后尚HOU Shang

（廣東博意建筑設(shè)計(jì)院長(zhǎng)沙分院，長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求，同一小區(qū)為了滿(mǎn)足不同層次購(gòu)房要求，小區(qū)內(nèi)通常會(huì)通過(guò)高低配的設(shè)置，滿(mǎn)足不同購(gòu)房需求。如現(xiàn)在很多小區(qū)經(jīng)常會(huì)設(shè)置有多棟33 層左右的一類(lèi)高層住宅搭配部分 二類(lèi)高層及一些疊拼產(chǎn)品。由于小區(qū)建筑高度加屋頂水箱高度超過(guò)100m，故整個(gè)小區(qū)需要消防分區(qū)供水。由于存在有部分二類(lèi)高層產(chǎn)品，整個(gè)小區(qū)的消火栓系統(tǒng)分區(qū)就會(huì)有多種不同的方案，本文通過(guò)分析常用的四種分區(qū)方案，就安全可靠性、系統(tǒng)復(fù)雜程度、經(jīng)濟(jì)性、成本力進(jìn)行比較，最終得出最經(jīng)濟(jì)合理適用的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)分區(qū)實(shí)施方案。

1 減壓閥后靜壓計(jì)算

因?yàn)楝F(xiàn)行消火栓系統(tǒng)分區(qū)采用減壓閥分區(qū)最簡(jiǎn)單方便常用，消火栓系統(tǒng)采用的減壓閥一般需既能減動(dòng)壓又能減靜壓的減壓閥。減壓閥后靜壓設(shè)計(jì)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(tǒng)減壓閥后動(dòng)壓即為閥后靜壓，等等不同的理解?！督ㄖo水減壓閥應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS109：2013 規(guī)定，給水減壓閥即在給水系統(tǒng)中能減動(dòng)壓和靜壓，能有效設(shè)定出口壓力，且出口壓力在流量變化時(shí)能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的壓力調(diào)節(jié)裝置。其中出口靜壓，是指流經(jīng)減壓閥的流量為零時(shí)的出口壓力；出口動(dòng)壓，是指減壓閥有流量通過(guò)時(shí)的出口壓力。

本文采用的減壓閥即為：彈簧薄膜、先導(dǎo)、比例式減壓閥。

減壓閥中幾個(gè)常用參數(shù)既相互之間關(guān)系：①進(jìn)口壓力P1：減壓閥進(jìn)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(guò)時(shí)的出口壓力，即出口動(dòng)壓；③出口靜壓P2j：減壓閥密封關(guān)閉后（無(wú)流量通過(guò)時(shí)）的出口壓力；④出口壓力的動(dòng)靜壓升ΔP2：減壓閥在進(jìn)口壓力穩(wěn)定的情況下，從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)后的出口壓力上升值，與減壓閥的閥瓣運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力、回座關(guān)閉后的密封力和調(diào)壓裝置（如先導(dǎo)閥）的精度等因素有關(guān)，是減壓閥出口壓力精度的綜合表現(xiàn)；不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品有較大差異，一般減壓閥的動(dòng)靜壓升在0.05MPa～0.10MPa 之間，動(dòng)靜壓升設(shè)計(jì)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(dòng)壓）+ΔP2（出口壓力的動(dòng)靜壓升），減壓閥的靜壓和閥后的動(dòng)壓息息相關(guān)，從而也說(shuō)明和減壓閥后所供樓層的高度息息相關(guān)。

減壓閥分區(qū)低區(qū)最底層消火栓栓口處?kù)o壓（單位米）=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(xiàng)目共包括1 棟1 層的商業(yè)，1 棟2 層的住宅，8 棟4 層的疊墅，2 棟11 層的二類(lèi)高層住宅，3 棟18 層的二類(lèi)高層住宅，1 棟32 層、2 棟33層、3 棟34 層的一類(lèi)高層住宅，一棟3 層的幼兒園及1 座地下車(chē)庫(kù)。總建筑面積約25 萬(wàn)平。小區(qū)最高樓建筑高度99.15m，地下室層高5.4m，此項(xiàng)目室內(nèi)消火栓用水量20L/S。由于小區(qū)建筑高度加屋頂水箱高度超過(guò)100m，根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974-2014 第6.2.1條，消火栓栓口靜壓大于1.0MPa 消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)分區(qū)供水，故整個(gè)小區(qū)需要分區(qū)供水。同時(shí)按《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB 50974-2014 要求消火栓的水槍充實(shí)水柱不小于13m，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)立管的布置保證同層相鄰兩個(gè)消火栓的水槍充實(shí)水柱同時(shí)可達(dá)到被保護(hù)范圍的任何部位，最不利處消火栓壓力不應(yīng)小于0.35MPa。

本小區(qū)消火栓系統(tǒng)分區(qū)設(shè)計(jì)按減壓閥分區(qū)考慮，小區(qū)低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約為360m，根據(jù)整個(gè)小區(qū)包含有18層、11 層及33 層塔樓，按照一棟塔樓最好只有一個(gè)消火栓分區(qū)，方便管道連接的原則，本項(xiàng)目一般會(huì)有四種常用的分區(qū)方案：

方案一、二類(lèi)高層建筑18 層及以下為低區(qū)，一類(lèi)高層建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)；

方案二、小區(qū)11 層建筑11 層及以下為低區(qū)，其他建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)；

方案三、整個(gè)小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN125；

方案四、整個(gè)小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN100。

2.1 方案一、二類(lèi)高層建筑18 層及以下為低區(qū)，一類(lèi)高層建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)

圖1 方案一減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進(jìn)戶(hù)立管管，采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V=1.15m/s，L=60m，i=0.0177m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點(diǎn)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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=54.40+35+1.3*（5.13+0.77）=97.07m 則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.97MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(qū)最低消火栓栓口靜壓超過(guò)1MPa 不滿(mǎn)足規(guī)范要求。

為滿(mǎn)足規(guī)范要求，需調(diào)整環(huán)網(wǎng)管徑減少系統(tǒng)阻力，現(xiàn)環(huán)網(wǎng)采用DN150 普通熱鍍鋅鋼管，其他參數(shù)不變，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=1.06m/s，L=180m，i=0.0096m H2O/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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=54.40+35+1.3*（2.79+0.42）=93.2m 則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.932MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(dòng)靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥方可滿(mǎn)足規(guī)范要求。本方案系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，二類(lèi)高層都只有一個(gè)分區(qū)，立管數(shù)減少，施工方便，同時(shí)可減少水泵器個(gè)數(shù)；但是環(huán)網(wǎng)需采用DN150 普通熱鍍鋅鋼管，且減壓閥需采用動(dòng)靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥，成本會(huì)大幅度提升。

2.2 方案二、小區(qū)11 層建筑11 層及以下為低區(qū)，其他建筑2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)

圖2 方案二減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進(jìn)戶(hù)立管管，采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，流量10L/s，V=1.15m/s，L=40m，i=0.0177m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點(diǎn)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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=33.4+35+1.3*（4.78+0.72）=75.6m 則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.756MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿(mǎn)足規(guī)范要求。

如果低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=2.31m/s，L=180m，i=0.0640m H2O/m ；其他參數(shù)不變。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點(diǎn)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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=33.4+35+1.3*（12.23+1.83）=86.7m，則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.767MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa剛好滿(mǎn)足規(guī)范要求，此種情況需滿(mǎn)足小區(qū)地塊不大，環(huán)網(wǎng)不大方可滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.3 方案三、整個(gè)小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN125

圖3 方案三、四減壓閥分區(qū)原理圖

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN125 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=1.51m/s，L=180m，i=0.0226m H2O/m ；進(jìn)戶(hù)支管管，采用DN65 普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V=1.42m/s，L=12m，i=0.0438m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點(diǎn)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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=6.5+35+1.3*（4.07+0.52）=47.5m，則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.475MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.4 方案四、整個(gè)小區(qū)2 層及以下為低區(qū)，2 層以上為高區(qū)，環(huán)網(wǎng)采用DN100

低區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)采用DN100 普通熱鍍鋅鋼管，到最不利消火栓環(huán)網(wǎng)長(zhǎng)度約180m，流量20L/s，V=2.31m/s（小于2.5），L=180m，i=0.0640m H2O/m ；進(jìn)戶(hù)支管管，采用DN65 普通熱鍍鋅鋼管，流量5L/s，V=1.42m/s，L=12m，i=0.0438m H2O/m。

低區(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程（H）=幾何高差（加壓閥位置和最不利消火栓位置）+最不利點(diǎn)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(qū)消火栓系統(tǒng)所需揚(yáng)程H=6.5+35+1.3*（12.04+1.8）=59.5m，則減壓閥后的壓力需達(dá)到0.595MPa。減壓閥分區(qū)低區(qū)最低消火栓栓口靜壓=出口壓力P2+出口壓力的動(dòng)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(qū)最低消火栓栓口靜壓小于1MPa同樣滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 方案比較

方案一、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓超過(guò)1MPA，不滿(mǎn)足規(guī)范要求，可調(diào)整消火栓環(huán)網(wǎng)管徑到DN150，減少沿程阻力損失同時(shí)采用靜壓升不大于0.05MPa 的減壓閥方可滿(mǎn)足規(guī)范要求，但是這樣會(huì)增加管道成本；如果18 層建筑能成片的布置，可減少高區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)的長(zhǎng)度；這種情況需綜合考慮，使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。

方案二、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓不超過(guò)1MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求，系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，一棟樓只有一個(gè)分區(qū)減少水泵接合器的數(shù)量，如11 層建筑能成片布置還可減少高區(qū)消火栓環(huán)網(wǎng)的長(zhǎng)度，同時(shí)如果小區(qū)地塊不大、環(huán)網(wǎng)不長(zhǎng)，系統(tǒng)可采用DN100 的環(huán)網(wǎng)滿(mǎn)足規(guī)范要求，可做到系統(tǒng)簡(jiǎn)單成本最優(yōu)。

方案三、消火栓系統(tǒng)低區(qū)最低處消火栓栓口靜壓不超過(guò)1MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求，且低區(qū)所有消火栓都不需要設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但是消火栓環(huán)網(wǎng)需采用DN125，官網(wǎng)成本有所增加。

方案四、低區(qū)最低處消火栓靜壓不超過(guò)1MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求，低區(qū)所有消火栓都需要設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，但是消火栓環(huán)網(wǎng)管徑可以做到DN100，流速也滿(mǎn)足規(guī)范要求，成本優(yōu)勢(shì)最高。

4 結(jié)論

綜上所述，以上四種消火栓系統(tǒng)分區(qū)方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，都是比較常見(jiàn)的分區(qū)方式。方案一分區(qū)一般不滿(mǎn)足規(guī)范要求，除非小區(qū)比較小采用DN150 的環(huán)網(wǎng)，但是這樣成本增加很多，方案二分區(qū)滿(mǎn)足規(guī)范要求，如果小區(qū)地塊不大、環(huán)網(wǎng)不長(zhǎng)，系統(tǒng)可采用DN100 的環(huán)網(wǎng)滿(mǎn)足規(guī)范要求，方可做到系統(tǒng)簡(jiǎn)單同時(shí)成本最優(yōu)。方案二分區(qū)雖然所有低區(qū)消火栓不用減壓穩(wěn)壓，但是管道需采用DN125，管道成本有所增加；方案四分區(qū)滿(mǎn)足所有小區(qū)要求，可作到系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單成本也最優(yōu)。

針對(duì)本工程的具體特點(diǎn)，針對(duì)安全可靠性、系統(tǒng)復(fù)雜程度、經(jīng)濟(jì)性、成本力進(jìn)行比較方案二最優(yōu)，方案四次之，如小區(qū)比較大方案二不能采用DN100 的環(huán)網(wǎng)管徑，方案四是最優(yōu)的方案。從通用性方面考慮，方案四滿(mǎn)足所有條件高低配小區(qū)的經(jīng)濟(jì)性、合理性要求。