淺談消防泵的自動啟動

楊樹宏

中山市舜一建筑工程設計咨詢有限公司

摘要：《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974—2014）的發布整合并優化了原有相關消防給水規范內容，在此基礎上對部分消防給水技術措施新增加為規范性要求，但相關舊有設計手冊及資料對部分新增條文并無詳述及設計要求，尤其對穩壓系統（包括氣壓穩壓設備和高位消防水箱）、壓力開關、流量開關的設置要求不甚詳盡，現對該內容進行分析。

關鍵詞：氣壓穩壓設備；高位消防水箱；壓力開關；流量開關

引言 《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974—2014，以下簡稱“水栓規”）自2014年10月實施已經發布一年，關于氣壓穩壓設備、高位消防水箱、壓力開關、流量開關的設置及啟動設定值舊手冊較少提及，在此提出些問題及部分數據供同行作為參考及指正。原有規范《建筑設計防火規范》（GB50016-2006，以下簡稱“舊建規”）及《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-95，2005年版）要求臨時高壓消防給水系統的每個消火栓處應設直接啟動消防水泵的按鈕，均未要求消火栓系統自動啟泵。對《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2001，2005年版，以下簡稱“噴規”），僅在第11.0.5條對壓力開關、流量開關、信號閥等反饋信號能在消防控制室顯示的要求。“水栓規”為了提高消防給水的可靠性和滅火的成功率，提出消火栓系統消防水泵要自動啟動的要求。因此消火栓箱報警按鈕啟動消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱報警按鈕啟泵投資大；目前我國居住小區、工廠企業等消防水泵是向多棟建筑給水，消火栓箱報警按鈕的報警系統經常因弱電信號的損耗而影響系統的可靠性。于是“水栓規”同時提出了另外兩種自動啟泵方式，即消防水泵出水干管上設置的壓力開關啟泵、高位消防水箱出水管上的流量開關啟泵。

1 設氣壓穩壓設備的臨時加壓系統的自動啟泵

對“水栓規”的第5.3.3條第1款，穩壓泵的設計壓力應滿足系統自動啟動和管網充滿水的要求，列為強制性條文。可分為兩點進行解讀：其一自動啟泵，當系統的壓力（以下為P2）小于最不利點處水滅火設施0.15MPa時，壓力開關指令消防主泵啟動；其二管網充滿水，這個由氣壓穩壓設備來進行實現，啟動穩壓泵的壓力為PS1=P2+0.02～0.03MPa，到PS2= PS1+0.05～0.06MPa時，氣壓罐充滿調節水量時系統達到準工作狀態，穩壓泵停泵。反之當發生火災或泄漏時，氣壓罐調節水量進行消耗，下降到PS1時啟動穩壓泵，穩壓泵不能補充泄漏量壓力下降到P2時啟動消防主泵。整個啟動過程詳國家標準圖集《消防增壓穩壓設備選用與安裝（隔膜式氣壓罐）》（98S205），穩壓泵和氣壓罐的選型可參考98S205。

需要指出自動啟泵的壓力不小于最不利點處水滅火設施0.15MPa為系統壓力的最低要求，此時栓口流量約4.5L/s，消防充實水柱約9米。如按“水栓規”第7.4.12條的要求壓力應不小于0.35（0.25）MPa，但規范啟泵壓力控制點并無按此要求啟泵，由此看出規范出于對管網分區（1.0MPa）的考慮降低了靜壓的要求，靜壓過大增加分區設置，安裝復雜性提高增加管網造價。壓力過低不能滿足其系統充水和啟泵功能的要求，但這個壓力也是適當的（流量4.5L/s，消防充實水柱9米）。但對低層建筑，消防管網遠未達到1.0MPa分區要求，穩壓可按最不利0.35（0.25）MPa考慮；當高層建筑消防管網臨近1.0MPa時，可按0.15MPs考慮并優化管網設計盡量不增加分區；由此可見最不利點控制壓力應綜合考慮。

流量開關又稱為水流開關、流量傳感器或水流動作閥，是利用各種原理測量管路中介質的流動情況，并適時地傳輸給后端設備以開關通斷信號的一種傳感控制器。流量開關設置主要體現在“水栓規”第11.0.4條，此條并未列為強制性條文，要注意條文表述為“應由”所設置，并不是“應設置而由”，字眼弱化了其設置的必要性，甚至引起設計人員對壓力開關和流量開關是并設還是單設的疑問。本人認為當僅設置高位消防水箱穩壓的系統時，應強制設置流量開關來進行自動啟泵，將以下該部分內容進行論述。

關于流量開關的位置設置。當穩壓設備設于高位消防水箱間時，消防水箱出水管上的流量開關應設于水箱出水管與穩壓設備出水管連接點合管之后，這樣，當發生火情時流量開關才能及時動作。否則，因穩壓泵出水壓力大于消防水箱重力出水壓力，流量開關處水流不會流動而不作自動啟泵。當穩壓設備設于消防水泵房時，按以上理論有專家認為將高位消防水箱出水管引至消防水泵房，先與穩壓設備出水管連接后再設置流量開關，然后與系統管道連接。筆者認為可對兩處位置同時設置以減少管材的投入及簡化管道連接。

在前部分已提及自動啟泵的壓力不小于最不利點處0.15MPa的要求，此時栓口流量約4.5L/s。又根據“水栓規”第12.2.8條第4款“流量開關應能在管道流速為0.1m/s～10m/s 之間時可靠啟動”的要求。當出水管為DN100時流速按0.10m/s計算，流量為0.9 L/s，若流量為4.5L/s時，流速為0.52m/s。而自動噴水滅火濕式系統要求開放一個噴頭后自動啟動，按0.15MPa一個噴頭流量為1.6L/s，一個噴頭流量為3.2 L/s，為防止誤噴啟泵，流量設定在大于1個噴頭近兩個噴頭的流量。故在當臨時加壓系統以氣壓加壓設備穩壓時，按最不利壓力考慮，流量開關設定值消火栓可為4.5L/s，噴淋2.5L/s。因流量相應壓力開關的壓力設定變動，流量開關設定值可視壓力具體設定而調整。

2 僅設高位消防水箱穩壓的自動啟泵

“水栓規”對僅設高位消防水箱而無氣壓穩壓設備穩壓的消防系統的自動啟泵并無像第5.3.3條作明確規定，也就對壓力開關和流量開關的設定留有探討的空間。翻閱《自動噴水滅火系統第10部分：壓力開關》（GB5135.10-2006）對壓力開關的簡介，按壓力開關應用形式可分為：普通型壓力開關、預作用裝置壓力開關、特殊型壓力開關。普通型壓力開關的動作壓力為0.035～0.05 MPa，預作用裝置壓力開關的動作壓力為0.03～0.05 MPa，特殊型壓力開關的動作壓力范圍及精度由生產廠家提供。對于消防水泵出水干管上設置的壓力開關，當系統僅設有高位消防水箱而無穩壓設備時，水箱水位一般為1～2米，高差不明顯壓力變化不大，未能滿足之前所述一般開關的動作壓力要求，存在一個無法跨越的死區。如采用普通型壓力開關，則整個消防水箱的儲水都用完才會動作，此時宜選用動作壓力更低的特殊型系統壓力開關，動作壓力范圍由廠家確定，動作壓力精度宜為0.002MPa。這可以將消防水箱與壓力開關的壓力差設置為啟泵壓力點，相當于在高位水箱的最高水位下200mm及時啟動消防水泵。

需要指出的是受壓力表及壓力開關等儀表精度和計算公式的影響，圖面設置壓力不好確定。受壓力表及壓力開關等儀表開啟阻力及精度影響已在上段有述，而壓力如按第10.1.7條P=k2（ΣPf+ΣPp）+0.01H+P0公式計算，公式將0.0098簡化為0.01，則100米水柱與1.0MPa存在2米的誤差，本來壓力儀表精度就不足，加上計算公式簡化壓力開關就更難定值了。因為這個值難以確定也不好定，甚至有人認為僅把它大概設定作為備用啟動方式，可不作為主泵的啟動方式。本人認為啟泵壓力控制點可按0.0098H定初值并采用特殊型壓力開關，再由現場調試進行確定，可進行合理設置。

前兩段已分析啟泵壓力控制點不好設定，所以流量開關設置必要性及設定值對自動啟泵至關重要，也就有跟上部分提出 “當僅設置高位消防水箱穩壓的系統時，應強制設置流量開關來進行自動啟泵”的必要性。與上部分道理相同，如按最不利點靜壓0.07MPa（0.10 MPa）計算，此時栓口流量約3.0L/s（3.6L/s），所以流量開關設定的流量值不宜超過3.0L/s（3.6L/s）。而自動噴水滅火濕式系統要求開放一個噴頭后自動啟動，按重力力流0.10MPa一個噴頭流量為1.3L/s，兩個噴頭流量為2.7L/s。流量開關設定值消火栓可為3.0L/s，噴淋2.0L/s。

3 結束語

“水栓規”僅對設有氣壓穩壓設備的臨時加壓系統的自動啟泵作出要求，而對僅設高位消防水箱穩壓的自動啟泵要求留有探討空間，對于兩種情況兩種啟動方式的設置是系統穩壓和自動啟動的重要組成部分，合理設定壓力開關及流量開關的啟泵壓力值和流量值是保證消防給水系統安全運行的關健。現有標準圖集和行業標準已滯后新編的“水栓規”，希望與“水栓規”相關的標準圖集盡快出臺，以供設計人員選用。

參考文獻：

[1] GB50974-2014 消防給水及消火栓系統技術規范

[2] GB50015-2003 建筑給水排水設計規范（2009年版）

[3] 中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施（給排水）北京：中國計劃出版社，2009.12

[4] 趙國平、張慧玲 “消防給水及消火栓系統技術規范”解讀及應用北京：中國建筑工業出版社，2015.2