消防水箱储水量分析及应用技术

消防技术规范中关于高位消防水箱储水量的规定，均是依据原《建规》的规定，按室内消防用水量（实际是指室内消火栓系统设计流量）持续供水10 min为基准制定的。

原《建规》对高位消防水箱的功能定位是储存扑救初期火灾用水量的储水设施。同时规定，消防水箱应储存10 min消防用水量，其供水能力：当室内消防用水量（即室内消火栓用水量）不超过25 L/s，经计算水箱消防储水量超过12 m3时，仍可采用12 m3；当室内消防用水量超过25 L/s，经计算水箱消防储水量超过18 m3时，仍可采用18 m3。

确定储水量的条件可归纳为：①一般均应按10 min确定持续供水时间；②按输送室内消火栓系统设计流量10 min的用水量确定储水量；③限定最大储水量为18 m3。

原《高规》规定：高位消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应小于18 m3；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12 m3；二类居住建筑不应小于6 m3。

根据原《建规》规定设置的高位消防水箱，供水性能参数如表3所列。

表3　原《建规》规定的高位消防水箱供水性能参数

（续表）

根据原《高规》规定设置的高位消防水箱，供水性能参数如表4所列。

表4　原《高规》规定的高位消防水箱供水性能参数

注：表中的室内消火栓用水量按每个室内消火栓设定的流量5 L/s确定。

以上表列数据说明，当应急供水时间按10 min设定时，应急供水流量按10 L/s，20 L/s，30 L/s设定的高位消防水箱，储水量应分别为6 m3，12 m3，18 m3。基于上述数据，同时启用的DN65室内消火栓数量应分别设定为不少于2个，4个，6个，或者设定为同时启用7只，12只，17只，应用压力为0.1 MPa的K=80（K为流量特性系数）的喷头。

原《建规》在相应的条文说明中介绍了扑救初期火灾使用的水枪数量与灭火效果：“出1支水枪的灭火控制率为40%，同时出2支水枪的灭火控制率为65%。”

基于当代建筑的火灾呈现蔓延速度快、放热速率增长快、发烟量大、烟气毒性大、发生轰然的时间短等特点，确认火灾后采用DN65室内消火栓扑救初期火灾的用水量，应按同时启用2支19 mm喷嘴水枪灭火的用水量设定。当灭火初期启用的水枪未能及时有效控制火势时，需要继续启用室内消火栓，加大灭火水量。

以灭火初期启用2支19 mm喷嘴水枪，5 min后继续启用水枪的思路设定供水流量，估算高位消防水箱的持续应急供水时间（表5）。

表5　室内消火栓系统配套高位消防水箱应急供水时间的估算值

注：表中数据是以19 mm水枪达到7 m和10 m充实水柱时的出水流量分别设定4 L/s和5 L/s为条件的估算值。

当K=80喷头的湿式系统按照灭火初期启用4只闭式喷头，5 min后因灭火不力继续启用闭式喷头的思路设定供水流量，估算出配套高位消防水箱的应急供水时间（表6）。

表6　K=80喷头的湿式系统配套高位消防水箱应急供水时间的估算值

以中Ⅰ危险级湿式系统配置储水量为6 m3的高位消防水箱为例，对启动消防供水泵失败后继续应急供水的数据进行分析：按初期火灾阶段同时启用4只K=80闭式喷头设定的初期供水流量，合计约5 L/s；按初期启用喷头持续喷水5 min后，因未能有效控制火势继续驱动2只闭式喷头，按共计启用6只喷头设定的应急供水流量，合计增大至约8 L/s。为此，初期供水5 min合计占用的水量约为1.5 m3，其余约4.5 m3的水量可持续应急供水约9 min。最终估算出6.0 m3储水量的持续供水时间总计可达约5+9=14 min。

以储水量12 m3的高位消防水箱为例，根据表中数据，为K=80喷头的中Ⅰ危险级湿式系统持续应急供水的时间可达约21 min；为与DN65消火栓连接的19 mm喷嘴水枪持续应急供水的时间可达9～12.5 min。即使在湿式系统初期启用4只喷头灭火5 min后继续启用4只闭式喷头，并且同时启用1支19 mm水枪协助灭火，12 m3高位消防水箱的持续应急供水时间仍可不低于15 min。

《消防给水及消火栓规范》对高位消防水箱有效容积的规定是，临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求，并应符合下列规定：(www.xing528.com)

（1）一类高层公共建筑，不应小于36 m3。但当建筑高度大于100 m时，不应小于50 m3；当建筑高度大于150 m时，不应小于100 m3。

（2）多层公共建筑、二类高层公共建筑和一类高层住宅，不应小于18 m3。当一类高层住宅建筑高度超过100 m时，不应小于36 m3。

（3）二类高层住宅，不应小于12 m3。

（4）建筑高度大于21 m的多层住宅，不应小于6 m3。

（5）工业建筑室内消防给水设计流量（实为室内消火栓设计流量）小于或等于25 L/s时，不应小于12 m3；大于25 L/s时，不应小于18 m3。

（6）总建筑面积大于10 000 m2且小于30 000 m2的商业建筑，不应小于36 m3；总建筑面积大于30 000 m2的商业建筑，不应小于50 m3。当与本条款的规定不一致时应取较大值。

按《消防给水及消火栓规范》归纳的高位消防水箱有效容积如表7所列。

表7　高位消防水箱有效容积

（续表）

注：表中S为总建筑面积；H为建筑高度；Qs为室内消火栓系统的设计流量。

《消防给水及消火栓规范》将一类高层公共建筑、大体量商业建筑及建筑高度超过100 m住宅的高位消防水箱储水量，大幅度提高至36 m3，50 m3，100 m3的同时，应同步提出支撑此类高位消防水箱有效容积的供水流量以及持续供水时间的参考数据。

《上海规程》针对储水量为100 m3的重力水箱，在条文说明中指出：构成此类消防水箱有效容积的供水流量按室内消火栓30 L/s、自喷系统25 L/s设定，按合计流量55 L/s设定的持续供水时间为30 min。

根据《上海规程》、原《建规》及原《高规》的思路，分析大储量消防水箱的持续供水时间（表8）。

表8　大储量消防水箱持续供水时间

表中100 m3水箱的数据源自《上海规程》的条文说明，根据该规程的思路分析，50 m3与36 m3容量的水箱可在不少于30 min的持续供水时间内，对室内消火栓与自喷系统的平均供水流量分别可达30 L/s与20 L/s。

上述设定数据充分说明，大容量高位消防水箱的功能已经明显超出用于扑救初期火灾的范畴。

高位消防水箱的供水流量与持续供水时间，应随高位消防水箱的功能以及与之配套的灭火系统设定，储水量（或称“有效容积”）应按设定的供水流量与持续供水时间的乘积确定。初期供水消防水箱应储备用于“扑救初期火灾的消防用水量”。应急供水消防水箱应储备用于“扑救初期火灾的消防用水量”和“等待增援供水期间的消防用水量”。

灭火效果与启用灭火设施的时机以及投入的灭火能力密切相关。若能及时确认火灾并及时、合理地启用灭火设施，则灭火效果较好。符合灭火系统需求的高位消防水箱可以为同时启用的出水组件自动供水，其10 min输出的消防用水量应不超过相关规范设定的储水量。

同时设有室内消火栓与湿式系统的建筑，发生火灾时，湿式系统如能在火灾初期阶段适时启动并先于室内消火栓喷水灭火，室内消火栓将发挥协助湿式系统灭火的作用。只要措施得当，二者协作灭火的合计流量在短时间内达到二者设计流量之和的可能性不大，实际的持续供水时间亦应偏大于设定值。

为此，临时高压给水系统中的高位消防水箱，既应是消除供水泵滞后供水现象的自动供水设施，也应是消防供水泵失效时持续应急供水的自动供水设施。

《消防给水及消火栓规范》对术语“高位消防水箱”的注释沿用了原《建规》的提法：设置在高处直接向灭火设施重力供应初期火灾消防用水量的储水设施。

根据上述分析，应将高位消防水箱定义为：设置在建筑物屋顶等最高处，可为灭火系统应急供水、初期供水或保持一定压力的自动供水设备。