高層建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)

圖1 方案一減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進戶立管管，采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V=1.15m/s，L=60m，i=0.0177m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點所需水頭+沿程損失+局部損失。其中：幾何高差=54.40m；沿程損失=i*L=0.0226*180+0.0177*60=4.07+1.06=5.13m；局部損失=0.15*沿程損失=0.77m

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=54.40+35+1.3*（5.13+0.77）=97.07m 則減壓閥后的壓力需達到0.97MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=97+10+1.8=109m，低區(qū)最低消火栓栓口靜壓超過1MPa 不滿足規(guī)范要求。

為滿足規(guī)范要求，需調(diào)整環(huán)網(wǎng)管徑減少系統(tǒng)阻力，現(xiàn)環(huán)網(wǎng)采用DN150 普通熱鍍鋅鋼管，其他參數(shù)不變，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=1.06m/s，L=180m，i=0.0096m H2O/m，則沿程損失=i*L=0.0096*180+0.0177*60=1.728+1.06=2.79m；局部損失=0.15* 沿程損失=0.42m。

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=54.40+35+1.3*（2.79+0.42）=93.2m 則減壓閥后的壓力需達到0.932MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=93.2+10+1.8=105，需要采用動靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥方可滿足規(guī)范要求。本方案系統(tǒng)比較簡單，二類高層都只有一個分區(qū)，立管數(shù)減少，施工方便，同時可減少水泵器個數(shù)；但是環(huán)網(wǎng)需采用DN150 普通熱鍍鋅鋼管，且減壓閥需采用動靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥，成本會大幅度提升。

2.2 方案二、小區(qū)11 層建筑11 層及以下為低區(qū)，其他建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)

圖2 方案二減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進戶立管管，采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V=1.15m/s，L=40m，i=0.0177m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點所需水頭+沿程損失+局部損失。其中：幾何高差=33.40m；沿程損失=i*L=0.0226*180+0.0177*40=4.07+0.708=4.78m；局部損失=0.15*沿程損失=0.72m。

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=33.4+35+1.3*（4.78+0.72）=75.6m 則減壓閥后的壓力需達到0.756MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=75.6+10+1.8=87.3m，低區(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿足規(guī)范要求。

如果低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=2.31m/s，L=180m，i=0.0640m H2O/m ；其他參數(shù)不變。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點所需水頭+沿程損失+局部損失。其中：幾何高差=33.40m；沿程損失=i*L=0.0640*180+0.0177*40=11.52+0.708=12.23m；局部損失=0.15* 沿程損失=1.83m。

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=33.4+35+1.3*（12.23+1.83）=86.7m，則減壓閥后的壓力需達到0.767MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=86.7+10+1.8=98.5m，低區(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa剛好滿足規(guī)范要求，此種情況需滿足小區(qū)地塊不大，環(huán)網(wǎng)不大方可滿足規(guī)范要求。

2.3 方案三、整個小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN125

圖3 方案三、四減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進戶支管管，采用DN65 普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V=1.42m/s，L=12m，i=0.0438m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點所需水頭+沿程損失+局部損失。其中：幾何高差=6.5m；沿程損失=i*L=0.0226*180+0.0438*12=4.07+0.52=4.6m；局部損失=0.15*沿程損失=0.69m。

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=6.5+35+1.3*（4.07+0.52）=47.5m，則減壓閥后的壓力需達到0.475MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=47.5+10+1.8=59.3m，低區(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿足規(guī)范要求。

2.4 方案四、整個小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN100

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長度約180m，流量20L/s，V=2.31m/s（小于2.5），L=180m，i=0.0640m H2O/m ；進戶支管管，采用DN65 普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V=1.42m/s，L=12m，i=0.0438m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點所需水頭+沿程損失+局部損失。其中：幾何高差=6.5m；沿程損失=i*L=0.0640*180+0.0438*12=11.52+0.52=12.04m；局部損失=0.15*沿程損失=1.8m。

則低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚程H=6.5+35+1.3*（12.04+1.8）=59.5m，則減壓閥后的壓力需達到0.595MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=59.5+10+1.8=71.3m，低區(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa同樣滿足規(guī)范要求。

3 方案比較

方案一、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓超過1MPA，不滿足規(guī)范要求，可調(diào)整消火栓環(huán)網(wǎng)管徑到DN150，減少沿程阻力損失同時采用靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥方可滿足規(guī)范要求，但是這樣會增加管道成本；如果18 層建筑能成片的布置，可減少高區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)的長度；這種情況需綜合考慮，使設(shè)計達到最優(yōu)。

方案二、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓不超過1MPa，滿足規(guī)范要求，系統(tǒng)比較簡單，一棟樓只有一個分區(qū)減少水泵接合器的數(shù)量，如11 層建筑能成片布置還可減少高區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)的長度，同時如果小區(qū)地塊不大、環(huán)網(wǎng)不長，系統(tǒng)可采用DN100 的環(huán)網(wǎng)滿足規(guī)范要求，可做到系統(tǒng)簡單成本最優(yōu)。

方案三、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓不超過1MPa，滿足規(guī)范要求，且低區(qū)所有消火栓都不需要設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，系統(tǒng)簡單，但是消火栓環(huán)網(wǎng)需采用DN125，官網(wǎng)成本有所增加。

方案四、低區(qū)最低處消火栓靜壓不超過1MPa，滿足規(guī)范要求，低區(qū)所有消火栓都需要設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，但是消火栓環(huán)網(wǎng)管徑可以做到DN100，流速也滿足規(guī)范要求，成本優(yōu)勢最高。

4 結(jié)論

綜上所述，以上四種消火栓系統(tǒng)分區(qū)方式各有其優(yōu)缺點，都是比較常見的分區(qū)方式。方案一分區(qū)一般不滿足規(guī)范要求，除非小區(qū)比較小采用DN150 的環(huán)網(wǎng)，但是這樣成本增加很多，方案二分區(qū)滿足規(guī)范要求，如果小區(qū)地塊不大、環(huán)網(wǎng)不長，系統(tǒng)可采用DN100 的環(huán)網(wǎng)滿足規(guī)范要求，方可做到系統(tǒng)簡單同時成本最優(yōu)。方案二分區(qū)雖然所有低區(qū)消火栓不用減壓穩(wěn)壓，但是管道需采用DN125，管道成本有所增加；方案四分區(qū)滿足所有小區(qū)要求，可作到系統(tǒng)相對簡單成本也最優(yōu)。

針對本工程的具體特點，針對安全可靠性、系統(tǒng)復(fù)雜程度、經(jīng)濟性、成本力進行比較方案二最優(yōu)，方案四次之，如小區(qū)比較大方案二不能采用DN100 的環(huán)網(wǎng)管徑，方案四是最優(yōu)的方案。從通用性方面考慮，方案四滿足所有條件高低配小區(qū)的經(jīng)濟性、合理性要求。