摘要：楚天都市金园为中型住宅小区，由地下车库、商铺、普通住宅组成。室内消火栓系统设置一套消防加压泵，采用减压阀分成高、低两个区，在地下室高区、低区大环上面分别加一条横管，可以降低消防水泵的扬程，并降低管网的工作压力。
关键词：消防环管；水头损失；优化设计
1 引言
在城市化进程越来越快的今天，各种“商业区”、“住宅小区”、“城市广场”类区域性经济建筑群越来越多，建设规模也越来越大。在此类建筑的设计中，区域集中消防给水系统已经得到了广泛的使用。
所谓区域集中消防给水系统，即多栋高层或多层建筑公用消防水泵房及消防加压泵的消防给水系统。采用这种系统的优点是设备用房集中，便于管理[1]。但系统管网较长，在考虑系统工作压力时，管线沿程水头损失就成了不可忽视的一部分。
2 工程概况
楚天都市金园住宅小区地面以上部分为7栋高层住宅楼，为3栋二类高层住宅和4栋一类高层住宅，其中最高一栋住宅楼建筑高度为98.2m。地面以下部分为总建筑面积约23000m2的大型地下车库。
3 室内消火栓系统方案的提出
本小区消防给水设集中加压泵站，室内消火栓用水量取20L/S，消防水池及消防水泵房均设置于大地下室最北端。
由于各单体建筑在大地下室上方的位置比较分散，拟采用在大地下室设置消防环管的方式，供地面以上单体建筑室内消火栓接管。由消防水泵直接接出一套为高区消火栓环管，供应18F～32F室内消火栓用水；从高区消火栓环管减压后接出一套为低区消火栓环管，供应1F～17F室内消火栓用水。
由于消火栓环管较长，为了减少水头损失，降低消防水泵扬程，优化系统设计，现初步提出以下三种方案：
方案一：消火栓环管采用DN150，示意图见图一。
方案二：消火栓环管采用DN200，示意图见图一。
方案三：消火栓环管采用DN150，在环管居中部位加设一条横向连接管，示意图见图二。
阀门均按照节点数N-1设置，另外，各单体建筑内消火栓立管管径均采用DN100。
4 管网水头损失计算
按海橙-威廉公式计算管段的沿程比阻：
qg――给水设计流量（m3/s）；
dj――管道计算内径（m）；
i――管道单位长度水头损失（kPa/m）；
Ch――海橙-威廉系数。
则沿程水头损失为：
hs=L×i
L――管段长度（m）
局部水头损失取沿程水头损失的30%。
则管网总水头损失为：Hs=1.3hs
①方案一：最不利情况，0～4管段维护检修，管网仍供应全部消防用水量，最不利点为节点4处。
Hs=1.3×（550×0.0132+100×0.0244）=12.95m
②方案二：最不利情况，0～4管段维护检修，管网仍供应全部消防用水量，最不利点为节点4处。
Hs=1.3×（550×0.004+100×0.0244）=6.05m
③方案三：最不利情况，0～4管段维护检修，管网仍供应全部消防用水量，最不利点为节点4处。
Hs=1.3×（250×0.0132+300×0.0037+100×0.0244）=8.95m
5 消火栓加压泵扬程计算
消防水泵扬程按下式确定：
H=Bz-Bs+Hs+Hb+Hsk
Bz――最不利消火栓标高，取96.1m；
Bs――最低水位标高，取-5.0m；
Hs――管网水头损失；
Hb――水泵房水头损失，取5.0m；
Hsk――消火栓栓口压力，取22.0m。
则以上三种方案的消防泵扬程见下表：
那么，如果采用方案二、三，消火栓加压泵选择XBD20-140-HY型比较合适，但是如用于方案一，扬程就稍显不够。
6 三种方案更深层次比较
由上面这个例子可能看不出方案三特别大的优势，我们现在来做一个小小的改动，将上面这个例子中的普通住宅楼改为商住楼（这种情况在实际设计中也会经常遇见），室内消火栓用水量为30L/s，将各单体建筑的消火栓立管管径改为DN125，其他的基础条件都不变，那么，这三种方案的消防泵扬程及选型见下表：
由于消火栓栓口处的静压超过50m时需有减压措施，通常我们采用设置减压稳压消火栓来解决这个问题。那么消火栓加压泵的扬程每小一级（10m），系统所需做的减压稳压消火栓的就少三层（层高为3m）。
我们再从经济角度对这三种方案进行比较：
另外，消防泵扬程越高，所需的功率越大，那么相应选择的消防泵配电及控制柜的规格也越高，成本也会相应增加。
可以看出，方案二、三相对于方案一都能降低系统的工作压力，使系统更加合理。但是方案二相对来说增加了较大的成本，而且采用DN200的管材对室内净空有一定的影响，实用价值并不高；方案三增加的成本就低一些，并且对室内净空的影响不大，实用性强。
7 结语
在实际设计过程中，我们经常会遇见如方案一这种水头损失很大以至于影响消防泵选型的情况。而基于造价、安装方面的考虑，用增大管径来减少水头损失的方式在很多情况下并不实用，我们可以采用在消防环网中间拉一条连接管的方式来解决这个问题。甚至在环管特别长的情况下，可以考虑拉两条连接管，当然具体情况也应该具体考虑，我们亦可以采用增大管径和设置连接管联合的方式来减少水头损失。
参考文献：
[1]王国斌 吴洪有.区域集中消防给水系统优化计算探讨[J].消防技术与产品信息.2005年第3期
