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摘要：本论文以儋州市某医院拟建综合大楼为例，介绍了高层建筑消防系统的方案选择及其相关参数的计算，为项目的建设选择合适经济的系统方案，为类似项目提供参考。
关键词：消防储水池；高位消防水箱；消防水泵；
1.工程概况
本项目位于儋州市那大镇，是一栋集门诊部、住院部为一体的综合性高层建筑。建筑高度为64.25m，共为17层，其中地下1层为食堂及设备房相关，地上1到4层为综合楼，5层~17层为住院部。
2.方案选择分析
根据建筑层高及建筑性质，确定本项目防火等级为一类高层，中危险级，根据工程设计资料，拟定以下两个方案：
方案A：消防储水池、消防泵和屋顶高位水箱联合供水方式：
即消防储水池由市政管网引入，消防泵及消防增压泵将水从消防储水池提升至屋顶高位水箱待用，一旦发生火灾时，前10min的消防水量由屋顶高位消防水箱供应。同时消防泵启动，并持续将消防储水池内的消防储水压送至各消防用水点处，而市政管网则对消防储水池进行连续补水，若出现市政管网补水困难时，则通过外设的水泵结合器由外界通过其它方式将消防用水补充到消火栓系统中，屋顶试验用消火栓及顶屋室内消火栓若出现压力不够情况时，则设置稳压泵来保证其压力满足消防要求。
方案B：消防储水池、变频泵联合供水方式：
即消防储水池由市政管网引入，一旦火灾发生报警后，系统将自动启动变频消防泵，由消防泵连续将储水池中的水送至室内消火栓给水系统中供消火栓灭火使用。其水量由储水池保证，同时市政管网对消防水池连续补水，当市政管网补水出现困难时，则需通过水泵结合器，由外界其他水源将水补充到室内消火栓中。
根据上述两种方案，现主要从供水安全可靠性、造价经济性、日常维护管理、美观性和环保因素对方案进行比较与选择分析通过强制评分法，按两相比较，相对优者得1分，相对劣者不得分，如表2：
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通过比较，方案A所得分数高于方案B，且本项目为防火等级为一类公共项目，对供水安全可靠有跟其他测评项目相比，比重较大，所以方案A确定为较合理的优选方案。根据设计资料，此方案与已设置方案相一致。
3.方案设置计算与分析
根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2001年版）3.0.1条，可知本项目属于一类建筑.
结合所选的方案A，即由消防储水池、高位水箱、加压水泵及消防增压稳压设备等消防给水设备联合供水方式，那么各个功能的相关参数如何呢，与系统已设置的相关参数是否一致？下面进行详细的计算和分析：
3.1消防水池的容积计算
消防水池是建筑发生火灾时消防给水系统的神经中枢，如何正确合理的设计建筑的消防水池的储水量，是一个很重要的问题。本项目将根据消防水池的容积计算公式，进行详细计算，以分析现有设置方案是否合理：
V=（Qx-Qp）*ty=（Vn+Vw--Qp）*t*3600/1000（m3）
V---消防水池有效容积（m3）；
Qx---室内、外消防用水总量（L/s）；
Qp---在火灾延续时间内可连续补充的水量（L/s）；
ty---火灾延续时间（h）.
其中：
（1）室内消防水池用水量：Vn =Qy*ty+Qp*tp+Qm*tm，式中：
Qy---室内消火栓系统的用水流量（L/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2，一类高层建筑取值为40L/s；
Qp---自动喷水系统的用水流量（m3/s），按规范取值为20L/s；
Qm---防水卷帘水幕保护系统用水流量，按规范取值为Lm*5L/s（Lm被保护的防火卷帘总长度，取值5）
ty---火灾延续时间（s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95的表7.2.2取用，一类建筑取值为ty=3h；
tp和tm---分别为自动喷水系统及水幕保护系统喷水时间（s），取值为tp=tm=1h
根据公式及相关参数，计算室内消防水池用水量为：
Vn=（40*3+20*1+5*1）*3600/1000=522m3
（2）室外消防用水量：Vw=Qw*ty，式中：
Qw---室外消防栓系统的用水流量（L/s），按高层民用建筑设计规范GB50045-95，一类高层建筑取值为30L/s；根据公式及相关参数，计算室外消防用水量为：
Vw=30*3*3600/1000=324m3
（3）在火灾延续时间内可连续补充的水量：Qp=（3.14d2/4*vs+n*Qg）*ty，式中：
d---室外给水环形管网管道内径（m），本项目为0.3m
vs---室外给水唤醒管网水流速（m/s），当管网最低压力不低于0.1Mpa时可取值为1.5m/s
n---利用市政公共消防栓具数，本项目已有5套
Qg---市政公共消防栓流量（m3/s），取值为10L/s
根据公式及相关参数，计算在火灾延续时间内可连续补充的水量为：
Qp=（3.14*0.3*2/4*1.5+5*10）*3*3600/1000=547m3
（4）即本项目所需设置的消防水池容积为：
V=（522+324-547）*3=897m3。
根据设计资料，因项目设置的消防水池的总容量为504m3，且仅有一个，很明显所设置的消防容量不能满足要求。且根据规范要求：消防水池的总容量不得超过500m3时，所以本项目应建设至少2个消防水池，储水量约为450m3/个。
3.2消防泵的计算
选择消防水泵时，其水泵性能曲线应平滑无驼峰。消防水泵的扬程应在满足消防流量的条件下，保证最不利点消火栓的水压要求，为此可按下列公式进行计算（GB50015-2003（2009年版）
（1）室内、室外消火栓给水泵扬程可按照下面的公式计算
H=∑hx+Hxh+Zx
其中：H-—消防水泵的扬程（mH2O）；
∑hx-—总水头损失；
Hxh-—室内消火栓栓口处所需的水压（mH2O）；
Hxh-—室内消火栓栓口所处的水压（mH2O）；
Zx-—最不利消火栓与消防水池底的高程差（mH2O）；
（2）自动喷淋灭火、玻璃冷却喷淋给水泵扬程可按照下面的公式计算：
H=∑hp+h0+hr+Zp
式中H-喷淋泵扬程（mH2O）
∑hp-管网总水头损失（mH2O）
h0-—最不利喷头工作压力，取10mH2O
hc-—湿式报警阀、水流指示器的局部水头损失，取6 mH2O
Zp-—最不利点喷头与消防水池底的高程差mH2O
根据此公式计算的结果，分析现在消防泵设置是否合理。
3.3高位水箱的计算
在消防系统建设中，高位水箱的设计占据着举足轻重的作用，高位水箱是一种比较适宜扑救初期火灾的自动给水设备，它的作用就在于为提供灭火活动中前10min的用水量，它是消防设计中临时高压系统供水的关键，可以说高位水箱的设计合适与否，决定着一次灭火行动的质量高低。
根据《建筑设计防火规范》8.4.4规定：“设置临时高压给水系统的建筑物应设置消防水箱，消防水箱应存储10min的消防用水量”，为初期火灾提供消防用水。
本项目屋顶所设置的高位消防水箱有效容积应约为42m3，现设置为为48m3，设置稍微偏大。
4.结语
消防系统的方案选择和设计计算，其准确性、合理性非常重要，每个细节都可能关系到整个建筑的消防安全和生命安全，是每一位从业人员必须考虑的问题。本人通过自身经历的工程实例，希望能给初学者一个参考。若有不足之处，敬请各位同仁批评指正。
参考文献：
[1]《高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）》（2005年版）
[2]《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001
[3]《给排水设计手册》