高位消防水箱的设置技术分析

按照《消防给水及消火栓规范》、原《建规》及原《高规》等规范规定设置的稳压设施，可有以下多种类型：①不配增压、稳压设备的直供高位消防水箱；②配置增压设备的高位消防水箱；③配置稳压设备的高位消防水箱；④气压给水设备；⑤稳压设备；⑥可提供系统自动启动流量的稳压泵；⑦市政给水；等等。

临时高压给水系统的稳压设施应首选高位消防水箱，并应按预期功能确定自动供水能力。在消防规范限定的条件下可不设高位消防水箱的消防给水系统，应采用符合上述条件的气压给水设备或其他自动供水设备，替代高位消防水箱。

初期供水消防水箱的自动供水能力，应按灭火系统扑救初期火灾的用水需求，确定下列技术参数：

（1）应依据设定的自动启用消防供水泵需要的时间确定初期供水时间；

（2）应依据初期供水时间设定最不利区域同时启用出水组件的数量和位置；

（3）应按最不利区域内同时启用出水组件的流量之和确定初期供水流量；

（4）应按初期供水时间与初期供水流量的乘积确定初期消防储水量；

（5）应以向最不利区域输送初期供水流量并确保所有同时启用的出水组件均能达到设定的工作压力为条件，确定最低供水压力；

（6）应按最低供水压力确定初期供水消防水箱的设置高度。

应急供水消防水箱的自动供水能力，应按因消防供水泵突发故障而等待增援供水期间灭火系统的用水需求，确定下列技术参数：

（1）应按等待增援供水需要的时间确定应急供水时间；

（2）应依据应急供水时间设定最不利区域同时启用出水组件的数量与位置；

（3）应按最不利区域内同时启用出水组件的流量之和确定应急供水流量；

（4）应按应急供水时间与应急供水流量的乘积确定应急消防储水量；

（5）应以向最不利区域输送应急供水流量并确保所有同时启用的出水组件均能达到设定的工作压力为条件，确定最低供水压力；

（6）应按最低供水压力确定应急供水消防水箱的设置高度。

设置高度和储水量是表征高位消防水箱自动供水能力的重要参数，应确保最低供水压力和满足持续供水时间的储水量。

不能满足上述要求的单纯稳压高位消防水箱，可为灭火系统自动充水和自动保持低于初期供水压力的稳压压力。

备用泵采用柴油机泵并且采用自动切换启动方式，或备用动力采用自备发电设备并且采用自动切换启动与自动优先投入消防供电启动方式的消防供水泵组，可配套采用初期供水稳压设施，其持续供水时间应根据设定的自动启用消防供水泵需要的时间确定。消防供水泵启动过程中存在人为干预因素的消防供水泵组（包括设有柴油机水泵和自备发电设备的消防供水泵组），配套稳压设施的持续供水时间应按5 min确定。

设有备用泵但不具备可靠动力保障的消防供水泵，当配套设置应急供水稳压设施时，可以在消防供水泵失效时按设定流量为灭火系统应急供水。

备用泵采用柴油机水泵或备用动力采用自备发电设备的消防供水泵组，当配套设置应急供水稳压设施时，可为消防供水提供双重可靠性保障。

等待增援供水需要的时间是一个较为复杂的概念，理论上应根据责任区消防队接警、出警、在途以及到达火灾地点后组织增援供水，直至通过水泵接合器开始对灭火系统实施增援供水所需要的时间设定。

将责任区消防队自接警至派出的消防车到达火灾现场的时间设定为消防队到场时间，其影响因素包括：责任区消防站接警后的出车时间、自消防站至火灾现场的行车距离及行车速度。交通是否便利与畅通是影响消防队能否按时抵达火灾现场的重要因素，应在设定时间中充分考虑交通拥堵等延误到达时间的因素。消防队到达火灾现场后组织增援供水所占用的时间，应与消防队到场时间一起计入等待增援供水需要的时间。

灭火系统的设计参数不是按照理想的灭火状态，而是以较为不利条件下的灭火进程确定的。火灾放热速率（Q）与火灾发展时间（t）呈Q-t2甚至Q-t3增长的规律已经成为共识。因此，在火灾初期未能采取有效灭火措施或消防供水泵未能正常投入运行以及初期投入的灭火能力未能有效遏制火势的情况下，只能通过后续投入较大灭火能力的方法来抑制已形成较大规模的火灾。

为此，在等待增援供水期间，灭火系统中同时启用的出水组件数量，应较初期灭火阶段有所增大，增大的数量与等待增援供水需要的时间密切相关。

当高位消防水箱与供水有利区域出水组件之间的高程差，导致高位消防水箱对供水有利区域出水组件的供水压力过大时，应采取分区供水或控制出水组件工作压力的措施，防止出水组件流量超标，保证水箱持续供水时间。

现有的高位消防水箱有100 m3，50 m3，36 m3，18 m3，12 m3，6 m3等多种规格。按照规范设定的持续供水时间，18 m3，12 m3，6 m3的水箱为10 min；100 m3的水箱为30 min。以18 m3的水箱设定流量按30 L/s为依据，可推算出50 m3与36 m3的水箱应分别约为30 min和20 min（表11）。(www.xing528.com)

表11　消防水箱供水性能

消防给水系统中的高位消防水箱，稳压状态下应确保消防储水量，因此，平时应处于最高水位。对于供水最不利区域，高位消防水箱的初始供水压力（等于高位消防水箱最高水位与最不利点出水组件之间的高程差），当大于设定应急流量的供水压力时，最高水位具有应急供水能力；当大于设定初期流量的供水压力时，最高水位具有初期供水能力。随着灭火进程的发展，水箱的水位逐渐降低，供水压力随之下降，直至达到可满足应急供水或初期供水设定压力的下限水位。当实际的应急供水或初期供水的下限水位高于最低供水水位时，下限水位与最低水位之间的储水量，不再具备相应的阶段性供水能力。此类高位消防水箱中可用于应急供水或初期供水的储水量，等于可满足应急供水或初期供水设定压力的下限水位与最高水位之间的储水量。可持续供应应急流量或初期流量的时间，应按实测确定的应急储水量或初期储水量确定。

按规范确定储水量和设置高度的高位消防水箱，存在下列情况：

（1）最低供水水位符合应急供水要求；

（2）最低供水水位符合初期供水要求；

（3）最低供水水位不能满足应急供水要求，但最高供水水位能够满足应急供水要求；

（4）最高供水水位不能满足应急供水要求，但能满足初期供水要求；

（5）最高供水水位不能满足初期供水要求，仅能满足系统稳压的要求。

不能满足预期供水能力要求的高位消防水箱，应通过水力计算和现场实测确定自动供水能力：

（1）最高供水水位能够满足应急供水要求的，应确定满足应急供水压力要求的下限水位以及相应的储水量和持续供水时间；

（2）最高水位不能满足应急供水压力的，应核定能够持续供水10 min的供水流量；

（3）最高供水水位能够满足初期供水要求的，应确定满足初期供水压力要求的下限水位以及相应的储水量和持续供水时间；

（4）最高水位不能满足初期供水压力的，应核定能够输送初期供水的区域和楼层，或者核定为单纯稳压高位水箱。

对于供水能力不足的高位消防水箱，应采取下列措施：

（1）采用K=80喷头的轻、中危险级湿式系统，最不利点喷头的应用压力取0.05 MPa；

（2）增大高位水箱出水管道、供水欠压区域内配水管道的管径，降低供水的水头损失；

（3）缩短供水欠压区域内喷头的间距；

（4）提升高位水箱的设置高度；

（5）为供水欠压区域增设增压设备；

（6）增设增压泵；

（7）限制供水压力不足区域的火灾危险等级；

（8）仅设室内消火栓的建筑，在供水压力达到0.05 MPa的区域增设K=80喷头的湿式系统。

对于上述措施无法消除供水欠压区域的高位消防水箱，应针对供水欠压局部区域设置符合预期功能的阶段性流量以及持续供水时间的增压设备。

因供水能力不足而加设可供应阶段性流量的增压泵的高位消防水箱，在标定其可满足供水压力的下限水位以及相应的储水量和持续供水时间的基础上，应配置用于监测高位消防水箱有效供水下限水位或相应系统压力的仪表。系统稳压时，增压泵处于备用状态，由高位消防水箱保持系统的稳压压力。灭火系统启动后，首先由高位消防水箱供水，当水箱水位下降至其有效供水的下限水位时，监测仪表输出启动增压泵信号，若此时消防供水泵尚未启动，则启动增压泵为高位消防水箱的供水增压，弥补高位水箱设置高度不足的缺陷。消防供水泵投入运行后关停增压泵。此类增压泵属于提升高位消防水箱供水能力的技术措施，不承担使系统稳压的职责，其具有突发故障的风险，因此应有规避故障、保障可靠启动的措施。