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消防水箱在實際應用中的幾個問題
發布日期：2019年05月31日
作為我國現行高層建筑設計的強制規范之一，《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-95）（以下簡稱《高規》）7.4.7中對系統設置消防水箱作了規定，“當采用臨時高壓給水系統時，應設高位消防水箱”。高位消防水箱是利用高差為系統提供準工作狀態下所需的水壓，達到使管道內充水保持一定壓力的目的；提供系統啟動初期的用水量和水壓，在消防供水泵出現故障的緊急情況下應急供水，噴頭開放立即供水，控制初期火災。大量研究表明，火災發生的初期是撲救火災的好時機，消防水箱的設置對于保護建筑的消防安全具有重要意義。
消防水箱在自動噴水滅火系統、消火栓系統中屬于重要的消防設施，但在實際的工程應用中，卻存在很多問題。
一、盲目采用氣壓罐代替消防水箱
隨著建筑技術的進步，大量輕鋼結構和輕型屋面的建筑紛紛面世。有些工業廠房、倉庫和多層建筑的屋頂為鋼結構承重構件，設置消防水箱比較困難。根據規范，輕、中危險級的建筑物大都采用氣壓水罐來代替消防水箱，但設計流量大時計算出氣壓罐容積非常大。遇到嚴重危險級和倉庫危險級的建筑物必須采用高位水箱才符合規范的要求。但一些設計人員一律采用氣壓水罐代替消防水箱，氣壓給水壓力高，變化大，需頻繁啟動水泵可控壓機，影響系統中配件的使用壽命，費用較高。同時設備采用自動控制，若有失靈或發生斷電，則斷水幾率較大，在重新啟動時要重新補氣，操作麻煩，使啟動時間延長，供水安全性較差。
氣壓給水設備是利用密閉容器內氣體的可壓縮性，達到供水目的的給水設備，它由氣壓水罐、水泵機組、電控系統、管路系統及其附件組成。《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2001）10. 3. 2規定，建筑高度不超過24m的建筑，按輕危險級或中危險級場所設置濕式系統、干式系統或預作用系統時，如設置高位消防水箱確有困難，應采用5L/s流量的氣壓給水設備供給l0min的初期用水量。因此，用氣壓給水設備取代屋頂消防水箱應在一定允許范圍內。在實際應用中，應盡量采用高位水箱供應火災初期十分鐘的消防用水，在高層建筑及嚴重危險級的建筑物中，不允許用氣壓水罐代替消防水箱，只能靠消防水箱供給初期消防用水。
二、消防水箱的設置高度不夠
《高規》規定，建筑高度不超過100m時,不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.07Mpa；建筑高度超過100m時,不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.15Mpa。但在實際工程設計中，由于受建筑造型、結構設計的限制，高位消防水箱的設置高度常常不能滿足規范規定的靜壓要求。分兩種情況:一種情況是局部為鋼結構屋頂的建筑物，因為考慮到承重能力，未將消防水箱設置在頂層，而設置在鋼筋混凝土結構的間層，用提高增壓水泵揚程的辦法，滿足不利點噴頭或消火栓的工作壓力要求。這樣做使消防水箱成了中間水池，不能依靠重力向消防系統管道供水。另一種情況是將消防水箱設置在屋頂，但未設其他增壓設施，消防水箱的高度不能不利點消火栓或噴頭的水量和水壓的要求(主要是頂層或頂層以下的二、三層)。 在這兩種消防水箱高度不能滿足靜壓要求時，應設增壓設施。設置增壓設施的目的主要是在火災初期時，消防水泵啟動前解決不利點消火栓和自動噴水滅火系統的水壓要求。增壓設施可采用氣壓水罐或增壓泵，它們應符合下列規定:增壓水泵的出水量，對消火栓給水系統不應大于5L/s，對自動噴水滅火系統不應大于1L/s;氣壓水罐的調節水容量宜為450L。這兩種增壓設施各有所長，在具體工程中應分別對待，選用合適的設計方案。對于一類高層建筑和重要的建筑物，火災造成的損失巨大，防火要求高，應盡量采用氣壓罐增壓設施解決頂部幾層的壓力需求，且增壓泵應設置備用泵，以提高使用的可靠性；對于二類高層建筑和普通危險級的建筑物，由于受場地、資金等條件的限制，可考慮只設增壓泵，但在選用增壓泵產品時應質量。
三、高層建筑群共用高位水箱的誤區
現行的《高規》對高層建筑群消防水箱的設置并沒有給出明確的規定,一些設計人員為了減少設備投資、土建投資，為了不影響建筑群的整體美觀，就讓建筑群共用高位水箱，不顧建筑群的具體情況隨意設置。在實際設計工作中,常常因設計人員和審圖人員理解不同或消防主管部門要求不同產生偏差,或偏安全增加投資,或不足存在先天火險隱患,即使是設計人員認為從系統來說完全可以滿足消防要求,但由于沒有明確的條款而不能實施。 從當前部分應用實例來看，讓高層建筑群共用高位消防水箱是可行的，但在設置上還有一定的條件。應在高層建筑群中高的建筑物上設消防水箱,或者說按豎向分區設置消防水箱時,設置水箱的建筑物每個分區的消防水箱均應高于其它建筑物。水箱出口并不是接在室內消防系統上,而是將其接到外網消防環形管道上,這樣對每幢建筑物來說,初期火災需要的水量和水壓均可滿足要求,每幢建筑物仍設獨立的消防水泵接合器,入口管仍為兩個,且設有止回閥。該系統的特點是每幢建筑物的水壓和初期消防水量均有,消防水箱的個數大量減少。當然,消防水箱及與外網連接的管路發生事故時,影響的是整個高層建筑群,但是如果要求設置兩個消防水箱則不會出現上述問題。
四、結語
在消防水箱的實際設計工作中，還存在如消防水箱出水管過細、出水管道未設置止回閥、消防用水與生產生活用水合用處理不當等問題。由于篇幅限制，本文只列出幾個比較常出現、常討論的問題，但其他問題在工程設計中也不容忽視。本文只是提供了理論上的分析，但每個實際問題都必須要經過建筑構造、消防 安全、經濟美觀等幾個方面的綜合分析，才能促進一個城市的發展。
消防水箱在自動噴水滅火系統、消火栓系統中屬于重要的消防設施，但在實際的工程應用中，卻存在很多問題。
一、盲目采用氣壓罐代替消防水箱
隨著建筑技術的進步，大量輕鋼結構和輕型屋面的建筑紛紛面世。有些工業廠房、倉庫和多層建筑的屋頂為鋼結構承重構件，設置消防水箱比較困難。根據規范，輕、中危險級的建筑物大都采用氣壓水罐來代替消防水箱，但設計流量大時計算出氣壓罐容積非常大。遇到嚴重危險級和倉庫危險級的建筑物必須采用高位水箱才符合規范的要求。但一些設計人員一律采用氣壓水罐代替消防水箱，氣壓給水壓力高，變化大，需頻繁啟動水泵可控壓機，影響系統中配件的使用壽命，費用較高。同時設備采用自動控制，若有失靈或發生斷電，則斷水幾率較大，在重新啟動時要重新補氣，操作麻煩，使啟動時間延長，供水安全性較差。
氣壓給水設備是利用密閉容器內氣體的可壓縮性，達到供水目的的給水設備，它由氣壓水罐、水泵機組、電控系統、管路系統及其附件組成。《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2001）10. 3. 2規定，建筑高度不超過24m的建筑，按輕危險級或中危險級場所設置濕式系統、干式系統或預作用系統時，如設置高位消防水箱確有困難，應采用5L/s流量的氣壓給水設備供給l0min的初期用水量。因此，用氣壓給水設備取代屋頂消防水箱應在一定允許范圍內。在實際應用中，應盡量采用高位水箱供應火災初期十分鐘的消防用水，在高層建筑及嚴重危險級的建筑物中，不允許用氣壓水罐代替消防水箱，只能靠消防水箱供給初期消防用水。
二、消防水箱的設置高度不夠
《高規》規定，建筑高度不超過100m時,不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.07Mpa；建筑高度超過100m時,不利點消火栓的靜水壓力不應低于0.15Mpa。但在實際工程設計中，由于受建筑造型、結構設計的限制，高位消防水箱的設置高度常常不能滿足規范規定的靜壓要求。分兩種情況:一種情況是局部為鋼結構屋頂的建筑物，因為考慮到承重能力，未將消防水箱設置在頂層，而設置在鋼筋混凝土結構的間層，用提高增壓水泵揚程的辦法，滿足不利點噴頭或消火栓的工作壓力要求。這樣做使消防水箱成了中間水池，不能依靠重力向消防系統管道供水。另一種情況是將消防水箱設置在屋頂，但未設其他增壓設施，消防水箱的高度不能不利點消火栓或噴頭的水量和水壓的要求(主要是頂層或頂層以下的二、三層)。 在這兩種消防水箱高度不能滿足靜壓要求時，應設增壓設施。設置增壓設施的目的主要是在火災初期時，消防水泵啟動前解決不利點消火栓和自動噴水滅火系統的水壓要求。增壓設施可采用氣壓水罐或增壓泵，它們應符合下列規定:增壓水泵的出水量，對消火栓給水系統不應大于5L/s，對自動噴水滅火系統不應大于1L/s;氣壓水罐的調節水容量宜為450L。這兩種增壓設施各有所長，在具體工程中應分別對待，選用合適的設計方案。對于一類高層建筑和重要的建筑物，火災造成的損失巨大，防火要求高，應盡量采用氣壓罐增壓設施解決頂部幾層的壓力需求，且增壓泵應設置備用泵，以提高使用的可靠性；對于二類高層建筑和普通危險級的建筑物，由于受場地、資金等條件的限制，可考慮只設增壓泵，但在選用增壓泵產品時應質量。
三、高層建筑群共用高位水箱的誤區
現行的《高規》對高層建筑群消防水箱的設置并沒有給出明確的規定,一些設計人員為了減少設備投資、土建投資，為了不影響建筑群的整體美觀，就讓建筑群共用高位水箱，不顧建筑群的具體情況隨意設置。在實際設計工作中,常常因設計人員和審圖人員理解不同或消防主管部門要求不同產生偏差,或偏安全增加投資,或不足存在先天火險隱患,即使是設計人員認為從系統來說完全可以滿足消防要求,但由于沒有明確的條款而不能實施。 從當前部分應用實例來看，讓高層建筑群共用高位消防水箱是可行的，但在設置上還有一定的條件。應在高層建筑群中高的建筑物上設消防水箱,或者說按豎向分區設置消防水箱時,設置水箱的建筑物每個分區的消防水箱均應高于其它建筑物。水箱出口并不是接在室內消防系統上,而是將其接到外網消防環形管道上,這樣對每幢建筑物來說,初期火災需要的水量和水壓均可滿足要求,每幢建筑物仍設獨立的消防水泵接合器,入口管仍為兩個,且設有止回閥。該系統的特點是每幢建筑物的水壓和初期消防水量均有,消防水箱的個數大量減少。當然,消防水箱及與外網連接的管路發生事故時,影響的是整個高層建筑群,但是如果要求設置兩個消防水箱則不會出現上述問題。
四、結語
在消防水箱的實際設計工作中，還存在如消防水箱出水管過細、出水管道未設置止回閥、消防用水與生產生活用水合用處理不當等問題。由于篇幅限制，本文只列出幾個比較常出現、常討論的問題，但其他問題在工程設計中也不容忽視。本文只是提供了理論上的分析，但每個實際問題都必須要經過建筑構造、消防 安全、經濟美觀等幾個方面的綜合分析，才能促進一個城市的發展。
