針對共用消防給水體系的限制與最佳化方法論文

　　作為共用消防給水系統，《高層民用建築設計防火規範》７．３．５條規定，同一時間內只考慮一次火災的高層建築群，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。共用消防給水系統可以將建築群或城市綜合體作為完整的消防物件考慮，設計按最不利的供水工況確定流量和水壓。其優點主要有：較好的經濟性。共用消防給水系統可以減少消防水池、消防泵房、高位消防水箱等的設定數量，增加了建築的有效使用面積，節省了消防投資，節約了消防用地；系統設定數量上的簡化。在滿足最不利供水的情況下，採用一套系統來解決各棟建築的消防給水問題，控制簡化；節約消防用電量。避免了在一次火災的情況下，城市綜合體需要同時開啟多套消防給水系統，避免消防用電量的增加。共用消防給水系統雖然在經濟性上有明顯的優勢，但也存在一定的不足之處。主要表現在：系統服務範圍的增加，對系統元件的可靠性要求增加；系統的管理和控制水平需要提升。

　　一、系統設定影響因素的分析

　　共用消防給水系統的設定是基於同一時間內只考慮一次火災的情況，而有多次火災出現的情況就不能簡單套用目前的規範規定，且採用共用消防給水系統的優勢也不明顯。從設計的安全形度出發，有必要對共用消防給水系統的設定有一個限制，而不能無限制地擴大應用。關於火災次數的確定，現有的規範僅侷限在城市、居住區。《建築設計防火規範》［１］規定，城市、居住區的人數Ｎ≤２．５萬人時，按同一時間內的火災次數１次確定；Ｎ≤４０．０萬人時，按同一時間內的火災次數２次確定；Ｎ＞４０．０萬人時，按同一時間內的火災次數３次確定。工廠、倉庫、堆場、儲罐（區）和民用建築的室外消防用水量，應按同一時間內的火災次數和一次滅火用水量確定。然而，對單體建築、公共建築群，現有國家規範沒有相關規定。如何確定城市綜合體的火災次數，在地方規範［３］中有了明確規定。在上海市《民用建築水滅火系統設計規程》［３］中規定，公共建築物、聯體建築群共用一套消防給水系統時，其保護的建築總面積不應大於５０００００ｍ２。主要考慮城市建設的發展，對超大規模的公共建築提出了更高的要求。這裡的建築物是指採用一套消防給水系統的建築群和單棟建築物。建築面積５０萬ｍ２的這個概念是基於辦公建築按１０ｍ２／人的估算指標，居住人數為５．０萬人來估算的。當然該規範僅僅對公共建築提出了要求，並參照了現有的已建超高層建築的設計例項。

　　在上海地方規範［３］中有提出，消防給水系統在任何時間和地點的工作壓力不應大於２．４ＭＰａ（廣播電視塔除外）。無論是共用消防給水系統還是單一的消防給水系統，如果因服務範圍過大，造成系統壓力很大，將不利於系統的安全可靠。因此，最高壓力的控制對系統的設定是很重要的要素。造成共用消防給水系統壓力增加的主要因素是消防供水高度和輸水距離。系統數量的設定還要考慮到不同建築對消防給水系統所需水壓要求的區別。

　　從建築的用地來看，共用消防給水系統或區域消防給水系統的`服務範圍也不應穿越市政道路或街坊。無論是消火栓給水系統還是自動噴水滅火系統，建築總體佈置的管道進入市政道路將突破建築紅線，且管線的開挖容易相互影響，降低了消防供水管網的可靠性。就建築本身來看，建築常常出現上下一體和水平方向一體化的形式。一些建築群對整個地塊的地下空間一起開發，在上部分別設各棟高層建築，這時的消防給水系統按統一考慮更合理。還有將兩個地塊合併建設，兩棟建築貼鄰設計，相互一體、無防火牆分隔，這種情況也適合採用共用消防給水系統。其理由是一體的建築在發生火災後不可能在水平和垂直方向完全獨立，消防給水系統除了用於滅火外，還提供上下的滅火冷卻用水。就如消火栓的設定不能簡單說底層不設消火栓，樓層上設消火栓。畢竟建築滅火是一個整體，當任意部位發生火災後，其火災蔓延的方向也不能完全確定，共用一套消防給水系統更能最大限度地發揮滅火系統的作用。不論建築功能是否相同，若建築未完全進行物理的分隔，其採用共用消防給水系統更合理。

　　共用消防給水系統還涉及到建築所採用的物業管理方式。在城市綜合體中，酒店與辦公樓、住宅樓的執行管理方式在標準、時間等方面均不盡相同；從使用功能的角度看，同類用途的建築可以合用設定系統，不同功能的建築宜分開設定消防給水系統，這也是為了便於今後的執行管理。共用消防給水系統可能對不同建築需要提供不同的消防水量和水壓，這對物業管理也提出更高要求。

　　系統設定數量與系統的控制也有關。共用消防給水系統的服務範圍增加後，造成消火栓、報警閥啟動消防泵和向消防控制中心報警的距離增加，工程中有的甚至超過１０００ｍ，其控制線路所串聯連線的裝置增多，系統的可靠性有所降低。相對單一的消防給水系統，共用消防給水系統或區域消防給水系統除了消防泵房、消防水池（箱）的供水範圍增加外，水泵接合器的服務也有所變化，供水管網的距離、閥門等也明顯增加。

　　二、系統設定的限制與最佳化

　　系統設定的限制條件。在系統服務範圍上，上海地方規範［３］的城市消防設施條件較好，其人數取值是按５．０萬人確定的。而作為涉及到火災次數的人數關係的《建築設計防火規範》［１］中，城市２次火災的最低人數界限是２．５萬人。如果折算到辦公的建築面積，約為２５萬ｍ２。考慮到單體建築或建築群的室內消防設施較完善，保護面積可以適當擴大（取１．２係數），對於單一建築的控制面積適當再擴大（取１．６係數）。因此，建議共用（區域）消防給水系統的最大服務面積不大於３０萬ｍ２、單棟建築的最大建築面積不超過４０萬ｍ２，可按１次火災設計。同時，共用消防給水系統或區域消防給水系統的服務範圍不應跨越市政道路或街坊。上海地方規範［３］提出了十二層及十二層以下的住宅設定集中消防給水系統的規定，在室內消防給水系統和室外消防給水系統合並設定的穩高壓消防給水系統中規定了消防泵的服務半徑不應大於４００ｍ的要求。這些也是值得借鑑的，建議共用（區域）消防給水系統從消防泵到最不利點的距離不宜大於５００ｍ。共用消防給水系統的最高給水壓力不應大於２．４ＭＰａ。設定系統中還要兼顧最不利建築與消防泵房附近建築的消防供水壓力的平衡問題，必要時需要設定減壓裝置。此外，對於無物理完全分隔的貼鄰建築和上下一體的建築，其消防給水系統應該採用一套，不應將其肢解為幾套，除非按多次火災同時發生考慮。如酒店的地下車庫與商業完全連通，若將酒店與商業分別設定系統，在其邊界發生火災的情況下，需考慮兩個系統的同時開啟，這對於消防系統的管理也帶來不便。如果確實需要在同一建築或建築綜合體中採用多套消防給水系統，在不同系統其給水系統供水的分界應有滿足防火規定的物理分隔。

　　系統設定的最佳化措施。由於共用（區域）消防給水系統是同一時間內只考慮１次火災的，因此，可共用消防水池、消防泵房、高位消防水箱。消防水池、高位消防水箱的容積應按消防用水量最大一幢高層建築計算。高位消防水箱應設定在建築或建築群內最高一幢建築的屋頂最高處。但實際工程設計的情況是千變萬化的，如出現高層建築群的高度不一致、超高層建築的轉輸水箱設定、建築群相對分散等情況，為確保系統的可靠性不降低，需要對系統的設定提出具體的最佳化技術措施。採用共用（區域）消防給水系統的高層建築，當設有消防轉輸水箱或消防轉輸水泵時，每棟建築的應分別設定。這對高層建築消防可靠性起到一定的保障作用，特別是對於不同建築高度的超高層建築群顯得特別重要。共用系統的裝置主要是消防水池、消防水泵和高位消防水箱，共用高位消防水箱應設定在最高一幢高層建築的最高部位。共用消防給水系統向各棟建築的消防供水（輸水）幹管應採用環狀管網。對於高層建築與多層建築宜區別對待。從消防供水系統的不同水源上看，有消防水池（市政管網）、高位消防水箱、水泵接合器。在水泵接合器的設定方面，建議每棟高層建築應分別設定水泵接合器，對多層建築可規定相鄰水泵接合器的設定距離不大於８０ｍ。由於在水泵接合器１５～４０ｍ附近設有室外消火栓，這樣同時增加了共用消防給水系統在總體室外消火栓數量上的設定，也是提高消防供水可靠性的技術措施之一。共用自動噴水滅火系統的報警閥組宜分別在各棟建築的附近集中設定。這主要是考慮到可以減少配水管的輸水距離，採用環狀供水乾管提高供水的可靠性，還有利於執行的管理和控制。各棟建築的消防給水配水管網應獨立設定，以減少各棟建築之間的相互影響，做到系統的可控性。在系統的入口應有相應的減壓措施，特別是各棟建築消防用水量不同情況下，避免部分系統超壓，確保整個系統的可靠性。對於建築功能不同的建築，宜在建築上進行物理分隔，也是保證建築使用的完整性。這樣有利於對不同區域分別設定各自的消防給水系統。此外，在同一時間內只考慮１次火災的情況下，建築群或建築綜合體採用多套消防給水系統時，也可共用一套消防水池。即在消防水泵房內設定不同系統的消防泵，分別從共用消防水池吸水。這較一套消防給水系統的可靠性有所提高，也解決了多處消防水池佔用建築面積的問題。

　　三、小結

　　共用消防給水系統或區域消防給水系統的設定按同一時間內１次火災設計的，其系統是可行的。它可以滿足建築群、建築綜合體的消防供水需求，系統設定的數量與火災次數、系統壓力、建築特點、執行管理方式、系統控制等因素有關。其系統的服務範圍應有一定的限制，可以採用最大服務建築面積和服務半徑控制，可以給出具體的面積和距離控制指標；系統的最高壓力也不宜太大，也可採用任何一點的最高壓力規定。建議消防系統的供水管道不應跨越地塊或街坊。建築群和建築綜合體消防給水系統的設定可從轉輸消防水箱、轉輸消防水泵、水泵接合器、報警閥組的設定位置、輸水管網、減壓措施等進行最佳化，透過增加具體的技術措施提高系統的可靠性。