淺談室外消防給水系統(tǒng)設計的幾點看法
摘要：室外消防給水系統(tǒng)是消防設施的重要組成部分，該系統(tǒng)通過室外消火栓為消防車等消防設備提供消防用水，或通過進戶管為室內消防給水設備提供消防用水，將其設計的完好、可靠是消防最基本的要求，為此，本文就室外消防給水系統(tǒng)的設計提出幾點看法，使室外消防給水系統(tǒng)的設計更合理，更有效。
關鍵詞：環(huán)狀管網；兩路進水，管材
1、序言：本文所指的室外消防給水系統(tǒng)指設置在建筑物外墻中心線以外的一系列消防給水工程設施。該系統(tǒng)大到擔負整個城市（鎮(zhèn)）的消防給水任務，小到可能僅擔負居住區(qū)、工礦企業(yè)等建筑小區(qū)或單體建筑物室外部分的消防給水任務， 其完善與否直接關系著滅火的成敗，是有效撲滅城市火災的重要條件。因此，為提高城市預防和抵御火災的整體能力，建立起與城市發(fā)展目標所匹配的能滿足綜合防災需要的城市消防安全體系，防止和減少火災的危害，保障城市現(xiàn)代化建設順利進行，在進行城鎮(zhèn)、居住區(qū)、企事業(yè)單位規(guī)劃和建筑設計時，必須同時設計消防給水系統(tǒng)。并應和市政其他設施建設同步進行，以免留下消防用水不足的隱患。
2、室外消防給水系統(tǒng)的重要性
建筑是構成城市的基本要素之一。隨著城市化進程加快，建筑業(yè)迅猛發(fā)展，高層建筑、商業(yè)建筑。公共娛樂建筑、大型多功能建筑、工業(yè)建筑和地下建筑等越來越多，建筑布局及功能日益復雜，物資和人員聚集，用火、用電、用氣頻繁，使建筑火災隱患大大增加，特大惡性建筑火災屢有發(fā)生，給城市和人民的生命財產安全造成了極大的威脅。分析建筑火災發(fā)生和造成嚴重后果的原因，其中最主要的一點就是建筑物缺乏完善的消防給水系統(tǒng)。1994年11月15日吉林省吉林市博物館內的銀都夜總會發(fā)生大火，火災發(fā)生時，消防隊在博物館附近只找到兩個消火栓，其中一個已損壞，一個水壓不足，第三個消火栓是消防隊員憑記憶從水泥地下掘出來的，也已不好使用。48輛消防車到場后，因沒有水源，只得到幾公里外去裝水，回來后再投入滅火，但一箱水幾分鐘就用完了，于是再去拉水，消防車像走馬燈似地在大街上來回奔波，滅火戰(zhàn)斗時斷時續(xù)，嚴重影響了戰(zhàn)斗力。大量火災統(tǒng)計資料表明，由于火場缺乏消防用水造成火災撲救失利的次數(shù)，占火災撲救總次數(shù)的81.5%。可見，室外消防給水系統(tǒng)對于確保建筑物的安全，防止和減少火災災害，保護人身和財產安全起著十分重要的作用。
3、規(guī)范要求
我國現(xiàn)行的規(guī)范也對室外消防給水系統(tǒng)做出明確要求：
1. 建筑物內的消防給水系統(tǒng)是否與其他給水系統(tǒng)合并或單獨設置，應根據(jù)建筑物的性質和使用要求經技術經濟比較后確定。與生活、生產給水系統(tǒng)合用時，給水管一般采用鍍鋅鋼管或給水鑄鐵管。單獨消防系統(tǒng)的給水管可采用非鍍鋅鋼管或給水鑄鐵管。
2. 室內消火栓超過10個，且室外消防用水量大于15L/S時，室內消防給水管道至少應有兩條進水管與室外環(huán)狀管網連接，并應將室內管道連成環(huán)狀或將進水管與室外管道連成環(huán)狀。當環(huán)狀管網的一條進水管發(fā)生故障時，其余的進水管應仍能供應全部用水量。
3. 7至9層的單元住宅，其室內消防給水管道可為枝狀，進水管可采用一條。
4. 超過6層的塔式(采用雙出口消火栓者除外)和通廊式住宅，超過5層或體積超過10000M3的其他民用建筑、超過4層的廠房和庫房，如室內消防豎管為兩條或兩條以上時，應至少每兩根豎管相連組成環(huán)狀管道。每條豎管宜徑應按最不利點消火栓出水，并根據(jù)表（《建筑設計防火規(guī)范》表8.4.1）規(guī)定的流量確定。
5. 超過4層的廠房和庫房、設有消防管網的住宅及超過5層的其他民用建筑，其室內消防管網應設消防水泵接合器。距接合器15～40M內應設室外消火栓或消防水池。接合器的數(shù)量應按室內消防用水量計算確定，每個接合器的流量按10-15L/S計算。
6. 室內消防結水管道應用閥門分成若干：獨立段，如某段損壞時，停止使用的消火栓在一層中不應超過5個。閥門經常應處于開啟 狀態(tài)，并應有明顯的啟閉標志。
7. 消防用水與其他用水合并的室內管道2，當其他用水達到最大秒流量時，應仍能供應全部消防用水量。淋浴用水量可按計算用水量的15％計算，洗刷用水量可不計算在內。
8. 進水管上設置的計量設備不應降低進水管的過水能力。
9. 室內消火栓給水管網與自動噴水滅火(設備的管網宜分開設置，如有困難，應在報警閥前分開設置。
4、布置總體規(guī)劃
室外消防給水系統(tǒng)規(guī)劃是城市總體規(guī)劃工作的重要組成部分，必須與城市總體規(guī)劃相協(xié)調。
規(guī)劃內容：① 給水水源； ② 給水處理廠； ③ 給水管網；
④ 排水管網； ⑤ 排水處理廠；⑥ 廢水排放與利用
規(guī)劃任務：① 確定服務范圍、規(guī)模
② 水資源利用與保護措施
③ 系統(tǒng)的組成與體系結構
④ 主要構筑物位置
⑤ 水處理工藝流程與水質保證措施
⑥ 管網規(guī)劃和干管定線
⑦ 廢水處置方案與環(huán)境影響評價
⑧ 工程規(guī)劃的技術經濟比較
室外消防給水系統(tǒng)工程規(guī)劃原則
① 執(zhí)行相關政策、法規(guī)
② 城鎮(zhèn)及工業(yè)企業(yè)規(guī)劃時應兼顧給排水工程
③ 服從城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃（以城市規(guī)劃作為給排水系統(tǒng)規(guī)劃的依據(jù)）
④ 合理確定遠近期規(guī)劃與建設范圍
一般按遠期規(guī)劃、按近期設計和分期建設
⑤ 合理利用水資源和保護環(huán)境
⑥ 規(guī)劃方案盡可能經濟、高效
工程案例：
本工程為某紗線廠房如圖1的消防給水系統(tǒng)設計，建筑面積3800㎡，建筑耐火等級二級，生產火災危險性類別為丙類。市政供水管網位于北京路，在廠區(qū)設計室外環(huán)狀管網，按廠區(qū)近期設計情況，需保護兩座車間和一座辦公樓，并考慮設計的有效性和經濟性，環(huán)狀管網圍繞車間一布置而非圍繞整個廠區(qū)布置，考慮到遠期規(guī)劃，草坪區(qū)域附近暫不設置消火栓，便于日后改建、擴建需要，遂將消火栓設于靠近車間一的位置。
5、管材的選擇，敷設
在實際工程應用過程中，消防給水管材選擇與連接方法不當造成的問題層出不窮。輕則返工耽誤工期，造成不必要的浪費；重則造成系統(tǒng)無法正常運行。從室外消防給水設計的角度出發(fā)，掌握各種消防管材在不同消防系統(tǒng)、不同使用場所應注意的問題，并加以明確的辨別，確保各種消防給水管材得以正確的使用。
1.消防給水管材的種類
1.1 球墨給水鑄鐵管
1.1.1 使用場所
主要用于自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥前的埋地管道，消火栓系統(tǒng)的埋地管道。
1.1.2 球墨鑄鐵管分類
（1）按口徑分：DN40～DN2600共30種規(guī)格，消防工程常用管材DN40～250mm。
（2）按對接形式分：滑入式（T型）、機械式（K型、NⅡ型、SⅡ型）和法蘭式。
（3）法蘭式的對接方式根據(jù)標準壁厚級別、DN和PN可分為：離心鑄造焊接法蘭管、離心鑄造螺紋法蘭管和整體鑄造法蘭管。
（4）其管材承壓分別為PN10、PN16、PN25和PN40等級別。
1.1.3 承插直管與連接方式允許壓力
（1）承插直管允許壓力：
承插直管 消防常用管材DN40～DN250mm 允許工作壓力（PFA） 2.5～6.4 MPa 5.4～6.4 MPa 最大允許工作壓力(PMA) 3.0～7.7 MPa 6.5～7.7 MPa 允許試驗壓力（PEA） 3.5～9.6 MPa 7.0～9.6 MPa
承插直管在最大允許工作壓力與允許試驗壓力值下，工作會受管線其它部分低承受力的限制。
（2）承插直管及連接方式允許的工作壓力應符合相關要求。其它要求詳《水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附件》（GB/T 13295-2003）。
1.2 低壓流體輸送焊接鋼管
1.2.1 分類
普通焊接鋼管、熱浸鍍鋅焊接鋼管。
1.2.2 普通焊接鋼管適用范圍
（1）消火栓給水系統(tǒng)的埋地、架空管道。
（2）自動噴水滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)報警閥前的埋地、架空管道。在報警閥前要求加設過濾器。
（3）焊接鋼管埋地應按有關要求做防腐處理，否則易產生銹蝕，影響使用壽命。
1.2.3 熱浸鍍鋅焊接鋼管適用范圍
（1）消火栓給水系統(tǒng)、自動噴淋滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)的埋地、架空管道。
（2）埋地也應考慮防腐措施。
1.2.4 焊接鋼管、規(guī)格及最大工作壓力
（1）普通焊接鋼管與熱浸鍍鋅焊接鋼管按其壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管。
（2）熱浸鍍鋅焊接鋼管規(guī)格為DN6～DN150。
（3）公稱直徑大于DN150的焊接鋼管規(guī)格詳《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T3091-2001）。
（4）當大于DN150的焊接鋼管需要防腐時，應進行鍍鋅加工。
（5）鍍鋅鋼管及焊接鋼管的最大工作壓力見表2所示。
規(guī) 格 最大工作壓力(MPa) 水壓試驗壓力(MPa) 普通鋼管 1.0、 2.0 加厚鋼管 1.6 、3.0。
1.3 無縫鋼管
1.3.1 分類
（1）按生產工藝分：熱軋、冷軋和無縫鋼管。
（2）按其精度分為：普通和精細鋼管（不繡鋼管）。
（3）按材料分為：普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼、普通低合金鋼和合金結構鋼。
在消防給水系統(tǒng)中，輸送流體用無縫鋼管應用最廣，有10號、11號、09Mn、V16Mn制造。
1.3.2 無縫鋼管適用范圍
由于其有較好的承壓能力，故輸送流體用的無縫鋼管常用于消防給水系統(tǒng)，作為主干管或系統(tǒng)下部工作壓力較高部位的管道。
1.3.3 無縫鋼管（普通鋼管）的規(guī)格
（1）普通鋼管標準化系列規(guī)格（外徑）有DN10～DN610等21種。
（2）普通鋼管非標準化系列規(guī)格（外徑）有42種，系列以及壁厚分類詳《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-1998）。
（3）管材壁厚為0.25～65mm。
1.4 銅管、不銹鋼管、合金管及復合型管材
（1）這些管材不易銹蝕，水力性能好，適用于消防給水系統(tǒng)。
（2）目前國內經濟實力有限，這些管材相對造價較高，在工程實踐中應用較少。在部分地區(qū)項目中，已試驗采用不銹鋼管及復合型管材。
（3）較適合用于自動噴水滅火系統(tǒng)。
（4）該部分管材均已有國家產品標準。
1.5 塑料管材
（1）國外允許在部分場所采用CPVC與PB。
（2）CPVC、PB管質輕，安裝方便，使用壽命長。
（3）但塑料管材熱塑性較大，沒有相關規(guī)程標準可執(zhí)行。
（4）塑料管材對安裝場所和安裝型式有明確要求。
2 消防給水管材的選用
2.1 室外消火栓給水系統(tǒng)（埋地應完善除銹防腐措施）
（1）當室外消防為生活、消防合用管道系統(tǒng)或低壓消防給水系統(tǒng)時，可選用允許壓力較低的承插直管的球墨給水鑄鐵管（滑入式、機械式），焊接鋼管，內外壁熱鍍鋅焊接鋼管等（部分工程可嘗試采用PE給水管）。
（2）當室外消防給水系統(tǒng)為臨時高壓給水系統(tǒng)和常高壓給水系統(tǒng)時，當系統(tǒng)工作壓力較低時，在管材允許的壓力范圍內可采用上述相同管材；當系統(tǒng)的工作壓力較大時，應根據(jù)系統(tǒng)工作壓力情況，分別采用法蘭式球墨鑄鐵管、焊接鋼管、內外熱鍍鋅普通或加厚焊接鋼管以及無縫鋼管。
2.2 室內消火栓給水系統(tǒng)
（1）當室內消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力≤1.0MPa時（《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規(guī)定為系統(tǒng)工作壓力≤1.2MPa），如多層建筑、高層建筑中的分區(qū)管網靜壓< 0.80MPa，可采用普通焊接鋼管、內外熱鍍鋅普通焊接鋼管。
（2）當室內消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力在1.0～1.6MPa范圍內時（《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規(guī)定為系統(tǒng)工作壓力>1.2MPa），如系統(tǒng)壓力較高的高層建筑泵房出水管，系統(tǒng)下部工作壓力較高部位的管道以及主干管等，可采用加厚焊接鋼管、熱鍍鋅加厚焊接鋼管和無縫鋼管。
（3）當室內消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力＜2.0MPa時，可采用普通和熱鍍鋅無縫鋼管。其最小壁厚應符合下列要求：
① 當采用焊接、法蘭連接或卡箍連接時：管徑≤DN125，最小管壁序列號為SCH20（不小于5.0mm）鋼管；管徑為DN150，最小管壁厚為3.4mm；管徑為DN200、DN250時，最小管壁厚為4.78mm。
② 當采用螺紋連接時：管徑< DN100，最小管壁序列號為SCH40（＞5.5mm ）鋼管；管徑≥DN100，最小管壁序列號為SCH30（螺紋連接要求管壁較厚，保證強度和耐壓）。
3 消防給水常用管材的連接
3.1 消防給水常用管材的連接方式
常用管材 連接方式 球墨給水鑄鐵管 ①滑入式柔性連接②機械柔性連接③法蘭連接 鋼管 內外熱鍍鋅焊接鋼管 ①卡箍連接②螺紋連接③法蘭連接④焊接連接﹡ 焊接鋼管 內外熱鍍鋅無縫鋼管 無縫鋼管
﹡焊接連接不適合于自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥后管段。
3.2 消防給水常用管材連接的相關規(guī)定
3.2.1 消火栓給水系統(tǒng)
《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50242-2002）第4.1.3條：“管材≤100mm的鍍鋅鋼管應采用螺紋連接，套絲扣時破壞的鍍鋅層及外露螺紋部分應作為防腐處理；管徑＞100mm的鍍鋅鋼管應采用法蘭連接或卡套式專用管件連接，鍍鋅鋼管與法蘭焊接處應二次鍍鋅。
4.消防給水管材的發(fā)展
借助新技術的飛越與立足顯示的有序改建，創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的給水管材與技術體系，為給水管材的飛越奠定基礎。如：多種材料融合，形成低成本、高性能的新材料，使塑料行業(yè)綠色環(huán)保特性更突出、無毒性、可回收利用，增加新功能，減少或根除二次污染；金屬行業(yè)的材料合成或添加產生滿足多種要求的新材料，保證新材料履行人類賦予的多種強大功能。再如：結合消防給水管材的特性，運用新技術、工藝，研發(fā)或制造成本低、耐熱性好、耐腐蝕、環(huán)保等更適合火災情況下的給水管材，防止因管材問題導致消防給水不暢，降低維護、使用成本，構造良好的消防給水管材發(fā)展戰(zhàn)略。
6、管道水量計算
1.保證進水管的兩路供水
1.1雙路供水
為確保環(huán)狀給水管網的水源，室外消防給水管道的布置應符合向環(huán)狀管網輸水的進水管不應少于2條，當其中一條發(fā)生故障時，其余的進水管應能滿足消防用水總量的供給要求。工業(yè)企業(yè)內，當停止（或減少）生產用水會引起二次災害（例如，引起火災或爆炸事故）時，進水管中一條發(fā)生故障后，其余的進水管應能保證100%的生產、生活、消防用水量，不能降低供水保證率。
1.2閥門、附件的設置
為保證環(huán)狀管網供水的可靠性，規(guī)定管網上應設消防分隔閥門。閥門應設在管道的三通、四通分水處，閥門的數(shù)量按N-1原則確定（三通N為3，四通N為4）。當兩閥門之間消火栓的數(shù)量超過5個時，在管網上應增設閥門，如圖（2）。建筑物的室外消火栓、閥門、消防水泵接合器等設置地點應設置相應的永久性固定標識。閥門安裝的質量、直接影響著使用，所以必須認真注意。
1.3消防水量計算
生活與消防合用給水系統(tǒng)是將生活用水與消防用水統(tǒng)一由一個給水系統(tǒng)來提供。這種系統(tǒng)行使可以保持管網內的水經常處于流動狀態(tài)，水質不易變壞，而且在投資上也比較經濟，并便于日常檢查和保養(yǎng)，消防給水較安全可靠。因此，在城鎮(zhèn)、居住區(qū)和企事業(yè)單位內廣泛采用生活、消防合用給水系統(tǒng)。在系統(tǒng)設計時，應滿足當生活用水達到最大小時用水量時，仍應保證供給全部消防用水量。
城市、居住區(qū)的室外消防用水量應按同一時間內的火災次數(shù)和一次滅火用水量確定。同一時間內的火災次數(shù)和一次滅火用水量不應小于表8.2.1 的規(guī)定。
城市、居住區(qū)同一時間內的火災次數(shù)和一次滅火用水量
7、結語
城市消防給水規(guī)劃關系到國家、人民的生命財產安全，時刻面臨著不斷發(fā)生的城市火災的嚴峻考驗，指導著城市消防設施的建設。因此在城市消防給水建設時，必須結合城市總體規(guī)劃中的給水規(guī)劃，考慮到經濟性、安全性、可操作性、實用性和超前性的要求，以確保城市消防用水的安全可靠性，使消防給水規(guī)劃適應城市的可持續(xù)發(fā)展。
8、參考文獻
《建筑設計防火規(guī)范》
《建筑防火設計手冊》
《火災大典（下卷）》
《給水排水設計手冊》