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摘要：當前很多住宅小區都采取高低配的設置，一類高層住宅搭配二類高層住宅及部分多層疊墅。導致消火栓系統分區存在多種的分區方式，各種分區方式都有各自的優缺點。本論文針對某高低配住宅小區工程實例，進行了三種常見室內消火栓系統分區方案，就安全可靠性、系統復雜程度、經濟性、成本力進行比較，最終確定了最經濟合理適用的室內消火栓系統分區實施方案。

關鍵詞：高低配小區；室內消火栓系統分區；減壓閥減壓分區；減壓閥后靜壓；比例式減壓閥

隨著經濟社會的發展，人們對生活品質的追求，同一小區為了滿足不同層次購房要求，小區內通常會通過高低配的設置，滿足不同購房需求。如現在很多小區經常會設置有多棟33層左右的一類高層住宅搭配部分二類高層及一些疊拼產品。由于小區建筑高度加屋頂水箱高度超過100m，故整個小區需要消防分區供水。由于存在有部分二類高層產品，整個小區的消火栓系統分區就會有多種不同的方案，本文通過分析常用的四種分區方案，就安全可靠性、系統復雜程度、經濟性、成本力進行比較，最終得出最經濟合理適用的室內消火栓系統分區實施方案。

1減壓閥后靜壓計算

因為現行消火栓系統分區采用減壓閥分區最簡單方便常用，消火栓系統采用的減壓閥一般需既能減動壓又能減靜壓的減壓閥。減壓閥后靜壓設計中有許多不同的理解，有理解為減壓閥后靜壓即為閥后消火栓立管高度，還有理解為消火栓系統減壓閥后動壓即為閥后靜壓，等等不同的理解。《建筑給水減壓閥應用技術規程》CECS109：2013規定，給水減壓閥即在給水系統中能減動壓和靜壓，能有效設定出口壓力，且出口壓力在流量變化時能夠保持相對穩定的壓力調節裝置。其中出口靜壓，是指流經減壓閥的流量為零時的出口壓力；出口動壓，是指減壓閥有流量通過時的出口壓力。本文采用的減壓閥即為：彈簧薄膜、先導、比例式減壓閥。減壓閥中幾個常用參數既相互之間關系：①進口壓力P1：減壓閥進口處壓力；②出口壓力P2：減壓閥出口處壓力，一般指有流量通過時的出口壓力，即出口動壓；③出口靜壓P2j：減壓閥密封關閉后（無流量通過時）的出口壓力；④出口壓力的動靜壓升ΔP2：減壓閥在進口壓力穩定的情況下，從流動狀態轉為關閉狀態后的出口壓力上升值，與減壓閥的閥瓣運動時的摩擦力、回座關閉后的密封力和調壓裝置（如先導閥）的精度等因素有關，是減壓閥出口壓力精度的綜合表現；不同生產廠家的產品有較大差異，一般減壓閥的動靜壓升在0.05MPa~0.10MPa之間，動靜壓升設計中一般選定為0.1MPa，比較通用，可用公式ΔP2＝P2j-P2表示。從上所知減壓閥后靜壓P2j=P2（減壓閥出口動壓）+ΔP2（出口壓力的動靜壓升），減壓閥的靜壓和閥后的動壓息息相關，從而也說明和減壓閥后所供樓層的高度息息相關。減壓閥分區低區最底層消火栓栓口處靜壓（單位米）=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）≈P2+10+H。

2工程概況

本工程位于湖南省永州市，項目共包括1棟1層的商業，1棟2層的住宅，8棟4層的疊墅，2棟11層的二類高層住宅，3棟18層的二類高層住宅，1棟32層、2棟33層、3棟34層的一類高層住宅，一棟3層的幼兒園及1座地下車庫。總建筑面積約25萬平。小區最高樓建筑高度99.15m，地下室層高5.4m，此項目室內消火栓用水量20L/S。由于小區建筑高度加屋頂水箱高度超過100m，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014第6.2.1條，消火栓栓口靜壓大于1.0MPa消火栓給水系統應分區供水，故整個小區需要分區供水。同時按《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014要求消火栓的水槍充實水柱不小于13m，室內消火栓系統立管的布置保證同層相鄰兩個消火栓的水槍充實水柱同時可達到被保護范圍的任何部位，最不利處消火栓壓力不應小于0.35MPa。本小區消火栓系統分區設計按減壓閥分區考慮，小區低區消火栓環網長度約為360m，根據整個小區包含有18層、11層及33層塔樓，按照一棟塔樓最好只有一個消火栓分區，方便管道連接的原則，本項目一般會有四種常用的分區方案：方案一、二類高層建筑18層及以下為低區，一類高層建筑2層及以下為低區，2層以上為高區；方案二、小區11層建筑11層及以下為低區，其他建筑2層及以下為低區，2層以上為高區；方案三、整個小區2層及以下為低區，2層以上為高區，環網采用DN125；方案四、整個小區2層及以下為低區，2層以上為高區，環網采用DN100。2.1方案一、二類高層建筑18層及以下為低區，一類高層建筑2層及以下為低區，2層以上為高區低區消火栓環網采用DN125普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；進戶立管管，采用DN100普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V＝1.15m/s，L=60m，i=0.0177mH2O/m。低區消火栓系統所需揚程（H）＝幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）＋最不利點所需水頭＋沿程損失＋局部損失。其中：幾何高差=54.40m；沿程損失＝i*L=0.0226*180+0.0177*60＝4.07+1.06=5.13m；局部損失＝0.15*沿程損失＝0.77m則低區消火栓系統所需揚程H=54.40+35+1.3*（5.13+0.77）=97.07m則減壓閥后的壓力需達到0.97MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=97+10+1.8=109m，低區最低消火栓栓口靜壓超過1MPa不滿足規范要求。為滿足規范要求，需調整環網管徑減少系統阻力，現環網采用DN150普通熱鍍鋅鋼管，其他參數不變，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝1.06m/s，L=180m，i=0.0096mH2O/m，則沿程損失＝i*L=0.0096*180+0.0177*60＝1.728+1.06=2.79m；局部損失＝0.15*沿程損失＝0.42m。則低區消火栓系統所需揚程H=54.40+35+1.3*（2.79+0.42）=93.2m則減壓閥后的壓力需達到0.932MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=93.2+10+1.8=105，需要采用動靜壓升不大于0.05MPa的減壓閥方可滿足規范要求。本方案系統比較簡單，二類高層都只有一個分區，立管數減少，施工方便，同時可減少水泵器個數；但是環網需采用DN150普通熱鍍鋅鋼管，且減壓閥需采用動靜壓升不大于0.05MPa的減壓閥，成本會大幅度提升。2.2方案二、小區11層建筑11層及以下為低區，其他建筑2層及以下為低區，2層以上為高區低區消火栓環網采用DN125普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；進戶立管管，采用DN100普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V＝1.15m/s，L=40m，i=0.0177mH2O/m。低區消火栓系統所需揚程（H）＝幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）＋最不利點所需水頭＋沿程損失＋局部損失。其中：幾何高差=33.40m；沿程損失＝i*L=0.0226*180+0.0177*40＝4.07+0.708=4.78m；局部損失＝0.15*沿程損失＝0.72m。則低區消火栓系統所需揚程H=33.4+35+1.3*（4.78+0.72）=75.6m則減壓閥后的壓力需達到0.756MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=75.6+10+1.8=87.3m，低區最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿足規范要求。如果低區消火栓環網采用DN100普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝2.31m/s，L=180m，i=0.0640mH2O/m；其他參數不變。低區消火栓系統所需揚程（H）＝幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）＋最不利點所需水頭＋沿程損失＋局部損失。其中：幾何高差=33.40m；沿程損失＝i*L=0.0640*180+0.0177*40＝11.52+0.708=12.23m；局部損失＝0.15*沿程損失＝1.83m。則低區消火栓系統所需揚程H=33.4+35+1.3*（12.23+1.83）=86.7m，則減壓閥后的壓力需達到0.767MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=86.7+10+1.8=98.5m，低區最低消火栓栓口靜壓小于1MPa剛好滿足規范要求，此種情況需滿足小區地塊不大，環網不大方可滿足規范要求。2.3方案三、整個小區2層及以下為低區，2層以上為高區，環網采用DN125低區消火栓環網采用DN125普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；進戶支管管，采用DN65普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V＝1.42m/s，L=12m，i=0.0438mH2O/m。低區消火栓系統所需揚程（H）＝幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）＋最不利點所需水頭＋沿程損失＋局部損失。其中：幾何高差=6.5m；沿程損失＝i*L=0.0226*180+0.0438*12＝4.07+0.52=4.6m；局部損失＝0.15*沿程損失＝0.69m。則低區消火栓系統所需揚程H=6.5+35+1.3*（4.07+0.52）=47.5m，則減壓閥后的壓力需達到0.475MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=47.5+10+1.8=59.3m，低區最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿足規范要求。2.4方案四、整個小區2層及以下為低區，2層以上為高區，環網采用DN100低區消火栓環網采用DN100普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環網長度約180m，流量20L/s，V＝2.31m/s（小于2.5），L=180m，i=0.0640mH2O/m；進戶支管管，采用DN65普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V＝1.42m/s，L=12m，i=0.0438mH2O/m。低區消火栓系統所需揚程（H）＝幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）＋最不利點所需水頭＋沿程損失＋局部損失。其中：幾何高差=6.5m；沿程損失＝i*L=0.0640*180+0.0438*12＝11.52+0.52=12.04m；局部損失＝0.15*沿程損失＝1.8m。則低區消火栓系統所需揚程H=6.5+35+1.3*（12.04+1.8）=59.5m，則減壓閥后的壓力需達到0.595MPa。減壓閥分區低區最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動靜壓升ΔP2+H（減壓閥與最底層消火栓栓口高差）=59.5+10+1.8=71.3m，低區最低消火栓栓口靜壓小于1MPa同樣滿足規范要求。

3方案比較

方案一、消火栓系統低區最低處消火栓栓口靜壓超過1MPA，不滿足規范要求，可調整消火栓環網管徑到DN150，減少沿程阻力損失同時采用靜壓升不大于0.05MPa的減壓閥方可滿足規范要求，但是這樣會增加管道成本；如果18層建筑能成片的布置，可減少高區消火栓環網的長度；這種情況需綜合考慮，使設計達到最優。方案二、消火栓系統低區最低處消火栓栓口靜壓不超過1MPa，滿足規范要求，系統比較簡單，一棟樓只有一個分區減少水泵接合器的數量，如11層建筑能成片布置還可減少高區消火栓環網的長度，同時如果小區地塊不大、環網不長，系統可采用DN100的環網滿足規范要求，可做到系統簡單成本最優。方案三、消火栓系統低區最低處消火栓栓口靜壓不超過1MPa，滿足規范要求，且低區所有消火栓都不需要設置減壓穩壓消火栓，系統簡單，但是消火栓環網需采用DN125，官網成本有所增加。方案四、低區最低處消火栓靜壓不超過1MPa，滿足規范要求，低區所有消火栓都需要設置減壓穩壓消火栓，但是消火栓環網管徑可以做到DN100，流速也滿足規范要求，成本優勢最高。

4結論

綜上所述，以上四種消火栓系統分區方式各有其優缺點，都是比較常見的分區方式。方案一分區一般不滿足規范要求，除非小區比較小采用DN150的環網，但是這樣成本增加很多，方案二分區滿足規范要求，如果小區地塊不大、環網不長，系統可采用DN100的環網滿足規范要求，方可做到系統簡單同時成本最優。方案二分區雖然所有低區消火栓不用減壓穩壓，但是管道需采用DN125，管道成本有所增加；方案四分區滿足所有小區要求，可作到系統相對簡單成本也最優。針對本工程的具體特點，針對安全可靠性、系統復雜程度、經濟性、成本力進行比較方案二最優，方案四次之，如小區比較大方案二不能采用DN100的環網管徑，方案四是最優的方案。從通用性方面考慮，方案四滿足所有條件高低配小區的經濟性、合理性要求。

參考文獻：

[1]GB50974-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[S].

[2]GB/T21386-2008，比例式減壓閥[S].

[3]GB/T12246-2006，先導式減壓閥[S]

作者：后尚 單位：廣東博意建筑設計院長沙分院