共用消防给水体系的限制与优化

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本文作者：胡波、杨琦 单位：上海市消防局、华东建筑设计研究院有限公司

作为共用消防给水系统，《高层民用建筑设计防火规范》［2］7．3．5条规定，同一时间内只考虑一次火灾的高层建筑群，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。共用消防给水系统可以将建筑群或城市综合体作为完整的消防对象考虑，设计按最不利的供水工况确定流量和水压。其优点主要有：较好的经济性。共用消防给水系统可以减少消防水池、消防泵房、高位消防水箱等的设置数量，增加了建筑的有效使用面积，节省了消防投资，节约了消防用地；系统设置数量上的简化。在满足最不利供水的情况下，采用一套系统来解决各栋建筑的消防给水问题，控制简化；节约消防用电量。避免了在一次火灾的情况下，城市综合体需要同时开启多套消防给水系统，避免消防用电量的增加。共用消防给水系统虽然在经济性上有明显的优势，但也存在一定的不足之处。主要表现在：系统服务范围的增加，对系统组件的可靠性要求增加；系统的管理和控制水平需要提升。

系统设置影响因素的分析

共用消防给水系统的设置是基于同一时间内只考虑一次火灾的情况，而有多次火灾出现的情况就不能简单套用目前的规范规定，且采用共用消防给水系统的优势也不明显。从设计的安全角度出发，有必要对共用消防给水系统的设置有一个限制，而不能无限制地扩大应用。关于火灾次数的确定，现有的规范仅局限在城市、居住区。《建筑设计防火规范》［1］规定，城市、居住区的人数N≤2．5万人时，按同一时间内的火灾次数1次确定；N≤40．0万人时，按同一时间内的火灾次数2次确定；N＞40．0万人时，按同一时间内的火灾次数3次确定。工厂、仓库、堆场、储罐（区）和民用建筑的室外消防用水量，应按同一时间内的火灾次数和一次灭火用水量确定。然而，对单体建筑、公共建筑群，现有国家规范没有相关规定。如何确定城市综合体的火灾次数，在地方规范［3］中有了明确规定。在上海市《民用建筑水灭火系统设计规程》［3］中规定，公共建筑物、联体建筑群共用一套消防给水系统时，其保护的建筑总面积不应大于500000m2。主要考虑城市建设的发展，对超大规模的公共建筑提出了更高的要求。这里的建筑物是指采用一套消防给水系统的建筑群和单栋建筑物。建筑面积50万m2的这个概念是基于办公建筑按10m2／人的估算指标，居住人数为5．0万人来估算的。当然该规范仅仅对公共建筑提出了要求，并参照了现有的已建超高层建筑的设计实例。

在上海地方规范［3］中有提出，消防给水系统在任何时间和地点的工作压力不应大于2．4MPa（广播电视塔除外）。无论是共用消防给水系统还是单一的消防给水系统，如果因服务范围过大，造成系统压力很大，将不利于系统的安全可靠。因此，最高压力的控制对系统的设置是很重要的要素。造成共用消防给水系统压力增加的主要因素是消防供水高度和输水距离。系统数量的设置还要考虑到不同建筑对消防给水系统所需水压要求的区别。

从建筑的用地来看，共用消防给水系统或区域消防给水系统的服务范围也不应穿越市政道路或街坊。无论是消火栓给水系统还是自动喷水灭火系统，建筑总体布置的管道进入市政道路将突破建筑红线，且管线的开挖容易相互影响，降低了消防供水管网的可靠性。就建筑本身来看，建筑常常出现上下一体和水平方向一体化的形式。一些建筑群对整个地块的地下空间一起开发，在上部分别设各栋高层建筑，这时的消防给水系统按统一考虑更合理。还有将两个地块合并建设，两栋建筑贴邻设计，相互一体、无防火墙分隔，这种情况也适合采用共用消防给水系统。其理由是一体的建筑在发生火灾后不可能在水平和垂直方向完全独立，消防给水系统除了用于灭火外，还提供上下的灭火冷却用水。就如消火栓的设置不能简单说底层不设消火栓，楼层上设消火栓。毕竟建筑灭火是一个整体，当任意部位发生火灾后，其火灾蔓延的方向也不能完全确定，共用一套消防给水系统更能最大限度地发挥灭火系统的作用。不论建筑功能是否相同，若建筑未完全进行物理的分隔，其采用共用消防给水系统更合理。

共用消防给水系统还涉及到建筑所采用的物业管理方式。在城市综合体中，酒店与办公楼、住宅楼的运行管理方式在标准、时间等方面均不尽相同；从使用功能的角度看，同类用途的建筑可以合用设置系统，不同功能的建筑宜分开设置消防给水系统，这也是为了便于今后的运行管理。共用消防给水系统可能对不同建筑需要提供不同的消防水量和水压，这对物业管理也提出更高要求。

系统设置数量与系统的控制也有关。共用消防给水系统的服务范围增加后，造成消火栓、报警阀启动消防泵和向消防控制中心报警的距离增加，工程中有的甚至超过1000m，其控制线路所串联连接的设备增多，系统的可靠性有所降低。相对单一的消防给水系统，共用消防给水系统或区域消防给水系统除了消防泵房、消防水池（箱）的供水范围增加外，水泵接合器的服务也有所变化，供水管网的距离、阀门等也明显增加。

系统设置的限制与优化

系统设置的限制条件。在系统服务范围上，上海地方规范［3］的城市消防设施条件较好，其人数取值是按5．0万人确定的。而作为涉及到火灾次数的人数关系的《建筑设计防火规范》［1］中，城市2次火灾的最低人数界限是2．5万人。如果折算到办公的建筑面积，约为25万m2。考虑到单体建筑或建筑群的室内消防设施较完善，保护面积可以适当扩大（取1．2系数），对于单一建筑的控制面积适当再扩大（取1．6系数）。因此，建议共用（区域）消防给水系统的最大服务面积不大于30万m2、单栋建筑的最大建筑面积不超过40万m2，可按1次火灾设计。同时，共用消防给水系统或区域消防给水系统的服务范围不应跨越市政道路或街坊。上海地方规范［3］提出了十二层及十二层以下的住宅设置集中消防给水系统的规定，在室内消防给水系统和室外消防给水系统合并设置的稳高压消防给水系统中规定了消防泵的服务半径不应大于400m的要求。这些也是值得借鉴的，建议共用（区域）消防给水系统从消防泵到最不利点的距离不宜大于500m。共用消防给水系统的最高给水压力不应大于2．4MPa。设置系统中还要兼顾最不利建筑与消防泵房附近建筑的消防供水压力的平衡问题，必要时需要设置减压设备。此外，对于无物理完全分隔的贴邻建筑和上下一体的建筑，其消防给水系统应该采用一套，不应将其肢解为几套，除非按多次火灾同时发生考虑。如酒店的地下车库与商业完全连通，若将酒店与商业分别设置系统，在其边界发生火灾的情况下，需考虑两个系统的同时开启，这对于消防系统的管理也带来不便。如果确实需要在同一建筑或建筑综合体中采用多套消防给水系统，在不同系统其给水系统供水的分界应有满足防火规定的物理分隔。

系统设置的优化措施。由于共用（区域）消防给水系统是同一时间内只考虑1次火灾的，因此，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。消防水池、高位消防水箱的容积应按消防用水量最大一幢高层建筑计算。高位消防水箱应设置在建筑或建筑群内最高一幢建筑的屋顶最高处。但实际工程设计的情况是千变万化的，如出现高层建筑群的高度不一致、超高层建筑的转输水箱设置、建筑群相对分散等情况，为确保系统的可靠性不降低，需要对系统的设置提出具体的优化技术措施。采用共用（区域）消防给水系统的高层建筑，当设有消防转输水箱或消防转输水泵时，每栋建筑的应分别设置。这对高层建筑消防可靠性起到一定的保障作用，特别是对于不同建筑高度的超高层建筑群显得特别重要。共用系统的设备主要是消防水池、消防水泵和高位消防水箱，共用高位消防水箱应设置在最高一幢高层建筑的最高部位。共用消防给水系统向各栋建筑的消防供水（输水）干管应采用环状管网。对于高层建筑与多层建筑宜区别对待。从消防供水系统的不同水源上看，有消防水池（市政管网）、高位消防水箱、水泵接合器。在水泵接合器的设置方面，建议每栋高层建筑应分别设置水泵接合器，对多层建筑可规定相邻水泵接合器的设置距离不大于80m。由于在水泵接合器15～40m附近设有室外消火栓，这样同时增加了共用消防给水系统在总体室外消火栓数量上的设置，也是提高消防供水可靠性的技术措施之一。共用自动喷水灭火系统的报警阀组宜分别在各栋建筑的附近集中设置。这主要是考虑到可以减少配水管的输水距离，采用环状供水干管提高供水的可靠性，还有利于运行的管理和控制。各栋建筑的消防给水配水管网应独立设置，以减少各栋建筑之间的相互影响，做到系统的可控性。在系统的入口应有相应的减压措施，特别是各栋建筑消防用水量不同情况下，避免部分系统超压，确保整个系统的可靠性。对于建筑功能不同的建筑，宜在建筑上进行物理分隔，也是保证建筑使用的完整性。这样有利于对不同区域分别设置各自的消防给水系统。此外，在同一时间内只考虑1次火灾的情况下，建筑群或建筑综合体采用多套消防给水系统时，也可共用一套消防水池。即在消防水泵房内设置不同系统的消防泵，分别从共用消防水池吸水。这较一套消防给水系统的可靠性有所提高，也解决了多处消防水池占用建筑面积的问题。

小结

共用消防给水系统或区域消防给水系统的设置按同一时间内1次火灾设计的，其系统是可行的。它可以满足建筑群、建筑综合体的消防供水需求，系统设置的数量与火灾次数、系统压力、建筑特点、运行管理方式、系统控制等因素有关。其系统的服务范围应有一定的限制，可以采用最大服务建筑面积和服务半径控制，可以给出具体的面积和距离控制指标；系统的最高压力也不宜太大，也可采用任何一点的最高压力规定。建议消防系统的供水管道不应跨越地块或街坊。建筑群和建筑综合体消防给水系统的设置可从转输消防水箱、转输消防水泵、水泵接合器、报警阀组的设置位置、输水管网、减压措施等进行优化，通过增加具体的技术措施提高系统的可靠性。