取消消防高位水箱探讨
创新观点：
1. 对于中心城市，不宜设置屋顶水箱，优选稳压泵组。
2. 对于市政电力供应不足的城镇，若建筑配备备用电源，优选稳压泵组代替高位水箱。
3. 对于市政电力供应不足的城镇，且未配备备用电源，应采用高位水箱。
4. 允许直接接市政自来水管网的临时高压消防给水系统，不应设置屋顶水箱。
5. 设置稳压泵组的系统，没有必要也不宜重复设置屋顶水箱。
6. 稳压泵扬程建议按高于主泵扬程0.1MPa选泵。
7. 稳压泵没必要一用一备，更无需配置气压罐。
8. 多套系统合用稳压泵是可行的，自动控制设计上，可以将所有系统主泵启动信号“与”逻辑停稳压泵即可。
采用下列简称：
1、《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）简称：《建规》
2、《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称：《消水规》
一、消防高位水箱设置的历史变化
建国后，国内一穷二白，建设项目也少，资金材料严重不足，且基本为低层建筑。火灾危险性小，不需要也没有条件投入消防设施。早期的建筑，基本靠屋顶水箱满足10min消防用水，10min后的消防用水靠消防车提供，10min是火警发生后消防车到达时间。所以屋顶水箱也需要满足消防设施用水压力，不能满足时才需要设置固定消防泵（见TJ16-74版《建规》）。
改革开放后，高层建筑开始涌现，多层建筑灭火设施设计原则不变，高层建筑灭火按自救原则设计消防给水系统，包括消防水池、消防泵、屋顶水箱等。逐渐地，多层建筑也规模化、复杂化，也陆续存在按自救原则设计的消防给水系统。按自救原则设计的屋顶水箱，不再是满足10min消防用水的要求，而是满足系统持压要求，但由于同时存在大量需要设置10min消防用水水箱的多层建筑，因此规范仍然保留这种说法。
新建建筑，临时高压给水系统逐步普及，10min消防用水水箱已经不是非设不可，因此较长的一段时间内，各年代版本的《建规》，要求设置临时高压给水系统的建筑物，应设消防水箱或气压水罐、水塔，且水箱容积分为三档，不需严格按10min用水量计算，其次允许采用气压水罐代替屋顶水箱，但气压水罐的有效容积没有明确要求，导致众说纷纭，争议不断。
《消水规》出台后，干脆一刀切，采用临时高压消防给水系统时，全面要求采用高位消防水箱，重要建筑、高层、一定规模的公共建筑强制性要求设置高位消防水箱，其他建筑应设置，但允许在条件不足且采用安全可靠的消防给水形式时，可不设高位消防水箱，但应设稳压泵，详见《消水规》6.1.9。
《消水规》6.1.9的要求，可以采用稳压泵取代水箱的建筑很少，而存在不少建筑，高位消防水箱设置存在困难，且设置后造成负面影响。这就是笔者下面论述的观点：在不适合采用高位消防水箱的某些建筑消防给水系统，不仅不提倡设置，甚至需要在特殊项目限制使用。
二、设置高位消防水箱，部分项目存在困难
1. 复杂建筑造型的建筑，如机场、剧院和其他追求独特造型的建筑，经常没有设置高位消防水箱的较高空间和位置，水箱标高远低于室内消防设施。
2. 屋顶为轻钢结构的公共建筑，屋顶不允许设置高位水箱。
3. 屋顶可以设置高位水箱，但高于屋顶水箱的房间和场所，如屋顶设备房、堆场、停车场等，消防设施高于屋顶水箱水位。虽然
4. 严寒地区，屋顶水箱间存在结冻风险。且冬季每日巡查，维保工作量大，一些建筑也存在巡查上的困难。
三、设置高位消防水箱的各种负面影响
1. 妨碍压力开关自动启动消防主泵。
仅仅设置高位消防水箱的临时高压消防给水系统，通过系统中设置的流量开关和压力开关自动启动消防泵，但流量开关由于管网不均匀泄漏，流量整定跟不上变化，造成流量开关要么不能反应启泵，要么误启泵，因此系统的自动启泵，只能依靠压力开关，但仅仅设置高位消防水箱，即使水箱储水完全泄空，系统压差不到0.02MPa，压力开关的允许误差还不止这个压力差，造成实际上仅仅设置高位消防水箱的临时高压消防给水系统，大部分项目自动控制启泵功能几乎瘫痪，这是目前理想与现实之间残酷的差别。
2. 妨碍流量开关自动启动消防主泵。
即使系统泄水量小且均匀，流量开关能起作用，当设置高位消防水箱且地下泵房同时也设置稳压泵，流量开关不论设在消防水箱出水管上，还是设置稳压泵出水管上，都存在流量分散导致流量开关不能动作启动主泵的可能（见下图）。
消防泵直接接市政管网的系统，低层建筑屋顶水箱与市政水压水压差较小，流量开关不论设在消防水箱出水管上，还是设置市政进水管上，都存在流量分散导致流量开关不能动作启动主泵的可能。案例可见本公众号文章《普遍设计错误造成的淹没事故探讨》。
3. 高楼层水压不足，导致高楼层初期灭火功能失效。
仅仅设置高位消防水箱的临时高压消防给水系统，大部分项目仅要求屋顶水箱静压0.07MPa即可，而0.07MPa静压，当开启消防设施使用时，实际动压更低，出水量小，喷水距离短，甚至只能采用盆、桶等器具装水后人力浇泼代替消火栓。
GB15090-2005《消防软管卷盘》规定，消防软管卷盘进口压力0.4MPa时，射程≧6m,流量≧24L/min。仅设置高位消防水箱的临时高压消防给水系统，更不能满足火灾初期消防软管卷盘的使用。
喷淋系统与屋顶水箱0.07MPa静压差，最高喷头开启，喷头处实际压力更小，实际喷水量小，难于扑灭初期火灾
4. 直接接市政管网的系统，高位消防水箱止回阀失效
市政水压在不同时间段，水压有一定的变化，当用水高峰期水压不能满足系统的静压要求时，仍然需要设置高位水箱（《消水规》6.1.9）。直接接市政管网的消防系统,不论是否设置消防泵，低层建筑均存在屋顶水箱与市政水压水压差在±0.0MPa变化，当市政水压略高于屋顶水箱最高水位时，屋顶水箱止回阀失效，市政水从水箱溢流，详见本公众号文章《普遍设计错误造成的淹没事故探讨》。
5. 增加系统复杂程度，增加设备，增加维保负担，同时也带来隐患。
一般情况下下，屋顶水箱平时补水通过生活给水系统补水，但一部分地区，由于市政执行严格的水费类别划分，消防管网不允许从住宅管网补水，需要设置专用补水设施。专用补水设施需要占用设备房空间，需要常年运转和维护保养，增加不少投入，同时也增加了消防设施的一个环节，增加了事故概率，也就是说，屋顶水箱也与稳压泵组存在相同的断水可能。
四、取代高位消防水箱的稳压泵组比较。
1. 《消水规》6.1.9强制要求设置高位消防水箱的目的。
（1）利用位差为系统提供准工作状态下所需要的水压，达到使管道内的充水保持一定压力的目的；（2）提供系统启动初期的用水量和水压，在消防水泵出现故障的紧急情况下应急供水，用于灭火、控制初期火灾和为外援灭火争取时间。
2. 稳压泵组不仅同样满足上述功能，且为消防给水系统提供更为充裕的压力，避免上述的设置高位消防水箱的各种负面影响
(1) 不妨碍压力开关自动启动消防主泵
稳压泵提供较高的系统静压，当火灾出水，压力降较大，压力开关顺利动作启泵。
(2) 不妨碍流量开关自动启动消防主泵
流量开关设于稳压泵组出水管，当火灾出水，流量较大，流量开关顺利动作启泵。
(3) 提供更高水压，可在高楼层使用消防软管卷盘，使用消火栓也基本能保证4米充实水柱（2.8L/s）。喷头压力及喷水量满足设计要求，有利于初期火灾灭火。
(4) 直接接市政管网的消防给水系统，不存在溢流情况。
(5) 节省投资和维保费用。
3. 解决所有没有条件设置高位水箱的难题。
五、稳压泵组取代屋顶水箱的可行性。
1. 既然稳压泵组优于屋顶水箱，为何一直以来我国没有全面使用，甚至是限制使用？
(1) 过去生产力不足，稳压泵组比屋顶水箱费用高。
(2) 在过去，即使是中心城市，电力供应不足，经常停电，现阶段一些偏远城镇仍经常断电。
(3) 过去缺乏使用备用电源的资金，发电机价格昂贵，国产发电机质量差，运行不可靠。
2. 现阶段稳压泵组取代屋顶水箱的可行性
(1) 现阶段，在中心城市，电力供应稳定，除了事故，不再存在停电现象。
(2) 生产力提高，发电机投资小，质量高，已经成为建筑必备备用电源，即使三级负荷建筑，也普遍配置发电机。
(3) 产品质量可靠，允许长期运行。
(4) 价格低，维保费用低。
3. 国外的一些标准，没有要求设置。如NFPA，没有要求设置高位水箱，实际项目设计也少用。
4. 东南亚落后地区，也基本参考NFPA，不设高位水箱。
欧美发达国家，电力供应、产品质量等因素，不设置高位水箱说得过去，但东南亚一些国家，市政建设情况与我国90年代接近，电力供应不稳定。笔者在设计东南亚某项目时（见下图），不设屋顶水箱也存在疑虑，但也觉得未尝不可，因为现阶段发电机的价格大幅度下降，质量大幅度上升，建设项目都配备发电机，即使市政停电，也不影响稳压泵组使用。
六、稳压泵组取代屋顶水箱的适合范围。
1. 对于中心城市，不宜设置屋顶水箱，优选稳压泵组。
2. 对于市政电力供应不足的城镇，若建筑配备备用电源，优选稳压泵组代替高位水箱。
3. 对于市政电力供应不足的城镇，且未配备备用电源，应采用高位水箱。
4. 允许直接接市政自来水管网的临时高压消防给水系统，不应设置屋顶水箱。
5. 设置稳压泵组的系统，没有必要也不宜重复设置屋顶水箱。
七、取代屋顶水箱的稳压泵的设置要求
1. 稳压泵压力
《消水规》要求稳压泵满足消防设施至少0.15MPa，启动主泵的压力设定值一般需要下降压力0.1MPa，主泵启动到正常运行之前，给水压力和流量很低，都不能满足初期灭火需要，建议按高于主泵扬程0.1MPa选泵，既提高初期压力，又不会影响主泵泄压阀整定压力设置，更重要的是系统安全可靠，不会产生稳压泵零流量搅拌运转。
2. 可单泵，一用一备也可，不需配置气压罐。
稳压泵产品成熟，质量可靠，没必要一用一备，但价格低，要一用一备也可，但无需配置气压罐（见下图，来自笔者参与设计项目）。原因是稳压泵基本不停运转，所谓配置气压罐降低启动频率是个伪命题。原因是消防给水系统多少存在渗漏，稳压泵维持系统平衡，不会停泵。即使系统不漏水，稳压泵零流量压力上升，泄压阀泄流也形成系统平衡，不会停泵。但泄压阀管径不能太大，否则容易引起泄压阀频跳，参见本公众号文章《99%消防泵房、水池设计经常犯错问题99例（二）》。
3. 稳压泵应按一、二级供电负荷设计。
道理上可不按消防负荷设计，理由详见本公众号文章《消防负荷设计的若干争议探讨》。
4. 不同消防给水系统，能否共用稳压泵
现在比较流行的说法是，当不同消防给水系统合用消防泵时，可以合用稳压泵组，当不同消防给水系统独立设置消防泵，不允许合用。观点来自于一些专家的说法，理由是当一套泵组启动时，停稳压泵，造成另一套消防给水系统压力下降，消防泵也启动。
笔者认为，消防主泵启动后，稳压泵运行不仅没有意义，反而进入零流量搅拌运转的状况，产生不良后果，这也是消防主泵启动连锁停稳压泵的原因。当稳压泵同时为两套系统或以上服务时，一套系统主泵启动，稳压泵运行仍有意义，不能停泵，继续向其他系统持压；即使稳压泵扬程低于主泵，也不会零流量，其他系统主泵未启动，止回阀保持通水状态，不存在零流量搅拌运转的可能。所以多套系统合用稳压泵是可行的，自动控制设计上，可以将所有系统主泵启动信号“与”逻辑停稳压泵即可。
八、总结
1. 对于中心城市，不宜设置屋顶水箱，优选稳压泵组。
2. 对于市政电力供应不足的城镇，若建筑配备备用电源，优选稳压泵组代替高位水箱。
3. 对于市政电力供应不足的城镇，且未配备备用电源，应采用高位水箱。
4. 允许直接接市政自来水管网的临时高压消防给水系统，不应设置屋顶水箱。
5. 设置稳压泵组的系统，没有必要也不宜重复设置屋顶水箱。
6. 稳压泵扬程建议按高于主泵扬程0.1MPa选泵。
7. 稳压泵没必要一用一备，更无需配置气压罐。
8. 多套系统合用稳压泵是可行的，自动控制设计上，可以将所有系统主泵启动信号“与”逻辑停稳压泵即可。