高層建筑的消防給水系統為保證建筑初期火災時的用水，按照《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045-95(2005年版)（以下簡稱《高規》）的規定必須在屋頂設置高位消防水箱。但是由于高位消防水箱的設置高度不易保證，建筑的頂層、次頂層（最不利點）的消火栓壓力往往不能滿足消防的壓力要求。針對這個問題，《高規》7.4.7.2條規定：應設增壓設施，并應符合7.4.8條的規定。

然而，在工程實踐中，最常用的“氣壓水罐或穩壓泵”（《高規》7.4.7條條文說明語）形式的增壓設施，《高規》條文、條文說明、標準圖集是左右不同、莫衷一是。工程設計人員和消防審查人員對增壓設施的定義、機理、以及增壓設施對消防給水系統的影響往往也是模糊不清，直接影響了高層建筑消防給水的設計和審查。

2. 關于增壓設施

2.1增壓設施還是穩壓設施

“增壓設施”在系統里的作用是增壓還是穩壓？表面上看，增壓設施將消防給水系統頂層、次頂層（最不利點）等處的消火栓壓力由不滿足要求增加到滿足要求是增壓了，但在更長（可能幾十年）的系統靜態（待命）期間，增壓設施的實際作用是在維持系統壓力的穩定。

《高規》7.4.8條的條文說明關于“增壓設施”的解釋為：“設置增壓設施的目的主要是在火災初起時，消防水泵啟動前，滿足消火栓和自動噴水滅火系統的水壓要求”。增壓設施在火災初期30s（消防水泵啟動期間）的時間內將氣壓罐內所有的消防儲備水爆發到管網里去以后，消防水泵已經完成了啟動過程投入正常運行，增壓設施就失效了。在管網的整個動態（滅火）期間，增壓設施是毫無作為的，更無所謂的“增壓”作用。

在系統動態（滅火）時為系統加壓的設備（如消防主泵、接力泵、中繼泵等）為增壓設備，在更長的期間里維持系統靜態壓力穩定的設備（如穩壓泵、穩壓罐等）則為穩壓設備。所以，所謂的“增壓設施”，其實稱其為“穩壓設施”或“增壓穩壓設施”更恰當。所謂的“增壓設施”實際上主要是完成了“穩壓設施”的穩壓功能。[*1] 

2.2增壓泵還是穩壓泵

同理，系統動態（滅火）時為系統加壓的水泵為增壓泵，在系統靜態（待命）時維持系統壓力穩定的水泵則應為穩壓泵。穩壓泵運行在噴頭和消火栓未出流(靜態)時，增壓泵則是工作在噴頭或和消火栓已經出水（動態），而消防用水壓力不足，需增加壓力時。增壓泵一經啟起，消防主泵也隨之同時啟動。顯然，增壓泵的作用顯得并不十分迫切和必要。穩壓泵則是配合氣壓罐運行的，與系統動態無關，在消防主泵自動啟動的同時自動停止運行了。

所以，斷斷續續地運行以維持系統靜態壓力穩定的、在管網的整個滅火（動態）期間，停止運行、毫無作為、更沒有所謂的“增壓”作用的 “增壓水泵”應統一稱為“穩壓泵”，稱其為[*2] “補水泵”也是不為過的。[*3] 

2.3增壓泵的出水量

《高規》7.4.8.1條規定：“增壓水泵的出水量，對消火栓給水系統不應大于5L/s; 對自動噴水滅火系統不應大于1L/s”。

《高規》7.4.8.1條的條文說明關于“增壓水泵”出水量的解釋為：“對增壓水泵，其出水量應滿足一個消火栓的用水量或一個自動噴水滅火系統噴頭的用水量”。

消火栓給水系統增壓設備中增壓水泵的出水量，同時符合“不應大于5L/s（可以等于，作者注）”，和“應滿足一個消火栓的用水量（一個消火栓的用水量5L/s，作者注，）”規定的只有5L/s；在自動噴淋給水系統增壓設備中增壓水泵的出水量，同時符合“不應大于1L/s（可以等于，作者注）”，和“應滿足一個自動噴水滅火系統噴頭的用水量（一個噴頭的用水量1L/s，作者注，）”規定的也只有1L/s。在消火栓給水系統和自動噴淋給水系統合用增壓設備中增壓水泵的出水量，要在同時符合“不應大于5L/s”，和“應滿足一個消火栓的用水量”規定的同時，又符合“不應大于1L/s”，和“應滿足一個自動噴水滅火系統噴頭的用水量”的規定，這個增壓水泵的出水量到底應該是多少呢？這又是一種什么型號的水泵呢？

我們再看，在國標圖集《消防增壓穩壓設備選用與安裝》98S205(以下簡稱《圖集》)總說明第八條中關于穩壓泵的說明：“平時管道系統如有滲漏等洩壓情況，控制穩壓泵不斷補水穩壓，在PS1、PS2（啟動→←停止）反復運行”，“一旦有火情，管道系統大量缺水，造成PS1壓力下降（PS1→P2），降至P2時，發出報警信號，立即啟動消防泵，消防泵啟動后，穩壓泵自動停止”。該《圖集》中“增壓穩壓設備技術特性表”中各種型號的增壓穩壓設備中，其配備的穩壓泵的出水量均為0.83L/s。

22層的中山市中山國際酒店的增壓泵流量為5 l/s，實踐證明，這個流量太大了，效果并不好，水泵運行不平穩，起停頻繁。后來采取措施，將水泵出入口短路，大量的水回流，將補水量降為0.2~0.5l/s，才避免了上述問題的出現?？梢娫鰤罕昧髁看罅艘膊煌?。

有人說：穩壓泵不同于增壓泵，穩壓泵系用于使自動噴淋給水系統或消火栓給水系統始終處于要求的壓力工況條件，一旦消火栓或噴頭出流（滅火）時即能滿足消防用水所需的水壓和水量要求。這里的“穩壓泵不同于增壓泵”是對的，但是“一旦消火栓或噴頭出流（滅火）時即能滿足消防用水所需的水壓和水量要求”，則是把細水長流的穩壓泵出水和突然爆發的氣壓罐出水二個概念混為了一談。實際上，系統動態（滅火）初期的水量補充和壓力保證是靠氣壓水罐的壓縮氣體爆發來實施的，是氣壓水罐的“養兵千日，用兵一時”，而穩壓泵的出水量只需滿足氣壓水罐的要求，即穩壓泵的出水量是考慮了氣壓水罐調節容積等因素，按氣壓水罐內的總容積和水容積的計算公式計算確定的。增壓穩壓設備的出水量和增壓泵的出水量是完全不同的二個概念。

1.設想一下，如果火災初期，系統只打開了一個消火栓，而增壓泵源源不斷地向這個消火栓提供足夠的用水，那么氣壓罐的壓力就不會下降，就不能“造成PS1壓力下降（PS1→P2）”，就沒有壓力“降至P2時，發出報警信號，立即啟動消防泵”的動作，直至增壓泵把水箱的水抽干用完才能進入30s倒計時，才能發出P2報警進入消火栓泵啟動程序。此時的火災已經由“初起”延遲了20（6立方米水箱）至60（18立方米水箱）分鐘。同樣，若系統只打開了一個噴頭，而增壓泵源源不斷地向一個噴頭提供足夠的用水，那么氣壓罐的壓力就不會下降，就不能“造成PS1壓力下降（PS1→P2）”，就沒有壓力“降至P2時，發出報警信號，立即啟動消防泵”的動作，直至增壓泵把水箱的水抽干用完才能進入30s倒計時，才能發出P2報警進入噴淋泵啟動程序。此時的火災已經由“初起”延遲了100（6立方米水箱）至300（18立方米水箱）分鐘（這也與采用穩高壓消防給水系統的自動噴水滅火系統，其噴淋泵由消防增壓設施的壓力聯動裝置啟動，與報警閥組的壓力開關不聯動相關）。

這顯然與《高規》7.4.6條的條文說明第五項“在水箱內的消防用水尚未用完以前，消防水泵應進入正常運轉”和《高規》7.4.8條條文說明“設置增壓設施的目的主要是在火災初起時，消防水泵啟動前，滿足消火栓和自動噴水滅火系統的水壓要求”的初衷相悖。

顯然，增壓泵的出水量“應滿足一個消火栓的用水量”和“應滿足一個自動噴水滅火系統噴頭的用水量”的規定，存有邏輯上的缺陷。

鑒于[*4] 對“增壓穩壓設備”在消防給水系統中的作用機理和《高規》法理的理解，《圖集》的有關說法無疑是正確的。但是，在工程設計實踐中，又有哪個工程設計人員敢用自己的頭去撞《高規》這堵南墻呢？更讓人無語的是有的消防審查部門的審查、驗收人員說：《高規》里的“不大于”就是“大于等于”！并以“穩壓泵的出水量必須大于5L/s”進行消防圖紙的審查。多么奇怪且讓人無奈的理論！

關于消防給水系統中的增壓穩壓設備，《高規》的條文、條文說明和《圖集》是各說各的，思維不連續，邏輯關系不嚴密。這可是苦煞了工程設計人員，同時，也困惑了消防審查部門的審查，驗收人員。

3. [*5]  增壓設施在消防給水系統中的作用機理

眾所周知，消防給水系統的氣壓增壓設施是從生活氣壓給水設備演變而來的。由于各自給水系統的目的不同，氣壓給水設備在各自給水系統中的作用機理也有所不同。

生活氣壓給水設備在生活給水系統中，主要是調節水泵的供水量與二次管網用水量之間的動態差異，借氣體的壓縮或膨脹傾其全部調節水容積隨時地對動態的管網納盈補缺。管網靜態（零流量）時則是穩定管網的壓力。

消防給水系統中的氣壓給水設備，設計規范稱其為消防“增壓設施”，由“氣壓水罐或穩壓泵”組成。增壓設施的主要作用是平時為靜態的消防給水系統補充滲漏水量，長期為靜態管網不利點的消火栓或噴頭提供一個可用且穩定的壓力，并隨時為動態（滅火）管網提供一個短時間（30s）的初期滅火爆發水量（消、噴合用450L、單消300L、單噴150L）。不然，在消火栓或噴頭開始噴水而消防泵啟動但尚未全負荷運轉期間，最不利點將有8~23秒的時間段內，滅火用水的壓力、流量達不到要求。同時，氣壓水罐在壓力“降至P2時，發出報警信號，立即啟動消防泵”。穩壓泵則僅僅是與氣壓水罐配合運行補水而已。

增壓設施之所以只提供30s的初期滅火用水量，是因為在正常供電條件下，大泵（N=55~75KW）的啟動時間為23秒，小泵（N=15KW）不超過8秒。西德和英國的自動噴水規范都規定消防泵啟動后必須在30秒內達到全負荷運轉。國內自噴試驗資料證明，噴頭噴水后11~23秒，水力開關才報警。所以時間控制在30秒左右。

3.1增壓設施氣壓罐的調節水容積和儲備水容積

《高規》7.4.8.2條規定：“氣壓水罐的調節水容量宜為450L”。

生活氣壓給水設備氣壓罐的水容積由調水節容積、保護水（死水）容積（隔膜式無死水容積）二部分組成。其中調節水容積與生活總用水量相關。其上、下限就是生活給水泵的停止、啟動點。消防增壓設施氣壓罐的水容積則是由調節水容積、緩沖水容積、消防儲備水容積和保護水（死水）容積（隔膜式無死水容積）四部分組成。調節水容積與穩壓泵出水量相關，其上、下限就是穩壓泵的停止點PS2和啟動點PS1。調節水容積的大小也會因為消防增壓設施形式、服務對象、工作壓力（安裝場合）的不同而略有不同，一般50~150L不等。緩沖水容積是為拉開穩壓泵啟動點壓力PS1與消防泵啟動點壓力P2的距離避免誤報專設的。而儲備水容積則是為火災初期30s時間內（消防水泵啟動期間）及時撲滅初期火災而儲備的消防水量。儲備水容積是明文規定（消火栓系統與自動噴淋系統合用時是450L，消火栓系統單用時是300L，自動噴淋單用時是150L）的不變的量，與系統用水量不相干。這一部分水量平時不可他用，也不參加調節。所以《高規》7.4.8.2條的“調節水容量”實為30s時間內的“消防儲備水容量” 。

3.2《圖集》中增壓設施出水口的止回閥

在《圖集》中，6個增壓穩壓設備安裝位置圖無一例外地在增壓設施（氣壓罐）的出水口安裝了止回閥，見圖1。消防審查部門也依此要求增壓設施的出水口必須安裝止回閥，理由是避免滅火時消防水進入罐內。

增壓設施要穩定系統的壓力，就必須既要為靜態的消防給水系統補充滲漏水量，也要釋放或接納由于環境溫度變化導致的系統中水體的體量變化。眾所周知，工程意義上的水是不可壓縮的，充滿水的密閉系統，如果環境溫度變化大，或系統中水的溫度變化大，系統就必須考慮水體熱脹冷縮的補償問題。消防給水管網常年處于靜止的待命狀態，管道內的水也處于靜止狀態，管道內的水必然會隨環境溫度的變化產生一定的收縮和膨脹。我國國土幅員遼闊，春夏秋冬、白天夜里、室內室外等環境溫度變化幅度在20度以上的地方很多。[*6]

水在20度溫差時體積變化的比率為0.41%，其絕對變化量會隨著系統的大小而有很大的差別。水不可壓縮，水的這個脹縮變化量如何解決？ 本來增壓設施中的氣壓罐是一個很好的納盈補缺的設備，在氣壓罐的出口處安裝了止回閥后，氣壓罐的納盈補缺就變成了單向的只能補缺不能納盈。系統中的水在溫度升高膨脹后沒有了出路，勢必會導致系統內的壓力升高甚至超壓而導致系統的破壞。所以，在增壓設施的出水口處安裝止回閥顯然是不妥的，它違背了增壓穩壓設施為系統“穩壓”的初衷[*7] 。

以圖1為例，如果我們在氣壓罐4與管網7之間加一個止回閥5，那么管網7內的水因泄漏或冷縮而減少，氣壓罐內的水會在氣壓作用下源源不斷地向管網7補充。然而，當管網7內的水因溫度升高而膨脹且膨脹量大于泄漏量時，由于止回閥5的止回作用，膨脹的水量回不到氣壓罐4內，水又不可壓縮，又沒有別的出路，勢必會導致管網內部壓力升高。如果沒有止回閥5，（如圖2）膨脹的水量在壓力作用下壓縮氣壓罐4內的氣體而回到氣壓罐4內，管網內部壓力得以穩定。穩壓系統的“穩壓”，其寓意既在于此。

即便是滅火時消防水進入罐內又有何妨？如果一定要安裝止回閥，也應該用一根細管子跨越這個止回閥，為膨脹的水量留個出路。膨脹的水量可以通過細管子進入罐內，消防水泵啟動后有少量的水通過這個細管子節流后進入罐內不足以影響系統滅火的效果。如果在這根細管上安裝一個穩壓電磁閥8并與消防泵聯動，那么，消防水泵啟動后消防水進入氣壓罐的問題就不存在了，見圖3。

3.3 增壓設施出水管管徑的確定

前面說過，消防給水系統的增壓設施是從生活氣壓給水設備演變而來的。消防增壓設施與生活氣壓給水設備在作用機理上的最大不同，就是要隨時準備為動態管網提供一個短時間（30s）的初期滅火爆發水量（消、噴合用450L、單消300L、單噴150L）。屆時，氣壓罐出水管的流量會達到：消噴合用時為15L/s、單消時為10 L/s、單噴時為5L/s。

工程設計中，氣壓罐出水管的管徑，設計師正確的選擇應為DN≥100mm。當DN100時，水流速度分別為1.73m/s、1.15 m/s、0.58 m/s，管道阻力損失也在比較合理的范圍內。然而，在工程實踐中發現，有些工程設計人員將消防氣壓罐出水管的管徑定為DN80、DN70、DN50甚至還有DN32的。顯然是忽略了消防氣壓罐為初期滅火提供的水量具有爆發性這個特點，把增壓穩壓設備的出水量和增壓泵的出水量這二個完全不同的概念混淆了。當氣壓罐出水管的管徑定為DN50時，流速分別為7.6m/s、5.1m/s、2.5m/s，這顯然是高得離譜了，氣壓罐出水管變成了節流管。這時的管道阻力損失之高或壓降之大也是可想而知的，勢必會影響滅火效果。DN32的更不必說了。[*8]

4. 增壓設施的壓力對消防給水系統的影響

消防給水系統之所以設置增壓設施，是因為消防給水系統設置了高位消防水箱后，系統最不利點的靜水壓力往往會因為高位消防水箱架設的高度不夠而不能達到滅火（大于0.07 MPa或0.15 MPa）的要求。所以規范規定必須設置增壓設施，長期為靜態管網不利點的消火栓或噴頭提供一個可用且穩定的壓力，并隨時準備為動態（滅火）管網提供一個初期（30s）的滅火爆發水量。但是，還有一些問題模糊不清。

4.1 增壓設施對消防給水系統施加的壓力屬于靜壓還是動壓

[*9] 增壓設施對消防給水系統施加的壓力屬于靜壓還是動壓的問題，一直是專業內部爭論的熱點之一。某些高度為90幾米的高層建筑，消防給水系統設置了高位消防水箱后，最底部的消火栓處的靜水壓力小于1.0MPa，按《高規》7.4.6.5條規定可以不必分區。但同時《高規》7.4.7.2條規定：若此消防給水系統最不利的消火栓處的靜水壓力小于0.07MPa時，“應設增壓設施”。當在建筑頂部的高位消防水箱旁設了增壓設施后，系統的壓力就在消防水箱高度的基礎上增加了約0.3MPa（穩壓泵停止壓力）。最不利的消火栓處的靜水壓力是滿足了要求，但最底部的消火栓處的壓力卻超過了1.0MPa，甚至達到了1.3MPa。

有的工程設計人員[*10] 認為增壓設施為系統施加的壓力為動壓，不影響系統的分區問題，盡管系統最底部的消火栓處的壓力長期處于超過1.0MPa的狀態。簡而言之，就是消防水箱的最高水位與最底部的消火栓的垂直高度在百米以內的高層建筑，消防給水系統設與不設增壓設施，消防給水系統都可以不分區。此為動壓論。有的工程設計人員則認為增壓設施施加的壓力應視為為靜壓，系統是否分區，應取決于增壓設施施加了壓力之后系統的壓力狀況。只要系統最底部的消火栓處的壓力超過了1.0MPa，系統就應該分區，此為靜壓論。

一般來說，管道內的壓力在水流動時才有動壓，水靜止時只有靜壓。增壓設施平日里為消防給水系統補充滲漏水量，而系統的滲漏水量正常情況下又非常小，體現在一個龐大的環狀消防給水系統各點的流速就是微乎其微的，幾近靜止。流速幾近為零時的動壓與靜壓之間的差也幾近為零，動壓和靜壓幾乎就是一個值。所以，將增壓設施對系統施加的壓力視為靜壓應該是成立的，這個壓力對系統分區的影響也是應該考慮的。

其實《高規》對這個問題是有說法的?！陡咭帯?.4.7.2條：當高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時，應設增壓設施。其寓意很明顯：增壓設施施加的壓力可以視為靜壓。

4.2 如何看待增壓設施的壓力對消防給水系統的影響

《高規》7.4.6.5條規定：“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.0MPa，當大于1.0MPa時，應采取分區給水系統”。

《高規》7.4.7.2條規定：“高位消防水箱的設置高度應保證最不利點消火栓靜水壓力。當建筑高度不超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.07MPa；當建筑高度超過100m時，高層建筑最不利點消火栓靜水壓力不應低于0.15MPa。當高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時，應設增壓設施”。

在工程實踐中，當某高度近100m的高層建筑“最不利點消火栓靜水壓力低于0.07MPa”時，設增壓設施是不二選擇。但是，增壓設施對消防給水系統施加了壓力后，不利點消火栓的靜壓滿足了要求，而建筑底部消火栓栓口的壓力大于1.0MPa，分區與不分區的問題，現行的《高規》沒有明確的說法，消防審查部門也不細究，你分也可，不分也可。

動壓論者認為，消防水箱的最高水位與最底部的消火栓的垂直高度在百米以內的消防給水系統不必分區。增壓設施為管網施加的壓力為動壓，建筑底部消火栓的壓力超過1.0MPa是因動壓所致。排除消防增壓設施的影響，消火栓栓口的靜水壓力并不大于1.0MPa。如圖4。

靜壓論者認為，增壓設施為靜態管網施加的壓力為靜壓，管網靜態時消防給水系統底部消火栓的壓力長期超過1.0MPa應該分區。只要增壓設施為靜態的管網施加了壓力，使系統最底部的消火栓處的壓力長期大于1.0MPa，就必須分區。如圖5。

[*11] 在某個幾近百米的高層建筑消防給水系統的設計中，筆者利用止回閥在系統的A點處進行了單向壓力隔絕，把靜水壓力不滿足要求的最不利點消火栓局限為一個小的范圍，增壓設施只對這個范圍內的管網進行增壓穩壓，系統的其他部位仍然由消防水箱穩壓。系統在不分區，最不利點消火栓壓力滿足要求的同時，又使系統最底部的消火栓處的壓力保持在1.0MPa以下。如圖6。此消防設計順利通過當地消防審查部門的審查。此“單向壓力隔絕”做法本人稱作“局部增壓穩壓”。

    圖中：1-水池 2-消防泵 3-高區水泵 4-低區水泵 5-消防水箱 6-水泵接合器

7-減壓閥 8-增壓設備 9-室內消火栓 10-壓力隔絕閥（止回閥）11-穩壓電磁閥

為了避免壓力隔絕閥（圖3中的10）滲漏向下部系統竄壓致使下部系統超壓，在系統的B點（水箱出口止回閥的下游）設了一段進入水箱的口徑為DN15的穩壓管（也可以跨越止回閥），上設穩壓電磁閥11。此穩壓電磁閥失電常開并與消防泵聯動。如果壓力隔絕閥10向下部系統滲漏竄壓，這部分多余的水就會經此管進入水箱，下部系統隨環境溫度變化產生的膨脹水量也會經此管進入水箱，下部系統的壓力就會始終穩定在水箱的高度上。消防泵啟動時此穩壓電磁閥加電關閉，避免消防水進入水箱和跑水洩壓。

比較圖4、圖5、圖6，我們可以看出增壓設施為管網施加壓力后管網的狀態：

圖4，系統形式簡潔，最不利點消火栓壓力能滿足需要，但是系統底部消火栓壓力嚴重超標。

圖5，最不利點消火栓和底部消火栓壓力均符合要求。但是系統形式過于復雜，泵房、水泵、管道井、管網、電氣等都會加大投入。

圖6，最不利點消火栓和底部消火栓壓力均符合要求，系統形式依然簡潔。

[*12] 5. 結論

5.1　消防增壓設施應統一定義為“穩壓設施”，其內部配備的水泵應統一定義為“穩壓泵”或“補水泵”。

5.2　消防增壓設施為消防給水系統施加的壓力應明確定義為“靜水壓力”。消防給水系統是否分區或壓力隔絕，必須以增壓設施為消防給水系統施加了壓力后，仍然能保證“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.0MPa”為前提。

5.3  增壓水泵的出水量與氣壓罐的出水量是二個完全不同的概念。“應滿足一個消火栓的用水量”和“應滿足一個自動噴水滅火系統噴頭的用水量”的規定對增壓設施或氣壓罐的出水量有一定的意義，與增壓泵的出水量無關也無意義。

5.4  增壓水泵出水量的確定，應以系統的滲漏水量為基礎，由氣壓罐的計算得出來，不宜過大。增壓水泵的出水量對于消火栓給水系統，應小于5L/s；對于自動噴水滅火系統，應小于1L/s；對于消火栓給水系統與自動噴水滅火系統合用增壓設施，其增壓水泵出水量則應小于1L/s。綜合言之：增壓水泵的出水量應小于所服務系統內最小用水器具的用水量。

參考文獻：

1 中華人民共和國國家標準《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045—95（2005年版）

2.中華人民共和國國家標準圖集《消防增壓穩壓設備選用與安裝》98S205--2002

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