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創(chuàng)新觀點： 1. 對于中心城市，不宜設(shè)置屋頂水箱，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組。 2. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，若建筑配備備用電源，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組代替高位水箱。 3. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，且未配備備用電源，應(yīng)采用高位水箱。 4. 允許直接接市政自來水管網(wǎng)的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，不應(yīng)設(shè)置屋頂水箱。 5. 設(shè)置穩(wěn)壓泵組的系統(tǒng)，沒有必要也不宜重復(fù)設(shè)置屋頂水箱。 6. 穩(wěn)壓泵揚程建議按高于主泵揚程0.1MPa選泵。 7. 穩(wěn)壓泵沒必要一用一備，更無需配置氣壓罐。 8. 多套系統(tǒng)合用穩(wěn)壓泵是可行的，自動控制設(shè)計上，可以將所有系統(tǒng)主泵啟動信號“與”邏輯停穩(wěn)壓泵即可。 采用下列簡稱： 1、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016-2014（2018年版）簡稱：《建規(guī)》 2、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014簡稱：《消水規(guī)》 一、消防高位水箱設(shè)置的歷史變化 建國后，國內(nèi)一窮二白，建設(shè)項目也少，資金材料嚴重不足，且基本為低層建筑。火災(zāi)危險性小，不需要也沒有條件投入消防設(shè)施。早期的建筑，基本靠屋頂水箱滿足10min消防用水，10min后的消防用水靠消防車提供，10min是火警發(fā)生后消防車到達時間。所以屋頂水箱也需要滿足消防設(shè)施用水壓力，不能滿足時才需要設(shè)置固定消防泵（見TJ16-74版《建規(guī)》）。 改革開放后，高層建筑開始涌現(xiàn)，多層建筑滅火設(shè)施設(shè)計原則不變，高層建筑滅火按自救原則設(shè)計消防給水系統(tǒng)，包括消防水池、消防泵、屋頂水箱等。逐漸地，多層建筑也規(guī)?；?、復(fù)雜化，也陸續(xù)存在按自救原則設(shè)計的消防給水系統(tǒng)。按自救原則設(shè)計的屋頂水箱，不再是滿足10min消防用水的要求，而是滿足系統(tǒng)持壓要求，但由于同時存在大量需要設(shè)置10min消防用水水箱的多層建筑，因此規(guī)范仍然保留這種說法。 新建建筑，臨時高壓給水系統(tǒng)逐步普及，10min消防用水水箱已經(jīng)不是非設(shè)不可，因此較長的一段時間內(nèi)，各年代版本的《建規(guī)》，要求設(shè)置臨時高壓給水系統(tǒng)的建筑物，應(yīng)設(shè)消防水箱或氣壓水罐、水塔，且水箱容積分為三檔，不需嚴格按10min用水量計算，其次允許采用氣壓水罐代替屋頂水箱，但氣壓水罐的有效容積沒有明確要求，導(dǎo)致眾說紛紜，爭議不斷。 《消水規(guī)》出臺后，干脆一刀切，采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)時，全面要求采用高位消防水箱，重要建筑、高層、一定規(guī)模的公共建筑強制性要求設(shè)置高位消防水箱，其他建筑應(yīng)設(shè)置，但允許在條件不足且采用安全可靠的消防給水形式時，可不設(shè)高位消防水箱，但應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵，詳見《消水規(guī)》6.1.9。 《消水規(guī)》6.1.9的要求，可以采用穩(wěn)壓泵取代水箱的建筑很少，而存在不少建筑，高位消防水箱設(shè)置存在困難，且設(shè)置后造成負面影響。這就是筆者下面論述的觀點：在不適合采用高位消防水箱的某些建筑消防給水系統(tǒng)，不僅不提倡設(shè)置，甚至需要在特殊項目限制使用。 二、設(shè)置高位消防水箱，部分項目存在困難 1. 復(fù)雜建筑造型的建筑，如機場、劇院和其他追求獨特造型的建筑，經(jīng)常沒有設(shè)置高位消防水箱的較高空間和位置，水箱標高遠低于室內(nèi)消防設(shè)施。 2. 屋頂為輕鋼結(jié)構(gòu)的公共建筑，屋頂不允許設(shè)置高位水箱。 3. 屋頂可以設(shè)置高位水箱，但高于屋頂水箱的房間和場所，如屋頂設(shè)備房、堆場、停車場等，消防設(shè)施高于屋頂水箱水位。雖然 4. 嚴寒地區(qū)，屋頂水箱間存在結(jié)凍風(fēng)險。且冬季每日巡查，維保工作量大，一些建筑也存在巡查上的困難。 三、設(shè)置高位消防水箱的各種負面影響 1. 妨礙壓力開關(guān)自動啟動消防主泵。 僅僅設(shè)置高位消防水箱的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，通過系統(tǒng)中設(shè)置的流量開關(guān)和壓力開關(guān)自動啟動消防泵，但流量開關(guān)由于管網(wǎng)不均勻泄漏，流量整定跟不上變化，造成流量開關(guān)要么不能反應(yīng)啟泵，要么誤啟泵，因此系統(tǒng)的自動啟泵，只能依靠壓力開關(guān)，但僅僅設(shè)置高位消防水箱，即使水箱儲水完全泄空，系統(tǒng)壓差不到0.02MPa，壓力開關(guān)的允許誤差還不止這個壓力差，造成實際上僅僅設(shè)置高位消防水箱的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，大部分項目自動控制啟泵功能幾乎癱瘓，這是目前理想與現(xiàn)實之間殘酷的差別。 2. 妨礙流量開關(guān)自動啟動消防主泵。 即使系統(tǒng)泄水量小且均勻，流量開關(guān)能起作用，當(dāng)設(shè)置高位消防水箱且地下泵房同時也設(shè)置穩(wěn)壓泵，流量開關(guān)不論設(shè)在消防水箱出水管上，還是設(shè)置穩(wěn)壓泵出水管上，都存在流量分散導(dǎo)致流量開關(guān)不能動作啟動主泵的可能（見下圖）。 消防泵直接接市政管網(wǎng)的系統(tǒng)，低層建筑屋頂水箱與市政水壓水壓差較小，流量開關(guān)不論設(shè)在消防水箱出水管上，還是設(shè)置市政進水管上，都存在流量分散導(dǎo)致流量開關(guān)不能動作啟動主泵的可能。案例可見本公眾號文章《普遍設(shè)計錯誤造成的淹沒事故探討》。 3. 高樓層水壓不足，導(dǎo)致高樓層初期滅火功能失效。 僅僅設(shè)置高位消防水箱的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，大部分項目僅要求屋頂水箱靜壓0.07MPa即可，而0.07MPa靜壓，當(dāng)開啟消防設(shè)施使用時，實際動壓更低，出水量小，噴水距離短，甚至只能采用盆、桶等器具裝水后人力澆潑代替消火栓。 GB15090-2005《消防軟管卷盤》規(guī)定，消防軟管卷盤進口壓力0.4MPa時，射程≧6m,流量≧24L/min。僅設(shè)置高位消防水箱的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，更不能滿足火災(zāi)初期消防軟管卷盤的使用。 噴淋系統(tǒng)與屋頂水箱0.07MPa靜壓差，最高噴頭開啟，噴頭處實際壓力更小，實際噴水量小，難于撲滅初期火災(zāi) 4. 直接接市政管網(wǎng)的系統(tǒng)，高位消防水箱止回閥失效 市政水壓在不同時間段，水壓有一定的變化，當(dāng)用水高峰期水壓不能滿足系統(tǒng)的靜壓要求時，仍然需要設(shè)置高位水箱（《消水規(guī)》6.1.9）。直接接市政管網(wǎng)的消防系統(tǒng),不論是否設(shè)置消防泵，低層建筑均存在屋頂水箱與市政水壓水壓差在±0.0MPa變化，當(dāng)市政水壓略高于屋頂水箱最高水位時，屋頂水箱止回閥失效，市政水從水箱溢流，詳見本公眾號文章《普遍設(shè)計錯誤造成的淹沒事故探討》。 5. 增加系統(tǒng)復(fù)雜程度，增加設(shè)備，增加維保負擔(dān)，同時也帶來隱患。 一般情況下下，屋頂水箱平時補水通過生活給水系統(tǒng)補水，但一部分地區(qū)，由于市政執(zhí)行嚴格的水費類別劃分，消防管網(wǎng)不允許從住宅管網(wǎng)補水，需要設(shè)置專用補水設(shè)施。專用補水設(shè)施需要占用設(shè)備房空間，需要常年運轉(zhuǎn)和維護保養(yǎng)，增加不少投入，同時也增加了消防設(shè)施的一個環(huán)節(jié)，增加了事故概率，也就是說，屋頂水箱也與穩(wěn)壓泵組存在相同的斷水可能。 四、取代高位消防水箱的穩(wěn)壓泵組比較。 1. 《消水規(guī)》6.1.9強制要求設(shè)置高位消防水箱的目的。 （1）利用位差為系統(tǒng)提供準工作狀態(tài)下所需要的水壓，達到使管道內(nèi)的充水保持一定壓力的目的；（2）提供系統(tǒng)啟動初期的用水量和水壓，在消防水泵出現(xiàn)故障的緊急情況下應(yīng)急供水，用于滅火、控制初期火災(zāi)和為外援滅火爭取時間。 2. 穩(wěn)壓泵組不僅同樣滿足上述功能，且為消防給水系統(tǒng)提供更為充裕的壓力，避免上述的設(shè)置高位消防水箱的各種負面影響 (1) 不妨礙壓力開關(guān)自動啟動消防主泵 穩(wěn)壓泵提供較高的系統(tǒng)靜壓，當(dāng)火災(zāi)出水，壓力降較大，壓力開關(guān)順利動作啟泵。 (2) 不妨礙流量開關(guān)自動啟動消防主泵 流量開關(guān)設(shè)于穩(wěn)壓泵組出水管，當(dāng)火災(zāi)出水，流量較大，流量開關(guān)順利動作啟泵。 (3) 提供更高水壓，可在高樓層使用消防軟管卷盤，使用消火栓也基本能保證4米充實水柱（2.8L/s）。噴頭壓力及噴水量滿足設(shè)計要求，有利于初期火災(zāi)滅火。 (4) 直接接市政管網(wǎng)的消防給水系統(tǒng)，不存在溢流情況。 (5) 節(jié)省投資和維保費用。 3. 解決所有沒有條件設(shè)置高位水箱的難題。 五、穩(wěn)壓泵組取代屋頂水箱的可行性。 1. 既然穩(wěn)壓泵組優(yōu)于屋頂水箱，為何一直以來我國沒有全面使用，甚至是限制使用？ (1) 過去生產(chǎn)力不足，穩(wěn)壓泵組比屋頂水箱費用高。 (2) 在過去，即使是中心城市，電力供應(yīng)不足，經(jīng)常停電，現(xiàn)階段一些偏遠城鎮(zhèn)仍經(jīng)常斷電。 (3) 過去缺乏使用備用電源的資金，發(fā)電機價格昂貴，國產(chǎn)發(fā)電機質(zhì)量差，運行不可靠。 2. 現(xiàn)階段穩(wěn)壓泵組取代屋頂水箱的可行性 (1) 現(xiàn)階段，在中心城市，電力供應(yīng)穩(wěn)定，除了事故，不再存在停電現(xiàn)象。 (2) 生產(chǎn)力提高，發(fā)電機投資小，質(zhì)量高，已經(jīng)成為建筑必備備用電源，即使三級負荷建筑，也普遍配置發(fā)電機。 (3) 產(chǎn)品質(zhì)量可靠，允許長期運行。 (4) 價格低，維保費用低。 3. 國外的一些標準，沒有要求設(shè)置。如NFPA，沒有要求設(shè)置高位水箱，實際項目設(shè)計也少用。 4. 東南亞落后地區(qū)，也基本參考NFPA，不設(shè)高位水箱。 歐美發(fā)達國家，電力供應(yīng)、產(chǎn)品質(zhì)量等因素，不設(shè)置高位水箱說得過去，但東南亞一些國家，市政建設(shè)情況與我國90年代接近，電力供應(yīng)不穩(wěn)定。筆者在設(shè)計東南亞某項目時（見下圖），不設(shè)屋頂水箱也存在疑慮，但也覺得未嘗不可，因為現(xiàn)階段發(fā)電機的價格大幅度下降，質(zhì)量大幅度上升，建設(shè)項目都配備發(fā)電機，即使市政停電，也不影響穩(wěn)壓泵組使用。
1. 對于中心城市，不宜設(shè)置屋頂水箱，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組。 2. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，若建筑配備備用電源，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組代替高位水箱。 3. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，且未配備備用電源，應(yīng)采用高位水箱。 4. 允許直接接市政自來水管網(wǎng)的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，不應(yīng)設(shè)置屋頂水箱。 5. 設(shè)置穩(wěn)壓泵組的系統(tǒng)，沒有必要也不宜重復(fù)設(shè)置屋頂水箱。 七、取代屋頂水箱的穩(wěn)壓泵的設(shè)置要求 1. 穩(wěn)壓泵壓力 《消水規(guī)》要求穩(wěn)壓泵滿足消防設(shè)施至少0.15MPa，啟動主泵的壓力設(shè)定值一般需要下降壓力0.1MPa，主泵啟動到正常運行之前，給水壓力和流量很低，都不能滿足初期滅火需要，建議按高于主泵揚程0.1MPa選泵，既提高初期壓力，又不會影響主泵泄壓閥整定壓力設(shè)置，更重要的是系統(tǒng)安全可靠，不會產(chǎn)生穩(wěn)壓泵零流量攪拌運轉(zhuǎn)。 2. 可單泵，一用一備也可，不需配置氣壓罐。 穩(wěn)壓泵產(chǎn)品成熟，質(zhì)量可靠，沒必要一用一備，但價格低，要一用一備也可，但無需配置氣壓罐（見下圖，來自筆者參與設(shè)計項目）。原因是穩(wěn)壓泵基本不停運轉(zhuǎn)，所謂配置氣壓罐降低啟動頻率是個偽命題。原因是消防給水系統(tǒng)多少存在滲漏，穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)平衡，不會停泵。即使系統(tǒng)不漏水，穩(wěn)壓泵零流量壓力上升，泄壓閥泄流也形成系統(tǒng)平衡，不會停泵。但泄壓閥管徑不能太大，否則容易引起泄壓閥頻跳，參見本公眾號文章《99%消防泵房、水池設(shè)計經(jīng)常犯錯問題99例（二）》。
道理上可不按消防負荷設(shè)計，理由詳見本公眾號文章《消防負荷設(shè)計的若干爭議探討》。 4. 不同消防給水系統(tǒng)，能否共用穩(wěn)壓泵 現(xiàn)在比較流行的說法是，當(dāng)不同消防給水系統(tǒng)合用消防泵時，可以合用穩(wěn)壓泵組，當(dāng)不同消防給水系統(tǒng)獨立設(shè)置消防泵，不允許合用。觀點來自于一些專家的說法，理由是當(dāng)一套泵組啟動時，停穩(wěn)壓泵，造成另一套消防給水系統(tǒng)壓力下降，消防泵也啟動。 筆者認為，消防主泵啟動后，穩(wěn)壓泵運行不僅沒有意義，反而進入零流量攪拌運轉(zhuǎn)的狀況，產(chǎn)生不良后果，這也是消防主泵啟動連鎖停穩(wěn)壓泵的原因。當(dāng)穩(wěn)壓泵同時為兩套系統(tǒng)或以上服務(wù)時，一套系統(tǒng)主泵啟動，穩(wěn)壓泵運行仍有意義，不能停泵，繼續(xù)向其他系統(tǒng)持壓；即使穩(wěn)壓泵揚程低于主泵，也不會零流量，其他系統(tǒng)主泵未啟動，止回閥保持通水狀態(tài)，不存在零流量攪拌運轉(zhuǎn)的可能。所以多套系統(tǒng)合用穩(wěn)壓泵是可行的，自動控制設(shè)計上，可以將所有系統(tǒng)主泵啟動信號“與”邏輯停穩(wěn)壓泵即可。 八、總結(jié) 1. 對于中心城市，不宜設(shè)置屋頂水箱，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組。 2. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，若建筑配備備用電源，優(yōu)選穩(wěn)壓泵組代替高位水箱。 3. 對于市政電力供應(yīng)不足的城鎮(zhèn)，且未配備備用電源，應(yīng)采用高位水箱。 4. 允許直接接市政自來水管網(wǎng)的臨時高壓消防給水系統(tǒng)，不應(yīng)設(shè)置屋頂水箱。 5. 設(shè)置穩(wěn)壓泵組的系統(tǒng)，沒有必要也不宜重復(fù)設(shè)置屋頂水箱。 6. 穩(wěn)壓泵揚程建議按高于主泵揚程0.1MPa選泵。 7. 穩(wěn)壓泵沒必要一用一備，更無需配置氣壓罐。 8. 多套系統(tǒng)合用穩(wěn)壓泵是可行的，自動控制設(shè)計上，可以將所有系統(tǒng)主泵啟動信號“與”邏輯停穩(wěn)壓泵即可。 |
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