给水设备规定及应用技术分析

1.《建筑设计防火规范》

原《建规》在关于高位消防水箱的规定中指出：设置临时高压给水系统的建筑物，应设消防水箱或气压水罐。上述规定说明，属于该规范管理范围内的工业与民用建筑，允许采用气压给水设备替代高位消防水箱。临时高压给水系统中替代高位消防水箱的气压给水设备，应具有等同于高位消防水箱的功能与供水能力。

2.《高层民用建筑设计防火规范》

原《高规》没有关于气压给水设备的规定，说明属于该规范管理范围内的民用建筑，不允许采用气压给水设备替代高位消防水箱。

原《高规》规定，当高位消防水箱不能满足最不利点消火栓静水压力规定值的要求时，应设增压设备（该规范中称为“增压设施”），并且规定：增压水泵的出水量，对消火栓给水系统不应大于5 L/s；对自动喷水灭火系统不应大于1 L/s。气压水罐的调节水容量宜为450 L。

条文说明对“调节水容积宜为450 L”的解释：设置增压设施的主要目的是在火灾初起时，消防供水泵启动前，满足消火栓和自喷系统的水压要求。对增压水泵，其出水量应满足一个消火栓用水量或一个自喷系统喷头（指K=80喷头）的用水量。对气压水罐，其调节水容积为2支水枪和5只喷头30 s的用水量，即2×5×30+5×1×30=450 L。

以上规定表明：增压设备是高位消防水箱的附属设备，用于保障消防供水泵启动之前消防用水的供水压力。

该规范确定增压设施基本数据的依据：

（1）增压设备的持续供水时间，立足于水泵启动时间，按水泵启动时间30 s设定；

（2）水泵启动时间30 s内启用的出水组件，按2支19 mm喷嘴水枪与5只K=80喷头同时灭火设定；

（3）将2支19 mm喷嘴水枪与5只K=80喷头协同灭火的合计流量设定为消防工作流量，即2×5+5×1=15 L/s；

（4）将消防工作流量与持续供水时间的乘积设定为增压设备气压水罐的消防水容积，即15×30=450 L。

原《高规》按30 s设定的持续供水时间，仅包括水泵启动时间，不包括确认火灾并输出信号占用的时间以及启动主供水泵失败时切换启动备用供水泵或备用动力占用的时间。

在闭式喷头被火灾驱动后或人为确认火灾并揿动启泵按钮后的30 s内，不可能出现5只K=80喷头与2支水枪同时出水灭火并且同步启动消防供水泵的场景。

若将此类增压设备与K=80喷头的湿式系统配套使用，并将初期供水流量设定为5 L/s，其持续供水时间为90 s；而将此类增压设备与室内消火栓系统配套使用，并将初期供水流量设定为10 L/s，其持续供水时间为45 s。

3.《自喷系统设计规范》

《自喷系统设计规范》（2001年版）规定：建筑高度不超过24 m，并按轻危险级或中危险级设置湿式系统、干式系统、预作用系统时，如设置高位消防水箱确有困难，应采用5 L/s流量的气压给水设备供给10 min初期用水量。

《自喷系统设计规范》沿用原《建规》的规定，将持续供水时间按10 min设定。参照国外关于自喷系统“控火”成功率与闭式喷头开放数量之间关系的统计资料，将限定范围内建筑设置的湿式自喷系统，在10 min持续供水时间内开放的闭式喷头数按4只设定，同时要求K=80喷头的应用压力按0.1 MPa设定，初期供水流量按5 L/s设定。

该规范2005年版将此条规定修改为：不设高位消防水箱的建筑，湿式自喷系统应设气压给水设备。气压给水设备的有效水容积，应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的10 min用水量确定。修改后的条文扩大了此条规定的应用范围，规定采用大流量闭式喷头的湿式系统，应以闭式喷头的选型、最不利点喷头的应用压力以及同时启用4只喷头并持续供水10 min为条件，确定气压给水设备的有效水容积。

根据上述规定，不设高位消防水箱的建筑，与湿式系统配套的气压给水设备应按下列要求设置：

（1）消防工作流量应按同时启用最不利点及其附近4只喷头设定；

（2）消防工作压力应按向最不利区域输送消防工作流量所需要的供水压力确定；

（3）有效水容积应按持续供应10 min消防工作流量确定。

《自喷系统设计规范》（2017年版），将气压给水设备的有效水容积修改为“应按系统最不利处4只喷头在最低工作压力下的5 min用水量确定”。相应的条文说明指出，修改此条规定的依据是“确保消防供水泵在报警后5 min内正常工作”。

对比现行《消防给水及消火栓规范》在条文说明中的解释，确保消防供水泵在报警后5 min内正常工作，是指人工启动消防供水泵的时间不应超过5 min。

（1）如果是安保值班人员在接收确认火灾信号后采用手动远程控制方式启动消防供水泵，正常情况下2 min之内，水泵便可投入运行；

（2）如果自动和手动远程启动主泵失败，安保人员到水泵房采取应急操作方式启动消防供水泵，以及启动备用柴油机水泵或备用自备发电机的程序均由人工完成所占用的时间，均应规定在“人工启用消防供水泵需要的时间”内，应不超过5 min。

人工启用消防供水泵需要的时间，应是最不利条件下人为启用消防供水泵所占用的时间，与因消防供水泵失效而等待增援供水所占用的时间，应该是两个不同的概念。

4.《民用建筑水灭火系统设计规程》

《上海规程》规定，用于临时高压给水系统的增压设备（该规程中称为“局部稳压设施”）应采用下列数据：

（1）湿式系统、消火栓系统以及消火栓与湿式系统合用的气压水罐，调节水容积分别按不小于150 L，300 L及450 L确定；

（2）室内消火栓系统与湿式系统不得合用稳压泵，流量分别宜采用5 L/s与1 L/s，合用消防泵的消火栓系统与湿式系统，合用稳压泵的流量宜采用3 L/s；

（3）稳压泵启泵压力与稳压泵停泵压力之间的差值以及稳压泵启泵压力与启动消防供水泵压力之间的差值，均不应小于0.05 MPa。

按照该规程规定，增压设备气压水罐的调节水容积，与湿式系统配套时不应小于150 L（5×1×30=150 L），与消火栓系统配套时不应小于300 L（2×5×30=300 L），消火栓系统与湿式系统合用时不应小于450 L。

以上规定沿用了原《高规》关于增压设施持续供水时间按水泵启动时间确定为30 s的规定，并按与灭火系统的配套方式，将增压设备划分为湿式系统单用、室内消火栓系统单用以及湿式系统与室内消火栓系统合用三种类型，相应气压水罐的调节水容积分别规定为150 L，300 L及450 L。

《上海规程》规定，稳高压给水系统中的稳压设备应采用下列数据：

（1）湿式系统单用与消火栓系统单用、湿式系统与室内消火栓系统合用、湿式系统与室内室外消火栓系统合用的稳压罐，总容积分别不应小于50 L，80 L，120 L。

（2）湿式系统单用、消火栓系统单用、消火栓与湿式系统合用的稳压泵，流量分别宜采用1 L/s，5 L/s及3 L/s。

（3）稳压泵的启泵压力与停泵压力之间的差值以及稳压泵启泵压力与启动消防供水泵压力之间的差值，均不应小于0.05 MPa。

5.《消防气压给水设备》

公安行业标准《消防气压给水设备》规定，消防气压给水设备的气压水罐应采用下列数据：

（1）消防工作流量不宜小于5 L/s；(www.xing528.com)

（2）消防工作压力不宜小于0.4 MPa；

（3）补充水容积与缓冲水容积的取值不宜大于50 L；

（4）应急气压水罐的有效水容积不宜小于3.0 m3；

（5）普通气压水罐的有效水容积不宜小于0.45 m3。

该标准沿用原《建规》关于高位消防水箱持续供水时间的规定，将应急气压给水设备的持续供水时间确定为不宜小于10 min。采用《自喷系统设计规范》（2001年版）中初期供水流量数据，将消防工作流量设定为不宜小于5.0 L/s。按10 min持续供应5.0 L/s消防工作流量，将应急气压给水设备的有效水容积确定为不宜小于3.0 m3（0.005×60×10=3.0 m3）。为此，有效水容积为3.0 m3的应急气压水罐，仅适用于阶段性流量设定为5.0 L/s、等待增援供水需要的时间设定为10 min的临时高压消防给水系统。

该标准没有说明规定“消防工作压力不宜小于0.4 MPa”的依据，没有为“普通气压水罐”明确功能定位。此外，按照该标准的规定，气压水罐的有效水容积包含缓冲水容积。

6.《消防增压稳压给水设备》

公安行业标准《消防增压稳压给水设备》规定的数据：

（1）增压稳压设备气压水罐的有效水容积，消火栓系统单用型、自动喷水灭火系统单用型不宜小于0.30 m3，消火栓系统与自动喷水灭火系统合用时不宜小于0.45 m3；

（2）消防给水压力下限，自动喷水灭火系统单用型不宜小于0.07 MPa，消火栓系统单用型、消火栓与自动喷水灭火系统合用型不宜小于0.15 MPa。

7.《建筑给水排水设计手册》

《建筑给水排水设计手册》提出的消防气压水罐的运行参数：

（1）消防所需最低压力P1，应为消防工作压力，应设定为气压水罐的最低工作压力；

（2）贮备消防水量后的压力P2，是指气压水罐贮备150 L，300 L，450 L消防水量后的压力，应设定为启动消防供水泵压力；

（3）稳压泵启泵压力P3，一般按比启动消防供水泵压力P2高0.03～0.05 MPa设定；

（4）稳压泵停泵压力P4，是指调节系统漏损水量后的压力，一般按比稳压泵启泵压力P3高0.1 MPa左右设定，应是气压水罐的最高工作压力。

该手册采用控制气压水罐内压力的方法控制补充水容积和缓冲水容积。将自消防工作压力起充入0.15 m3，0.30 m3或0.45 m3消防水量后的压力确定为启动消防供水泵压力。由启动消防供水泵压力与稳压泵启泵压力控制缓冲水容积，由稳压泵启泵压力与稳压泵停泵压力控制补充水容积。

8.对比分析

由于概念上存在差异，以上规范、规程、产品标准及设计手册，针对增压设备气压水罐中各项储水容积规定的数据并不相同。

原《高规》和《上海规程》将增压设备气压水罐中的调节水容积规定为按有效水容积与补充水容积及缓冲水容积之和确定。调节水容积的取值按增压设备的类型分别规定为0.45 m3，0.30 m3，0.15 m3。调节水容积与补充水容积之差为有效水容积，若补充水容积按50 L取值，则有效水容积分别为0.40 m3，0.25 m3，0.10 m3。有效水容积与缓冲水容积之差为输出启动消防供水泵信号后的消防用水量，若缓冲水容积按50 L取值，则输出启动消防供水泵信号后的消防用水量分别为0.35 m3，0.20 m3，0.05 m3。

产品标准《消防增压稳压给水设备》规定，增压设备气压水罐中的调节水容积按有效水容积与补充水容积之和确定。若有效水容积的取值按0.45 m3，0.30 m3，0.15 m3确定，补充水容积的取值按50 L确定，则调节水容积分别为0.50 m3，0.35 m3，0.20 m3。输出启动消防供水泵信号后的消防用水量为有效水容积与缓冲水容积之差，分别为0.40 m3，0.25 m3，0.10 m3。

《建筑给水排水设计手册》将输出启动消防供水泵信号后的消防水量按0.45 m3，0.30 m3，0.15 m3取值。因此，调节水容积应为输出启动消防供水泵信号后消防用水量与缓冲水容积、补充水容积之和，有效水容积为输出启动消防供水泵信号后消防水量与缓冲水容积之和。若补充水容积与缓冲水容积均按50 L取值，则有效水容积应分别为0.50 m3，0.35 m3，0.20 m3，调节水容积应分别为0.55 m3，0.40 m3，0.25 m3。

具体数据如表12、表13所列。

表12　气压水罐水容积数据（单位：m3）

注：表中①为有效水容积，②为调节水容积，③为总容积，且均按下限取值。

表13　增压设备气压水罐水容积数据（单位：m3）

综合上述分析，消防给水系统中由稳压泵和气压水罐组合的稳压设备，均应归类为稳压泵补水气压给水设备。设置此类设备时，按其预期功能确定相应参数。

初期供水气压给水设备的各项参数应按下列要求确定：

（1）应按自动启用消防供水泵需要的时间，确定初期供水的持续供水时间；

（2）与自喷系统配套的初期供水气压给水设备，持续供水时间应按自喷系统自动启用消防供水泵需要的时间设定；

（3）采用启泵按钮输出启动消防供水泵信号的室内消火栓系统，配套的初期供水气压给水设备，持续供水时间应按相应的自动启用消防供水泵需要的时间设定；

（4）设有压力联动装置的初期供水气压给水设备，输出启动消防供水泵信号后的持续供水时间，应按相应的自动启用消防供水泵需要的时间设定；

（5）消防工作流量应按初期供水时间内最不利区域同时启用出水组件的流量之和确定，消防工作压力应按向最不利区域输送消防工作流量的最低工作压力确定，消防储水量应按初期供水时间与消防工作流量的乘积确定。

应急供水气压给水设备的各项参数应按下列要求确定：

（1）应按等待增援供水需要的时间设定应急供水的持续供水时间；

（2）应按持续供水时间设定最不利区域内同时启用出水组件的数量及位置；

（3）按设定的同时启用出水组件的数量和位置确定消防工作流量；

（4）按向最不利区域输送消防工作流量确定气压水罐的消防工作压力，并确定为气压水罐的最低工作压力；

（5）应按持续供水时间与消防工作流量的乘积，确定气压水罐的消防储水量。