高低配住宅小区消火栓系统分区方案

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摘要：当前很多住宅小区都采取高低配的设置，一类高层住宅搭配二类高层住宅及部分多层叠墅。导致消火栓系统分区存在多种的分区方式，各种分区方式都有各自的优缺点。本论文针对某高低配住宅小区工程实例，进行了三种常见室内消火栓系统分区方案，就安全可靠性、系统复杂程度、经济性、成本力进行比较，最终确定了最经济合理适用的室内消火栓系统分区实施方案。

关键词：高低配小区；室内消火栓系统分区；减压阀减压分区；减压阀后静压；比例式减压阀

随着经济社会的发展，人们对生活品质的追求，同一小区为了满足不同层次购房要求，小区内通常会通过高低配的设置，满足不同购房需求。如现在很多小区经常会设置有多栋33层左右的一类高层住宅搭配部分二类高层及一些叠拼产品。由于小区建筑高度加屋顶水箱高度超过100m，故整个小区需要消防分区供水。由于存在有部分二类高层产品，整个小区的消火栓系统分区就会有多种不同的方案，本文通过分析常用的四种分区方案，就安全可靠性、系统复杂程度、经济性、成本力进行比较，最终得出最经济合理适用的室内消火栓系统分区实施方案。

1减压阀后静压计算

因为现行消火栓系统分区采用减压阀分区最简单方便常用，消火栓系统采用的减压阀一般需既能减动压又能减静压的减压阀。减压阀后静压设计中有许多不同的理解，有理解为减压阀后静压即为阀后消火栓立管高度，还有理解为消火栓系统减压阀后动压即为阀后静压，等等不同的理解。《建筑给水减压阀应用技术规程》CECS109：2013规定，给水减压阀即在给水系统中能减动压和静压，能有效设定出口压力，且出口压力在流量变化时能够保持相对稳定的压力调节装置。其中出口静压，是指流经减压阀的流量为零时的出口压力；出口动压，是指减压阀有流量通过时的出口压力。本文采用的减压阀即为：弹簧薄膜、先导、比例式减压阀。减压阀中几个常用参数既相互之间关系：①进口压力P1：减压阀进口处压力；②出口压力P2：减压阀出口处压力，一般指有流量通过时的出口压力，即出口动压；③出口静压P2j：减压阀密封关闭后（无流量通过时）的出口压力；④出口压力的动静压升ΔP2：减压阀在进口压力稳定的情况下，从流动状态转为关闭状态后的出口压力上升值，与减压阀的阀瓣运动时的摩擦力、回座关闭后的密封力和调压装置（如先导阀）的精度等因素有关，是减压阀出口压力精度的综合表现；不同生产厂家的产品有较大差异，一般减压阀的动静压升在0.05MPa~0.10MPa之间，动静压升设计中一般选定为0.1MPa，比较通用，可用公式ΔP2＝P2j-P2表示。从上所知减压阀后静压P2j=P2（减压阀出口动压）+ΔP2（出口压力的动静压升），减压阀的静压和阀后的动压息息相关，从而也说明和减压阀后所供楼层的高度息息相关。减压阀分区低区最底层消火栓栓口处静压（单位米）=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）≈P2+10+H。

2工程概况

本工程位于湖南省永州市，项目共包括1栋1层的商业，1栋2层的住宅，8栋4层的叠墅，2栋11层的二类高层住宅，3栋18层的二类高层住宅，1栋32层、2栋33层、3栋34层的一类高层住宅，一栋3层的幼儿园及1座地下车库。总建筑面积约25万平。小区最高楼建筑高度99.15m，地下室层高5.4m，此项目室内消火栓用水量20L/S。由于小区建筑高度加屋顶水箱高度超过100m，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第6.2.1条，消火栓栓口静压大于1.0MPa消火栓给水系统应分区供水，故整个小区需要分区供水。同时按《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014要求消火栓的水枪充实水柱不小于13m，室内消火栓系统立管的布置保证同层相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时可达到被保护范围的任何部位，最不利处消火栓压力不应小于0.35MPa。本小区消火栓系统分区设计按减压阀分区考虑，小区低区消火栓环网长度约为360m，根据整个小区包含有18层、11层及33层塔楼，按照一栋塔楼最好只有一个消火栓分区，方便管道连接的原则，本项目一般会有四种常用的分区方案：方案一、二类高层建筑18层及以下为低区，一类高层建筑2层及以下为低区，2层以上为高区；方案二、小区11层建筑11层及以下为低区，其他建筑2层及以下为低区，2层以上为高区；方案三、整个小区2层及以下为低区，2层以上为高区，环网采用DN125；方案四、整个小区2层及以下为低区，2层以上为高区，环网采用DN100。2.1方案一、二类高层建筑18层及以下为低区，一类高层建筑2层及以下为低区，2层以上为高区低区消火栓环网采用DN125普通热镀锌钢管，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；进户立管管，采用DN100普通热镀锌钢管，流量10L/s，V＝1.15m/s，L=60m，i=0.0177mH2O/m。低区消火栓系统所需扬程（H）＝几何高差（加压阀位置和最不利消火栓位置）＋最不利点所需水头＋沿程损失＋局部损失。其中：几何高差=54.40m；沿程损失＝i*L=0.0226*180+0.0177*60＝4.07+1.06=5.13m；局部损失＝0.15*沿程损失＝0.77m则低区消火栓系统所需扬程H=54.40+35+1.3*（5.13+0.77）=97.07m则减压阀后的压力需达到0.97MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=97+10+1.8=109m，低区最低消火栓栓口静压超过1MPa不满足规范要求。为满足规范要求，需调整环网管径减少系统阻力，现环网采用DN150普通热镀锌钢管，其他参数不变，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝1.06m/s，L=180m，i=0.0096mH2O/m，则沿程损失＝i*L=0.0096*180+0.0177*60＝1.728+1.06=2.79m；局部损失＝0.15*沿程损失＝0.42m。则低区消火栓系统所需扬程H=54.40+35+1.3*（2.79+0.42）=93.2m则减压阀后的压力需达到0.932MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=93.2+10+1.8=105，需要采用动静压升不大于0.05MPa的减压阀方可满足规范要求。本方案系统比较简单，二类高层都只有一个分区，立管数减少，施工方便，同时可减少水泵器个数；但是环网需采用DN150普通热镀锌钢管，且减压阀需采用动静压升不大于0.05MPa的减压阀，成本会大幅度提升。2.2方案二、小区11层建筑11层及以下为低区，其他建筑2层及以下为低区，2层以上为高区低区消火栓环网采用DN125普通热镀锌钢管，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；进户立管管，采用DN100普通热镀锌钢管，流量10L/s，V＝1.15m/s，L=40m，i=0.0177mH2O/m。低区消火栓系统所需扬程（H）＝几何高差（加压阀位置和最不利消火栓位置）＋最不利点所需水头＋沿程损失＋局部损失。其中：几何高差=33.40m；沿程损失＝i*L=0.0226*180+0.0177*40＝4.07+0.708=4.78m；局部损失＝0.15*沿程损失＝0.72m。则低区消火栓系统所需扬程H=33.4+35+1.3*（4.78+0.72）=75.6m则减压阀后的压力需达到0.756MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=75.6+10+1.8=87.3m，低区最低消火栓栓口静压小于1MPa满足规范要求。如果低区消火栓环网采用DN100普通热镀锌钢管，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝2.31m/s，L=180m，i=0.0640mH2O/m；其他参数不变。低区消火栓系统所需扬程（H）＝几何高差（加压阀位置和最不利消火栓位置）＋最不利点所需水头＋沿程损失＋局部损失。其中：几何高差=33.40m；沿程损失＝i*L=0.0640*180+0.0177*40＝11.52+0.708=12.23m；局部损失＝0.15*沿程损失＝1.83m。则低区消火栓系统所需扬程H=33.4+35+1.3*（12.23+1.83）=86.7m，则减压阀后的压力需达到0.767MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=86.7+10+1.8=98.5m，低区最低消火栓栓口静压小于1MPa刚好满足规范要求，此种情况需满足小区地块不大，环网不大方可满足规范要求。2.3方案三、整个小区2层及以下为低区，2层以上为高区，环网采用DN125低区消火栓环网采用DN125普通热镀锌钢管，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝1.51m/s，L=180m，i=0.0226mH2O/m；进户支管管，采用DN65普通热镀锌钢管，流量5L/s，V＝1.42m/s，L=12m，i=0.0438mH2O/m。低区消火栓系统所需扬程（H）＝几何高差（加压阀位置和最不利消火栓位置）＋最不利点所需水头＋沿程损失＋局部损失。其中：几何高差=6.5m；沿程损失＝i*L=0.0226*180+0.0438*12＝4.07+0.52=4.6m；局部损失＝0.15*沿程损失＝0.69m。则低区消火栓系统所需扬程H=6.5+35+1.3*（4.07+0.52）=47.5m，则减压阀后的压力需达到0.475MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=47.5+10+1.8=59.3m，低区最低消火栓栓口静压小于1MPa满足规范要求。2.4方案四、整个小区2层及以下为低区，2层以上为高区，环网采用DN100低区消火栓环网采用DN100普通热镀锌钢管，到最不利消火栓环网长度约180m，流量20L/s，V＝2.31m/s（小于2.5），L=180m，i=0.0640mH2O/m；进户支管管，采用DN65普通热镀锌钢管，流量5L/s，V＝1.42m/s，L=12m，i=0.0438mH2O/m。低区消火栓系统所需扬程（H）＝几何高差（加压阀位置和最不利消火栓位置）＋最不利点所需水头＋沿程损失＋局部损失。其中：几何高差=6.5m；沿程损失＝i*L=0.0640*180+0.0438*12＝11.52+0.52=12.04m；局部损失＝0.15*沿程损失＝1.8m。则低区消火栓系统所需扬程H=6.5+35+1.3*（12.04+1.8）=59.5m，则减压阀后的压力需达到0.595MPa。减压阀分区低区最低消火栓栓口静压=出口压力P2+出口压力的动静压升ΔP2+H（减压阀与最底层消火栓栓口高差）=59.5+10+1.8=71.3m，低区最低消火栓栓口静压小于1MPa同样满足规范要求。

3方案比较

方案一、消火栓系统低区最低处消火栓栓口静压超过1MPA，不满足规范要求，可调整消火栓环网管径到DN150，减少沿程阻力损失同时采用静压升不大于0.05MPa的减压阀方可满足规范要求，但是这样会增加管道成本；如果18层建筑能成片的布置，可减少高区消火栓环网的长度；这种情况需综合考虑，使设计达到最优。方案二、消火栓系统低区最低处消火栓栓口静压不超过1MPa，满足规范要求，系统比较简单，一栋楼只有一个分区减少水泵接合器的数量，如11层建筑能成片布置还可减少高区消火栓环网的长度，同时如果小区地块不大、环网不长，系统可采用DN100的环网满足规范要求，可做到系统简单成本最优。方案三、消火栓系统低区最低处消火栓栓口静压不超过1MPa，满足规范要求，且低区所有消火栓都不需要设置减压稳压消火栓，系统简单，但是消火栓环网需采用DN125，官网成本有所增加。方案四、低区最低处消火栓静压不超过1MPa，满足规范要求，低区所有消火栓都需要设置减压稳压消火栓，但是消火栓环网管径可以做到DN100，流速也满足规范要求，成本优势最高。

4结论

综上所述，以上四种消火栓系统分区方式各有其优缺点，都是比较常见的分区方式。方案一分区一般不满足规范要求，除非小区比较小采用DN150的环网，但是这样成本增加很多，方案二分区满足规范要求，如果小区地块不大、环网不长，系统可采用DN100的环网满足规范要求，方可做到系统简单同时成本最优。方案二分区虽然所有低区消火栓不用减压稳压，但是管道需采用DN125，管道成本有所增加；方案四分区满足所有小区要求，可作到系统相对简单成本也最优。针对本工程的具体特点，针对安全可靠性、系统复杂程度、经济性、成本力进行比较方案二最优，方案四次之，如小区比较大方案二不能采用DN100的环网管径，方案四是最优的方案。从通用性方面考虑，方案四满足所有条件高低配小区的经济性、合理性要求。

参考文献：

[1]GB50974-2014，消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[2]GB/T21386-2008，比例式减压阀[S].

[3]GB/T12246-2006，先导式减压阀[S]

作者：后尚 单位：广东博意建筑设计院长沙分院