随着现代经济的快速发展，各类大型的工业建筑、高层民用建筑以及集中商贸旅游中心、餐饮服务中心、娱乐中心等功能复杂、人员密集的建筑日趋增多。要做好项目工程设计组成部分的消防给水设计，在如何合理选择消防给水系统和设计完善有效的消防那个给水系统组件显得尤为重要。

一、         选择合理的消防给水系统

消防给水系统通常有室内、外消火栓系统和自动喷水灭火系统等组成，近年来随着自动控制技术的推广应用，替代传统室内消火栓系统和自动喷水灭火系统的消防给水系统、能远程控制并自动搜索火源对准着火点的自动消防炮灭火系统在一些高大空间场所（体育馆、展览厅等）中越来越多的得到使用。而在选择设计室内、室外消火栓系统及自动喷水灭火系统的过程中，应在符合消防设计规范的同时，结合城市自来水供水管网的供水能力等因素，综合考虑选择采用低压消防给水系统、常高压消防给水系统和临时高压消防给水系统。低压消防给水系统通常仅适用于室外消防给水系统，后二者在实际工程设计中应根据实际情况灵活应用，近年来，随着城市规划的越来越集中，一些工业集中园区以及商贸购物旅游区等群建项目的应运而生，该类建筑通常具有建设单位相应独立，建筑类型相对接近，规模相对较大等特点，在具体设计实践中，常会因城市供水管网规划（双路供水）及供水压力的局限而选择采用各单位分别设计各自的临时高压供水系统，这不仅会增加建筑造价成本，增加消防水池、泵房的占地成本，增加区域因消防需要的双路供电的供电负载，同时也增加各单位分散消防管理维护成本，并且增加消防监督管理压力。因此，此类项目工程在设计的时候，首先考虑提高城市供水能力规划，实行区域双路供水管路基础设施的建设，最大限度地提高管网供水压力来满足该类建筑群的常高压消防给水系统的设计压力，这种方案应由政府规划部门与城市供水部门综合规划实施，设计部门仅仅提出想法；其次应统筹设计规划，选择合理位置集中设置能满足区域最不利一幢单体建筑消防用水设计参数要求的共用消防泵房、消防水池及屋顶高位水箱，避免重复建造。但选择这种方案应考虑以下问题，首先应考虑消防泵站的工作可靠性，如湿式报警阀压力开关及消火栓启泵按钮均通过24V直流电源信号来启动消防泵，因此假如泵站距最远一处建筑的距离过远会引起启动电源的电压减弱而无法正常启泵；另外连接泵站与各建筑的管路容易因某处损坏而系统瘫痪等。针对这样的问题，在选择设计消防泵站的时候应尽量在建筑群中间位置，管路敷设应尽量选择在公共永久性区域，管材及施工应确保质量可靠等。

笔者在某物流园区的项目设计中就经与多家建设单位共同协商后选择了集中消防给水泵站的设计方案。

如图1，为某物流园区，该园区由23家业主承建，设计包括甲类物品堆场、乙类仓库、丙类仓库、丁类仓库以及商务中心办公楼，其中单层乙类仓库共有24座，其最大一座面积为2160㎡，建筑高度6米；单层丙类仓库4座，其最大一座面积为15000㎡，建筑高度9米；二层丙类仓库4座，其最大一座面积30000㎡，建筑高度12米；3座丁类仓库，最大一座面积为三层33000㎡，建筑高度15米，另外设计一幢8层商务中心办公楼，建筑高度31米。该项目的最大室外消防设计流量Q=45L/s,室内消火栓设计流量10L/s,设计压力为27米水柱，（商务中心办公楼室内消火栓设计流量20L/s,设计压力为55米水柱），喷淋最大设计流量Q=83.2L/s,持续喷水时间为2小时，设计压力为H=52米水柱，该区域市政规划建造双路环状供水管网，供水压力为3.5公斤，结合上述条件，室外、室内消火栓消防用水采用市政直供给水系统（商务中心办公楼消火栓给水由消防泵房供给），喷淋系统给水由集中消防泵供给，高位消防水箱设置在商务办公楼屋顶，喷淋集中

消防泵房设计一座总容积720m水池，如图2.两台功率N=90KW，流量Q=85L/s,扬程H=60m的喷淋泵。单座集中泵站（包括发电机组）建造成本费用93万，增加公共喷淋总管造价120万，合计消防泵房投资213万，分摊至13家需使用喷淋、消防用户的费用为每户16.38万元，每户节约投资近80万元，同时大大减少了平时泵房的维护管理成本。

二、         设计完善有效的消防给水系统组件

室内、外消火栓系统和自动喷淋灭火系统组件在不同的设计条件下有不同的要求，这就要求设计者在设计过程中要充分了解各种条件因素并合理布置各相关组件。本文列举一部分消防系统组件布置谈一谈自己的看法，希望和同行一起探讨。

(一)室内消火栓布置的基本要求：

1.保证有两支水枪的充实水柱同时到达室内的任何部位

设置消火栓首先要确定消火栓水龙带的长度。《建筑设计防火规范》中规定每条水带的长度不应大于25米。现在设计人员多数采用25米水龙带，而且较为普遍，故此我们暂且以25米水龙带作为讨论依据；其次就要确定充实水柱喷射距离：先考虑充实水柱SK的计算，当一支φ19口径的水枪流量为5L/S时，对应的充实水柱为11.7米，此时出口水压H=16m水柱，这时充实水柱的喷射距离可以认为11.7×sin45°=8.27米，也就是说当设计大空间建筑时，消火栓保护半径R=25×0.8+8.27=28.27米；当保护房间分隔的建筑时，消火栓距最远端房间门口距离为20米，房间距门口的最远距离为8.27米。当然规范有相应要求充实水柱为13米的时候应按13米计算。

上面仅仅还是理论计算，在具体消火栓间距布置时还应考虑建筑的内走道弯曲程度和遮挡物的复杂程度，按照行走路线能够到达的位置综合考虑。如在某棉纺厂房的消防设施检测中发现，某设计人员粗心地没有考虑厂房内设备的实际布置情况，简单地按照25米的保护半径选择“最佳”布置位置进行了设置；而实际上许多消火栓都被大型的设备遮挡，不但增加了使用难度，更因为没有选择恰当的行走路线而无法确保两支水枪同时达到室内任何部位。因此，一律按照25米或28米的保护半径来画圆核对布置消火栓是片面的。

2.室内消火栓的间距不能太小

虑这个问题的原因其实很简单，就如同不能用双出口消火栓来保证两支水枪同时达到任一地方一样；消火栓布置距离很近的弊端就是当其中一个消火栓受到火灾威胁时，另一个消火栓也会同样受到火灾的威胁，这样一来，就没有消火栓可以利用了。如在某商住楼的消防设施的检测过程中发现，在设计高层住宅楼底层单间门面房内消火栓的时候，为确保该区域内两支水枪同时到达室内的任何部位，将两只消火栓布置在屋内相距不足4米的位置，（大门处因大开间玻璃不方便设置）：试想当该门面失火时，两只屋内的消火栓就会出现均处于火源中而无法使用情况。

3.室内消火栓布置不能跨越防火分区

防火分区的设置本意就是阻止火势和烟气从一个区域向另一个区域蔓延，防火分区之间的门一般为甲级防火门。当一个防火分区的火情要利用另一个防火分区的消火栓来扑救的话，那么防火门的阻火挡烟的作用就会受到破坏，造成火灾的蔓延和扩大。因此，一个防火分区着火。不应利用其他防火分区的消火栓。笔者认为应该根据防火分区来布置室内消火栓。如某中心商场在装修过程中，因考虑分隔要求，局部偏移了防火分隔墙，导致室内消火栓布置跨越了防火分区，实际上造成了消防隐患，其后经多方协商得到改正。

(二)自动喷水灭火系统布置的基本要求：

1.喷头布置

合理布置喷头是自动喷水灭火系统设计安全与经济的关键。《自动喷水灭火系统规范》（以下简称《喷规》）比较强调的是作用面积内的喷水强度和喷水的均匀性及喷头的适时开放。对于每个喷头的保护半径，一是和生产厂家的产品及其技术参数有关，二是和喷头所在位置的水压有关，三是和喷头的布置位置有关（结构柱网和各种障碍物的影响）。《喷规》规定的喷头间距只是一个“限”，目的是为了更好地保证喷水强度和喷水的均匀性及适时开放。

1.1喷头布置原则与要求

（1）满足作用面积内的喷水强度、喷头的作用半径；

（2）保证喷水完全覆盖，且不出现过多覆盖；

（3）喷头之间不应互相影响；

（4）按规范和实际处理障碍物的遮挡，并积极与相关专业协调；

1.2喷水半径与喷头布置

喷水半径是喷头布置的主要依据，它代表一个经济数值，在喷头工作时不致出现未被覆盖的空白，也不出现过多的重要覆盖面积。它与危险等级的喷水强度、喷头特性和工作压力有关。设计时喷头间距不宜按规范规定的最大距离要求设置，必须根据工程实际情况，按设计选定的喷水强度、喷头的流量系数、工作压力确定，在满足规范要求的喷水强度条件下，按喷头的实际工作压力，结合建筑分隔与结构柱网灵活布置。最终保证作用面积上的喷水强度和喷水的均匀性。在最不利作用面积流量计算中，选用的最不利点水压最小不应小于0.05MPa，且特别注意最不利处喷头布置的喷头间距的计算复核，因为最不利点水压较小，要保证喷水完全覆盖，这区域的喷头间距应该为最小。

2.系统管道设计

2.1水力计算：水力计算是决定系统可靠性、合理性和经济性的一项重要设计内容。根据对《喷规》的理解和大量相关资料及部分工程实例的分析，笔者觉得水力计算应采用“矩形面积—逐点法”，也就是首先确定最不利作用面积在管网中的位置，作用面积的形状宜为矩形，仅在作用面积内所包含的喷头计算其喷头量；之后选定最不利计算路线，且逐点计算修正，然后将作用面积内经过流量修正之后的所有喷头出流量的总和作为整个自动喷水灭火系统的设计流量，在此以后的管段流量不再增加，仅计算沿程和局部水头损失，一直算到管网起点。

2.2系统设计流量计算及支管流量修正

①系统的设计流量，应按最不利点处作面积内喷头同时喷水的总流量确定，其计算公式为不同的喷淋管网因喷头间距、管网规模、管道布置等不同，喷淋系统的总用水量和喷水不均匀性可能有较大差别，且喷淋管网中实际存在的喷水不均匀性，喷淋系统的总用水量应当通过认真的水力计算确定，否则，所确定的喷淋泵型号很可能是不合适的，系统可靠性、合理性和经济性也不好保证。

②两管段交点处的计算水压不同时，应对交汇点处低水压的一侧的管段总流量进行修正q2=q1·h2/h1式中，q1——低水压侧管段的计算流量（L/s）；

q2——低水压侧管段的修正流量（L/s）；

h1——低水压侧管段的水压（KPa）；

h2——高水压侧管段的水压（KPa）

2.3管道沿程和局部水头损失每米管道的水头损失计算式为管道局部水头损失，宜采用当量长度法计算，也就是将水流经过弯道、丁字管的局部压力损耗相似于一定长度的直管。实际计算中，根据配水管道系统的大小及实际情况，取值为管道沿程损失的0.15-0.25.

2.4配水管道管径选择：自动喷水灭火系统最主要的组成部分是配水管道，而配水管道管径的确定，不仅影响到整个系统的造价，更关系到系统消防的安全性。在流量确定的条件下，流速是确定管径的重要参数。采用经济流速是给水系统设计的基础要素，生产、生活给水管道的流速一般采用经济流速，以使管道的基建投资与经常性的运行能耗得到优化匹配。所谓经济流速是一次投资与经济费用之和最小时的流速为经济流速。所以选择输配水管管径的大小涉及投资与耗电的大小，管径大基建费用高，电费却省，管径小一次投资省，但水头损失大，水泵扬程高，电费高。

《喷规》在管道水力计算9.2.1条也规定“管道内的水流速度宜采用经济流速，必要时可超过5m/s，但不应大于10m/s”。然而，自动喷淋给水管道只是在火灾时短时间运行，不同于生产、生活给水管道始终处于运行状态，故可以提高流速，减小管径以降低基建投资，这同样是经济的。但同时如果自动喷淋系统管内水流速度较高，水头损失就较大，配水管支管管径往往就会偏小，造成在设计流量下，喷头实际保护面积可能满足不了规范有关作用面积的要求。此时尽管作用面积内喷头动作时，其平均喷水强度符合规范，但上下游喷头因压力不同而流量有差异，此外，由于管径小，管网水头损失大，消防水泵扬程高，喷头喷水极不均匀，其出水量必然过大，将过早地用完消防贮水。因而管道流速宜采用较低值，管径小时尤宜采用低值。

同时，从上述分析中也不难看出，《喷规》中提到的经济流速应是经济性、合理性、可靠性与安全性的统一。结合工程实例，配水干管和配水支管设计流速一般不宜超过3.0m/s，常用1.5-2.5m/s。这种做法能够较好地满足《喷规》表5.0.1、表5.0.5及9.1.1条的有关作用面积和喷水强度的规定，且配水管网水头损失较小，消防水泵的扬程较小，喷头出水不均匀性较小，消防贮水量可得到合理使用，是比较安全、经济、合理的。

2.5水泵扬程或系统入口的供水压力：水泵扬程或系统入口的供水压力H=∑h+P0+Z,其中规定湿式报警阀0.04MPa、水流指示器取值为0.02MPa。在实际选泵过程中一般均大于该计算值，因此，在实际最不利点水压及最不利作用流量计算时，应根据选用水泵的实际情况进行计算及复核。

2.6减压与减压措施：《喷规》第8.0.5条规定“……配水管道的布置，应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa”而自动喷水灭火系统中，不但存在着底层管道系统中水压不平衡，即使在同层中，当保护面积较大时，由于设计是按最不利作用面积计算，同层中有利作用面积内喷头的水压也有剩余，所以习惯是对连接有利作用面积的配水管或配水干管予以减压，减压的方法可以采用设置减压阀、减压孔板、节流管以及缩小有利工作面配水支管的管径等方法增加沿途水头损失达到减压目的。在实际工程中，此项目计算是非常复杂烦琐的一项工作，因而可根据实际情况，在同层作用面上采用合适配水支管管径的办法，而在几何高差较大的不同层，当入口压力超过0.04MPa时，则采用减压阀等办法。

3消防水箱

《喷规》第10.3.1、10.3.2规定“采用临时高压给水系统的自动喷水灭火系统，应设高位消防水箱，其储水量应符合现行有关国家标准的规定。消防水箱的供水，应满足系统最不利点处喷头的最低工作压力和喷水强度。”、“不设高位水箱的建筑，系统应设气压供水设备，气压供水设备的有效容积，应按系统最不利点处4只喷头在最低工作压力下的10min用水量确定”。

设置消防水箱的目的在于：一是利用高位差为系统提供准工作状态下所需的水压，达到使管道内的充水保持一定压力的目的；二是提供系统启动初期的用水量和水压，提供维持10min喷水的用水量，控制初期火灾和为消防队增援灭火争取时间。在工程实例中，相当部分建筑消防水箱不能满足最不利点喷头的最低工作压力。通常采用的屋顶水箱加增压泵的形式来满足规范，但实际上屋顶水箱的增压泵与消防水池的稳压泵存在同等作用，属多此一举，因此《喷规》中10.3.2定性为强制性条款就不难理解，也就是说在设置水箱不能满足最不利点最小工作压力的建筑，应设气压供水设备，而不是采用屋顶水箱加增压泵的方法满足规范要求。