在建筑消防设计中, 室外消防用水量是指室外消火栓系统的用水量。室外消火栓系统用水量是消防用水的重要组成部分, 可以由市政给水管网直接提供, 也可以通过设置水池储存起来。室外消火栓、水泵接合器都是消防系统的给水设施, 室外消火栓为消防车提供水源, 通过消防车加压由水泵接合器进入室内消防系统, 在特定情况下为室内消防系统提供水量和增加压力;室外消火栓系统为高压或临时高压系统时, 也可以直接连接消防水带进行灭火;同时也可以通过设置消防水池 (取水口) 代替室外消火栓。本文对室外消防水量的储存、室外消火栓和水泵接合器设置的几个问题予以探讨。

　　 《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014, 以下简称“消水规”) 6.1.3条规定“建筑物室外宜采用低压消防给水系统, 当采用市政给水管网供水时, 应采用两路消防水源”, 并规定了采用一路消防供水的情况。两路水源规范有明确定义, 这里不再赘述。采用低压制消防给水系统时, 与生活给水系统合用一套供水系统, 室外消火栓直接连接在室外环管上, 室外消防水量无需储存, 这种方式相对来说较简单。一路消防水源时, 除了“消水规”6.1.3条规定可以不采用两路水源, 且不是“消水规”8.1.2条规定的四种情况, 根据“消水规”8.1.4条的规定室外消火栓系统设置成枝状管网与生活给水系统合用, 可以直接从枝状管网上连接室外消火栓;其他一路消防水源的情况应设置储存室外消防水量的消防水池, 这种储存室外消防水量的消防水池可以设置在室外, 也可以设置在室内。

　　 根据“消水规”6.1.5条“供消防车吸水的室外消防水池的每个取水口宜按1个室外消火栓计算, 且其保护半径不应大于150 m”。即可以通过设置室外消防水池替代室外消火栓, 在其保护范围内, 可以只设置消防水池及取水口, 无需再设置相应的消防管网。在项目用地较小, 如图1a所示, 用地长约124 m, 宽约66 m, 设置1座室外消防水池及2个取水口即可保护整个地块;在设置2个取水口有困难且室外消火栓系统设计流量在20～30 L/s的情况下, 也可通过1个消防水池取水口外加环状生活给水管网上的室外消火栓满足室外消防要求, 但根据“消水规”6.1.5条的延伸理解, 不管从一路市政给水引入管接入的环状管网上连接几个室外消火栓, 只有1个室外消火栓计入建筑室外消火栓设计总流量, 如图1b所示。在项目用地中等的情况下, 则需设置至少2座室外消防水池, 当建筑密度较大时, 考虑到建筑物、构筑物本身的阻挡, 保护半径要按照可通行的折线不超过150 m计, 这时可能就需要3座室外消防水池, 如图2所示, 用地长约256 m, 宽约250 m。在项目用地较大, 同样考虑阻挡因素时, 则需设置多达5座室外消防水池, 如图3所示, 用地长约521 m, 宽约260 m。这种只设置室外消防水池及吸水口的方式, 节省了设置1套室外消火栓系统及其控制系统, 在地块面积较小时是比较合适的;当地块面积中等或较大时, 需设置多座消防水池, 这在经济性上相差不大, 如图2项目投资费用对照见表1, 但是往往总图设计中还需设置雨水调节 (利用) 构筑物、中水处理构筑物、化粪池、隔油池以及各专业设备井等, 同时还需满足“消水规”7.3.3条的要求尽量设置在建筑消防扑救面的一侧, 这在地下室控制线与用地红线之间空间比较紧张的情况下难以实现。在这种情况下, 可以考虑在室内设置储存室外消防水量的水池。

　　 室内设置储存室外消防水量的水池有以下几种情况。

　　 当地块面积中等及以下, 室外又没有空间设置足够数量的水池时, 可以在室内合适的位置储存室外消防用水量, 设置位置可以参见图1～图3, 只是就近从室外移到了室内, 取水口设在室外;水池可以设置在地上, 也可以设置在地下, 做法参见国标图集《<消防给水及消火栓系统技术规范>图示》 (15S909, 以下简称“图示”) , 设置在地下时需保证取水井连通管的标高至室外地坪的标高小于等于5 m, 且管顶低于水池最低有效水位。

　　 当地块面积较大或者无论面积多大时, 可以只设置1座储存室外消防水量的消防水池, 并设置包括加压泵组、室外消火栓、管网及其控制系统组成的1套室外消火栓系统, 室外消火栓连接在专用室外消火栓环管上。这个消防水池也可以埋设在室外, 只是把泵组及其控制系统设置在室内;当设置在室内时, 按“消水规”4.3.7条的要求, 储存室外消防用水的消防水池设置的取水井其吸水高度不应大于6 m, 水池位于地上时肯定满足规范要求;对于在地下设置, 一般情况下室内消防水量与室外消防水量共同设置在一起, 消防水池最低水位与室外地坪标高在5 m以内时, 如图4所示, 满足“消水规”4.3.7条的要求。对于设置在室内地面标高与室外出入口地坪高差5～10 m的消防泵房, 如何保证取水井吸水高度不大于6 m, 在实际工程中就会是一个问题;如图5所示, 发生火灾时, 室内消防水量一般先被动用, 消防水池水位下降, 一段时间后, 取水井连通管以上消防水量必然少于室外消防水量计算值, 这明显与“消水规”4.3.7条的初衷相悖;如果只把满足取水井吸水高度不大于6 m以上的消防水量作为有效消防水量, 则此以下部分就是无效消防水量, 无形之中也增加了消防水池的面积, 这对建筑中本可用作其他使用功能的宝贵地下一二层建筑空间是较大的浪费。

　　 那么, 有没有一种方法既可以有效利用建筑层高, 又可以满足规范要求, 笔者在实际工程中作了如下设计:在室内消防水池上叠加室外消防水池, 取水口连通管按“消水规”4.3.7条的要求设置, 消防水池的其他设置也均满足相关规范要求, 如图6所示, 这种做法已经在几个项目中设计并建成, 但设计过程中需要结构专业的大力支持。

　　 需要指出的是, 前述设置1座消防水池及1套管网系统都是按常规项目1次火灾设计, 如果占地面积超过100 hm²或居住人数超过1.5万人的非常规项目则需要考虑按2次火灾设计;另外取水井深度不大于5 m也是一个常规值, 在工程设计中应考虑海拔高度、连通管管径和管长的影响, 按以下公式核算其实际吸水井深度:

　　 ${\rm H}=6-h{}_{\text{s}}-(10.33-{\rm H}{}_{\text{g}})-h{}_{\text{p}}(1)$

　　 式中h_s——连通管水头损失, m;

　　 H_g ——水泵安装地点的大气压, 其值与海拔高度有关, mH₂O;

　　 h_p ——消防车泵吸水口距地面高度, 约1 m。

　　 特别指出的是, 重庆、四川地区无论是否具有两路水源, 都要求储存室外消防水量, 设置取水口, 同时设置一整套室外消火栓系统。

　　 按“消水规”4.3.7条的要求, 储存室外消防水量的消防水池取水口还应满足与建筑物 (水泵房除外) 的距离不宜小于15 m;由于取水口可以直接替代室外消火栓的作用, 还应满足“消水规”7.3.2条的要求, 即取水口的单位时间最大取水量应满足室外消防系统的流量要求, 因而消防水池与取水井的连通管应经水力计算确定, 管径偏小则水头损失大, 取水井底与室外地坪的几何高差就更小。“图示”中与取水口连接的连通管管径DN600可参考设置, 并要考虑连通管连接的取水井数量。且取水井应同时与储存室外消防水量的消防水池所有分格连通。

　　 室外消火栓的常规设置要求这里不再赘述, 只对设计中经常忽略的地方着重分析。

　　 “消水规”7.3.3条规定:“建筑消防扑救面一侧的室外消火栓数量不宜少于2个”, 规范的这后半条在设计中就经常被忽视;“消防扑救面”是一个建筑消防的概念, 其相关规定在《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014) 7.2.1～7.2.3条, 常常设置在有裙房的高层建筑中, 以便于对高层建筑的高层部分进行火灾扑救, 因给排水设计师对“消防扑救面”这个概念缺乏理解, 经常在设计中忽略了这条规定, 出现在消防扑救面的一侧的室外消火栓数量少于2个的错误, 在室外消火栓的布置中应注意这一点。

　　 “消水规”7.3.10条规定:“室外消防给水引入管当设有倒流防止器, 且火灾时因其水头损失导致室外消火栓不能满足本规范第7.2.8条的要求时, 应在该倒流防止器前设置一个室外消火栓”。“消水规”7.2.8条又规定:“当市政给水管网设有市政消火栓时, 其平时运行工作压力不应小于0.14 MPa, 火灾时水力最不利市政消火栓的出流量不应小于15 L/s, 且供水压力从地面算起不应小于0.10 MPa”, 这里的“平时运行工作压力”是指非火灾时管道内的工作压力。同时“消水规”7.3.1条要求室外消火栓应符合“消水规”7.2条的相关规定, 且7.3.10条和7.2.8条均是强制性条文, 设计中应严格遵守。这两条均是基于两路水源设置低压制室外消火栓系统时, 如何界定是否需要在倒流防止器前设置一个室外消火栓, 或者这个问题直接被忽视了。根据“消水规”7.3.10条条文解释, 减压型倒流防止器在正常设计流量时的水头损失在0.04～0.10 MPa, 水头损失跟流量大小直接相关, 但设计中倒流防止器的实际损失往往难以得到准确值, 笔者建议当市政给水压力值小于0.25 MPa时, 应核算最不利室外消火栓处的平时运行压力不小于0.14 MPa, 如不满足则采用低压制室外消火栓系统是不合适的, 但可根据正常设计流量的大小, 适当加大室外管网的管径以满足设置低压制管网的压力要求, 同时在倒流防止器前设置一个室外消火栓。

　　 室外消火栓系统设计流量是根据“消水规”中表3.3.2的规定取值, 室外消火栓的个数则是按照系统设计流量、每个室外消火栓流量 (10～15 L/s) 、保护半径及间距要求确定;在工程实际中, 特别是占地面积不大的时候, 根据设计流量确定的室外消火栓数量要多于按间距布置的数量, 还可能存在室外消火栓的数量小于室内消防系统水泵接合器个数 (有分区按分区设置水泵接合器, 则个数更多, 无分区按总的水泵接合器个数) 的情况。室外消火栓的作用除了直接向建筑物实施扑救灭火外, 另一个重要作用是在室内消防泵故障不能供水时由消防车从室外消火栓上取水通过水泵接合器向室内系统供水, 这就需要有足够数量的室外消火栓提供取水口, 但现行规范并没有要求两者的一一对应关系。笔者认为, 两者数量一一对应是不可实施也是不必要的, 接合器数量较多时, 在其15～40 m范围内适当增设室外消火栓即可。

　　 “消水规”5.4.4条规定:“临时高压消防给水系统向多栋建筑供水时, 消防水泵结合器应在每座建筑附近就近设置”。本条规范中“栋”和“座”在规范中并无准确定义, 根据“图示”和“消水规”规范组的相关答疑, “单座建筑”指地下室投影线范围内所有建筑 (含地下室) , 地下室上方的独立建筑称之为“单栋建筑”。根据上述定义, 对于多栋建筑有地下室且相互连通的项目, 按照规范要求每座建筑附近就近设置水泵接合器是容易实现的, 但很多设计中, 往往把各个消防系统的水泵接合器集中设置一处, 这对消防车扑救火灾是很不利的, 消防车在有限的空间内操作必然相互影响, 这也与“消水规”5.4.7条要求设置在便于消防车使用的地点相悖, 同时还应注意到水泵接合器距室外消火栓或消防水池取水口的距离宜为15～40 m。对于不设置地下室或者地下室仅限于建筑主体小范围内且不相互连通的多栋建筑, “单栋”和“单座”已趋同于一个范围。如图3所示中间无地下室的多栋建筑, 如何设置水泵接合器就是一个问题, “消水规”5.4.4条中“就近设置”并没有对距离有明确要求, 如果严格按每栋建筑附近都设置水泵结合器, 这明显是不合适的, 数量过多的水泵结合器对消防扑救也不利, 同时也难以保证水泵接合器距室外消火栓或消防水池取水口的距离为15～40 m。笔者认为“消水规”5.4.4条的规定是基于火灾时便于识别和提高扑救速度的目的, 消防系统同时为多栋建筑服务, 水泵结合器应就近共同设置, 在室外消火栓或消防水池取水口为中心的圆周内, 直径不大于80 m的范围内的两个方向设置两组水泵结合器即可, 这对于建筑栋数较多, 建筑单体本身占地面积不大的建筑群如居住小区是合适的。对于建筑单体占地面积本身就较大的多栋建筑项目完全可以按照规范的要求设置, 就近设置在多栋建筑都可以作用到的地方, 如图2所示水泵接合器设置位置, 水泵接合器离消防水池吸水口距离控制在15～40 m。

　　 “消水规”5.4.8条对设置侧墙式水泵接合器的要求作了相应规定, 侧墙式水泵接合器在工程设计中设置不多, 但在真正设计时往往忽略了“消水规”5.4.8条要求“与墙面上的门、窗、孔、洞的净距离不应小于2 m且不应安装在玻璃幕墙的下方”的规定, 没有核实建筑立面上的门、窗、孔、洞和玻璃幕墙位置, 这是一个需通过加强与建筑专业的沟通配合就能解决的问题, 只是经常性被忽略了。

　　 室外消防水量储存在低于室外地坪下超过5 m时, 采用室外、室内消防水池上下叠加设置的方式, 解决了实际工程设计中经常遇到的难点, 是一种技术可行, 经济适用的方法, 值得推广应用。对于室外消火栓和水泵接合器的设置, 本文结合在设计中经常被忽视的地方进行了着重分析, 提出了相应的设置方法。需要指出的是, 在满足国家标准、规范的前提下, 消防设计还需要注意地方政府及消防管理部门的相关规定, 避免在消防报审及后期消防验收中被动。