直接用于灭火、控火室外消火栓的设计
采用下列简称:
1.《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称:《消水规》
2.《建筑防火通用规范》GB55037-2022简称:《防火通规》
3.《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014简称:《车火规》
4.GB55036-2022《消防设施通用规范》简称:《设施规》
行业中室外消防给水普遍的设计一直存在缺陷,包括相关规范也一直存在需要完善的地方,主要是室外给水设计一直忽略了压力方面的需求,即使采用加压系统,还控制消防泵扬程不超过0.4MPa①,普遍使用了“临时低压系统”,这个问题已经达到严重影响消防安全的局面,笔者在多篇文章多年来反复强调、多次论述这类问题,希望更多的同行重视。
更多的专家意识到这些问题,《设施规》也开始朝扭转这个局面在做出一些改变。但是,给排水设计行业内还有不少不同观点,笔者结合多年来国内外室外消防给水设计的一些总结,来分析普遍存在的设计缺陷及对《设施规》的理解应用,抛砖引玉。
01
规范规定的室外消防给水系统设置场所及要求
《设施规》提出设计原则:用于控火、灭火的消防设施,应能有效地控制或扑救建(构)筑物的火灾;用于防护冷却或防火分隔的消防设施,应能在规定时间内阻止火灾蔓延。
不少设计人员习惯于操作性规定,不习惯与技术原则和技术原理的灵活运用,多人在咨询什么算“有效”?其实很简单,保证火灾时提供满足专业标准的设计参数(流量、压力、储水量等等)的消防设施,便可在设计层面认为“有效”,但设计“有效”不等于实际有效,还有方方面面的因素。
具体的消防设施,《设施规》又提出设计原则:消防给水与灭火设施的性能和防护措施应与防护对象、防护目的及应用环境条件相适应,满足消防给水与灭火设施稳定和可靠运行的要求。
在专业标准《消水规》上,则对各种工业、民用建筑,室外可燃物品堆场、储罐、及生产装置(包括变电站、空分站等等),装卸栈台、装卸码头及其运输设施提出相应的室外消防给水系统的设计参数,规定相应的设计流量、喷水强度、设计火灾延续时间等等。
02
室外消防给水系统设计压力的需求和建议
《消水规》没有室外消防给水系统设计压力的具体规定,根据《设施规》的原则性要求,系统蓄“有效”,意味着室外消防给水系统设计压力在其使用条件下应满足设计流量及设计强度的要求,即是“与防护对象、防护目的及应用环境条件相适应”。
满足直接使用压力的室外消防给水系统,几乎适应于所有场所和建筑,有利于室外系统的直接使用,提高消防快速反应能力。笔者在公众号文章②强烈呼吁给排水设计需要回归到合用消防泵的全球通用做法轨道上,通过合用室内外消火栓系统、喷淋系统的消防泵及管网,不仅极大地降低造价,减少渗漏,同时也提升了室外消防给水系统设计压力,满足相关要求。
当然,不同的建筑和场所,室外消防给水系统防护目的不同(灭火还是冷却控火),应用环境条件不同(包括直接使用设施还是间接使用),因此,有些情况是必须强制直接使用的设计,有些情况是宜直接使用,有些情况允许间接使用(通过消防车),下列分不同类型的建筑、构筑物及场所一一分析。
03
室外堆场、储罐区、生产装置区
这些基本没有争议,室外消防给水系统应满足设计标准最低要求的设计流量及设计强度,而且应在火灾发生同时能直接使用室外消防设施灭火、控火,因此应采用高压或临时高压系统。
04
室外停车场、立体机械车库
室外停车场往往只设置了室外消防给水系统及配备灭火器,没有室内设施,因此,室外消防给水系统应在火灾发生时便能直接使用,进行汽车、电动车的灭火和控火,室外消火栓应具备直接灭火使用的压力,旁边应配置水带和水枪,否则,仅仅依靠灭火器是杯水车薪没有作用,等待消防车到达,火灾已经扩散,失去最佳灭火时机,产生较大的经济损失。
但目前的《车火规》没有直接使用室外给水系统的规定,普遍的设计均仅保证室外栓0.14MPa的静压和0.1MPa的动压,造成实际上的室外给水系统的失效。
笔者在文章②介绍了笔者团队在停车场设计上,基本上都按60m的保护半径设置室外栓,且在栓边上设置水龙带箱,配备三卷20m长DN65水带和水枪,并尽量采用合用消防给水系统,保证室外消火栓栓口压力不低于0.7MPa(0.7~1.2MPa),之所以需要0.7MPa,是考虑60m长水带的水头损失。
当项目没有采用合用消防给水管网,室外消防给水是直接接自市政自来水的低压给水系统,室外消火栓只能保证0.10~0.14MPa的压力,但又存在室外停车场,建议配备手抬泵,手抬泵扬程加上管网压力,也基本上能达到0.7MPa左右,满足使用,笔者团队在去年的深汕人民医院给排水设计中就采用这种做法。下述的各种建筑和场所,室外为低压给水系统都允许增设手抬泵、移动水炮解决压力和流量问题。
屋顶停车场,由于有条件布置室内消火栓,若按室内消火栓设计标准配置,室外消防给水系统可以按整个建筑情况设计,无需在屋顶停车场设置室外消火栓。没有条件布置室内消火栓的屋顶停车场(如严寒地区或建筑本身就不需要设置室内消火栓),屋顶停车场应按相应标准设置室外消防给水系统,并保证室外栓的供水压力(同上述内容)。
对于敞开式立体机械自动化停车库,可视为停车场,按规定无需设置喷淋③。但是,由于停车发生火灾后引燃了其他汽车等情况,造成严重的经济损失,涉及到经济赔偿等法律纠纷,机械停车库业主和管理方,更愿意设置有效的消防设施来进行保护,不能眼睁睁看着高处的汽车火灾蔓延却毫无办法。
笔者不赞成增设闭式喷淋系统,因为喷淋只能设置在汽车停车板四周侧喷,容易造成该喷水的喷头不能受热动作,不该喷水的喷头却喷水,喷淋作用甚微,尤其是寒冷、严寒地区,更加难以设置室外闭式湿式喷淋系统。
当然,立体机械车库可以设置雨淋系统,但雨淋系统水量大,投资大,且雨淋喷头只能设在最顶部,低层的汽车火灾,由于受上层的汽车及其停车板阻挡,也不合适。
最合适的灭火系统是能直接使用的室外消火栓系统,且宜采用移动式消防水炮,水柱方能喷射到车库顶部,室外消火栓的设计压力应满足水炮水柱喷射到车库顶部的压力要求。在没有人员管理的机械车库,也可使用自动水炮。
不论人工还是自动水炮,均需要考虑至少两股水柱到达任何位置,实际操作中也可以一股灭火,一股控火。
05
工业建筑
大部分工业建筑,建议都采用高压和临时高压室外消防给水系统,建议与其他消防给水系统合用管网及消防泵,即使是没有室外堆场、储罐区的丁戊类工业建筑。
原因是工业建筑存在不少室外作业区、临时室外堆货区、临时装卸区及其运输车辆,这些都是室内设施未能保护到的场所。
而且,甲乙类工业建筑,存在爆炸危险,不宜进入室内灭火,更需要采用室外消火栓灭火。大多数丙类工业建筑,火灾荷载大(尤其是仓库),发生火灾燃烧时间特别长,在建筑物内部进攻也特别危险,更多采用外攻方式,需要使用比设计用水量更多的水枪、水炮,而室外消火栓配备密度低,消防车有限,甚至没有空间展开,因此附近的室外栓宜直接使用喷水,远处的室外栓通过消防车加压接力输送。
一些立体仓库和布置高大设备的厂房,内部空间狭窄,层高高,即使进入建筑内部灭火,也只能在门口附近,更需要使用大流量高压力的移动水炮,而门口附近缺乏更多的室内消火栓,室内栓也难以提供大流量高压力,更需要配置高压室外消火栓。
虽然建筑的防火间距满足规范要求,但发生火灾时且碰上大风天气,下风向的建筑面临被蔓延引燃的危险,外墙的防护冷却必不可少,高压和临时高压室外消防给水系统,方能提供一定高度的水柱进行控火。
遗憾的是,目前普遍忽视了室外消防给水设计要求,造成大量的工业建筑、室外堆场、储罐区都没有设置能满足使用要求的室外消防给水系统,甚至在最不利管路情况下满足设计流量的室外消火栓计算压力是负压②。
06
民用建筑
民用建筑也存在临时装卸区及其运输车辆,存在室外设备,大型货架式商场、自选商场情况与仓库相似,同样,发生火灾时且碰上大风天气,下风向的建筑也需要防护冷却(尤其是玻璃幕墙外墙)。但由于民用建筑普遍具备较高的建筑高度,室外消防给水系统靠自身压力作用也不大,因此,多层和小高层民用建筑建议采用高压和临时高压室外消防给水系统,且宜与其他系统合用消防泵和管网。高层、超高层且火灾荷载小的建筑允许采用低压系统,经分析建筑情况有需要的话才采用高压和临时高压室外消防给水系统。
小商铺和其他分隔较多的建筑,由于室内消火栓箱布置上困难,更需要采用高压和临时高压室外消防给水系统且增设室外消火栓④:
07
其他
仅设置室外消防给水系统,没有设置室内系统的建筑。同停车场,这些建筑发生火灾时,灭火只能依靠室外消火栓,室外消火栓需要直接使用。
缺乏消防灭火救援场地的建筑,如城中村、旧改建筑,由于消防车难以靠近,外攻更需要依靠室外消火栓。
大型片区消防改造项目,建议都采用高压和临时高压室外消防给水系统,建议与其他消防给水系统合用管网及消防泵,节省投资,同时提升了消防设施力量。
08
配套设施和设计参数、规格
直接使用室外消火栓灭火、控火,除了消防救援场地一侧外,另一侧也需要布置,方便另一侧的使用,适当增加室外栓的数量和密度。
根据项目具体情况计算和分析确定直接使用室外消火栓栓口压力,当栓口不需要较高压力是可使用减压稳压室外消火栓,栓口压力0.35MPa,压力不足可配置手抬泵。栓口系统工作压力不应超过1.6MPa。
室外消火栓应配置水龙带箱和水枪,水龙带压力等级应与室外消火栓栓口压力相对应。如栓口压力0.35MPa对应消防水带PN=0.8MPa,栓口压力1.6MPa对应消防水带PN=2.5MPa。
当配置移动消防炮时,应根据灭火、控火高度计算移动消防炮所需的流量和压力。
NFPA以及笔者接触过的一些国家项目,没有要求室内消火栓配置供消防员用的DN65消防水带和水枪,但室外消火栓必须配置DN65水带和水枪,室外栓的水枪和水带可供消防员使用,也可供现场人员使用,及时扑灭火灾。国内却反过来,实际上国内要求室内消火栓配置了但消防员都有自带,不敢用室内消火栓配置的水带和水枪,造成极大的浪费,室外消火栓反而没有要求配置,不利于及时灭火、控火。
建筑设计与室外消防设计相对应,直接使用室外消火栓灭火、控火的建筑,应尽量多设置救援口。有需要的地方,可以建设室外灭火平台,便于室外栓在平台上使用。
09
《设施规》3.0.2、3.0.4的理解
3.0.2低压消防给水系统的系统工作压力应大于或等于0.60MPa。个人的理解应该是针对过去普遍采用消防泵扬程0.4MPa的设计项目,系统工作压力基本上为0.50MPa左右,造成不少项目不满足室外消火栓栓口压力0.10~0.14MPa的要求,抬高0.1MPa,大部分项目满足了。否则,对于直接接市政自来水管的项目,压力受制于市政水压,没法满足本条要求。但笔者反对“临时低压系统”,采用消防泵加压了,还只能保证栓口0.1MPa,投资每少但功能欠缺。
3.0.4规定:当室外消火栓直接用于灭火且室外消防给水设计流量大于30L/s时,应采用高压或临时高压消防给水系统。两个条件具备就必须采用高压,但如何判断室外消火栓直接用于灭火,可以按上述情况分析,笔者建议更多的项目能使用室外消火栓直接用于灭火,增加投资可忽略(尤其是合用系统更节省造价),但消防设施的灭火控火能力极大地提升。
最后,再次呼吁,尽量采用高压或临时高压室外消防给水系统,室外消火栓配置水带等设施,尽量合用室内外消火栓系统、喷淋系统管网及消防泵。越来越多的灭火现场表明,外攻比内攻重要,使用室内消火栓及配套设施的概率很低,室外消火栓直接灭火的需求越来越大。
注:
①公众号“刘植蓬原创研究”中文章《99%消防泵房、水池设计经常犯错问题99例(三)》
②公众号“刘植蓬原创研究”中文章《共享消防之六:消防泵合用设计若干问题分析》
③公众号“刘植蓬原创研究”中文章《自动灭火设置之三:争议建筑、构筑物喷淋设计》
④公众号“刘植蓬原创研究”中文章《小商铺消火栓箱设置位置问题与探讨(消火栓设计问题与探讨之五)》