《消防給水及消火栓系統技術規范》關于消防泵站的設計要點

張靜，張平

《消防給水及消火栓系統技術規范》關于消防泵站的設計要點

Design Essentials of the Fire Pump Station of Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems

張靜1，張平2

本文將按照GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》，對消防泵站的設計要點進行說明，根據新舊消防規范的不同要求，針對消防水泵、穩壓系統和超壓保護等內容分別進行闡述。

消防泵站；消防水泵；自灌吸水；穩壓系統；超壓保護

2014年1月29日，我國住房城鄉建設部發布了GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》（簡稱《消規》），并于2014年10月1日起實施。2014年8月27日，住建部又發布了GB50016-2014《建筑設計防火規范》（簡稱新《建規》），并于2015年5月1日起實施。在此之前，消防泵站的設計需要遵循GB50016-2006《建筑設計防火規范》（簡稱老《建規》）和GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》（2005版，簡稱《高規》）等規范，但這些規范的內容交叉且部分觀點矛盾，給設計者帶來很多困擾。《消規》和新《建規》則將老《建規》和《高規》進行了整合，其中《消規》對消防泵站的設計要求進行了詳細的規定。本文將結合新老規范的不同要求，對消防泵站的設計要點進行說明。

1 消防水泵

1.1 自灌吸水

火災的發生是不定時的，為保證消防水泵能隨時啟動并提供可靠供水，泵殼內應經常充滿水，以保證及時啟泵，所以消防水泵應自灌吸水。新老規范對此均做出了強制性要求，但當離心水泵不能滿足自灌式吸水的技術要求，即水池最低水位低于離心水泵出水管中心線或水源水位不能滿足離心泵吸水時，老規范（《建規》和《高規》）在條文說明中規定應有可靠迅速的充水設備，如同步排吸式消防水泵等；新規范（《消規》）則沒有相關表述，但提出應采用以濕式深坑方式安裝的軸流深井泵。這表明，按照新規范的要求，當自灌式吸水有困難時，不能采用充水設備來解決問題，但可以應用軸流深井泵。

根據GB6245-2006《消防泵》，消防水泵分為深井消防泵、潛水消防泵和普通消防泵。軸流深井泵屬于深井消防泵，因為在老規范中沒有被提起，所以工程實踐中應用較少，但新規范對其進行了重點介紹，規定軸流深井泵宜安裝于水井、消防水池和其他消防水源上。新規范還特意設立了一個章節（4.4天然水源及其他）介紹水井和其他消防水源。為推動軸流深井泵在工程實踐中的應用，新規范規定，當工程條件受限時，比如消防水源是天然水塘，現場沒有合適的場地建立滿足自灌式吸水的離心水泵泵站，可以在水塘里直接用軸流深井泵作為消防水泵。軸流深井泵由于潛入水中運行，不需另設吸水管路和相應的閥門，能大大簡化泵站的土建及建筑結構工程，減少安裝面積，節約工程造價30%～40%；另外，由于電機與水泵構成一體，無須在現場進行耗工、耗時的電機、傳動機構、水泵軸線對中的裝配工序，現場安裝方便快速，所以軸流深井泵應用前景廣闊。

1.2 電動機干式安裝

根據新規范安全可靠性和可維修性的要求，當采用由電動機驅動的消防水泵時，應選擇電動機干式安裝的消防水泵，這在老規范中是沒有提到的。干式安裝的消防水泵應包括軸流深井泵和離心消防泵，而濕式安裝的消防水泵應指潛水消防泵，所以新規范實際上禁止了潛水消防泵的應用，GB6245-2006《消防泵》也就需要進行再版修改了。由此也可以說明，對于水井和其他消防水源，按照老規范可以采用潛水消防泵，而新規范則不允許這樣，但可使用軸流深井泵，既簡單方便又符合規范要求。

1.3 水泵的自動啟動

為了及時啟動消防水泵，供應火場用水，老規范對消防按鈕直接啟動消防水泵進行了規定。根據老《建規》，高層廠房（倉庫）和高位消防水箱靜壓不能滿足最不利點消火栓水壓要求的其他建筑，應在每個室內消火栓處設置直接啟動消防水泵的按鈕。根據《高規》，臨時高壓給水系統的每個消火栓處應設直接啟動消防水泵的按鈕。但新規范卻規定，消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關，但可作為發出報警信號的開關，這是考慮到新規范對臨時高壓消防給水系統的定義是能自動啟動消防水泵，消防按鈕直接啟泵的必要性降低，而且這樣啟泵投資也大。另外，消防水泵一般會向多棟建筑給水，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。

新規范還規定了消防水泵自動啟動信號的采集原則：消防水泵出水干管上設置的壓力開關、高位消防水箱出水管上的流量開關或報警閥壓力開關等開關信號應能直接自動啟動消防水泵。采用壓力和流量作為自動啟泵的信號，是因為可靠性高。這也與2014年5月1日開始實施的GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》的要求相一致，該規范規定的聯動控制方式，是指由消火栓系統出水干管上設置的低壓壓力開關、高位消防水箱出水管上設置的流量開關或報警閥壓力開關等信號作為觸發信號，直接控制啟動消火栓泵，而當設置消火栓按鈕時，消火栓按鈕的動作信號應作為報警信號及啟動消火栓泵的聯動觸發信號，由消防聯動控制器聯動控制消火栓泵的啟動。

2 穩壓系統

2.1 臨時高壓消防系統

新規范對臨時高壓消防給水系統的定義是，平時不能滿足水滅火設施所需的工作壓力和流量，火災時能自動啟動消防水泵以滿足所需的工作壓力和流量的供水系統。按照老規范的要求，由于其給水可靠性較低，所有設置臨時高壓給水系統的建筑物都應設置消防水箱，并應滿足最不利點消火栓栓口靜壓的要求。新規范對此進行了修正，規定在采用臨時高壓消防給水系統時，高層民用建筑、總建筑面積＞10 000m2且層數＞2層的公共建筑和其他重要建筑，必須設置高位消防水箱，其他建筑當設置高位消防水箱確有困難且采用安全可靠的消防給水形式時，可不設高位消防水箱，但應設穩壓泵。這種不設高位水箱而設穩壓泵的消防給水系統，實際上是上海市DGJ08-94-2007《民用建筑水滅火系統設計規程》所定義的穩高壓消防給水系統，即消防給水管網中平時由穩壓設施保持系統中最不利點的水壓以滿足滅火時的需要，在滅火時由壓力聯動裝置啟動消防泵，使管網中最不利點的水壓和水量達到滅火的要求。該規程還規定設有穩高壓消防給水系統的多層建筑（二層及二層以上且建筑高度＞10m的大中型商場除外）可不設高位消防水箱。這說明這兩本規范是相輔相成的，但新規范沒有沿用穩高壓消防給水系統的定義，而這種形式的穩壓泵由于其揚程大于消防水泵的揚程，實際上已經突破了臨時高壓消防給水系統的定義，是一種特殊形式。

另外，新規范還規定，高位消防水箱的最低有效水位應滿足水滅火設施最不利點處的靜水壓力，否則應設穩壓泵。這是臨時高壓消防給水系統需設穩壓泵的第二種情況，也可以將其表述為局部穩壓設施。由于穩壓泵僅需滿足滅火設施一定的靜水壓力要求，所以平時不能滿足水滅火設施所需的工作壓力，這也使得這種系統仍在臨時高壓消防給水系統的定義范疇。

2.2 穩壓泵和氣壓水罐

穩壓系統主要包括穩壓泵和氣壓水罐。

穩壓泵的功能是維持消防給水系統的壓力穩定，使系統水壓始終處于設定壓力狀態。為了實現這種功能，穩壓泵的設計流量必須大于系統的滲漏量，新規范規定穩壓泵的設計流量不應小于消防給水系統管網的正常泄漏量和系統自動啟動流量（一般指報警閥壓力開關）。管網的正常泄漏量宜按消防給水設計流量的1%～3%計算，且不宜＜1L/s。這是我國的消防規范首次明確給出了穩壓泵設計流量的計算方法，老規范只是規定了消防穩壓泵的流量數值，即消火栓給水系統宜為5L/s，自動噴水滅火系統宜為1L/s，合用的消防滅火系統宜為3L/s。另外，新規范還給出了穩壓泵設計壓力的要求，具體計算見圖1，其中：穩壓泵啟泵壓力P1≥H+15，且≥H1+10；穩壓泵停泵壓力P2=P1/0.85；消防泵啟泵壓力P=P1-（7～10）。

在新規范中氣壓水罐的作用是防止穩壓泵頻繁啟停，調節容積是根據穩壓泵啟泵次數≯15次/h計算確定，但有效儲水容積不宜＜150L，具體計算見式（1）。在老規范中，氣壓水罐還被賦予為撲滅初期火災提供一定水量的作用，所以規定氣壓水罐的有效容積對于消火栓系統為300L，對于自動噴水系統為150L，若兩種系統合用則為450L。總之，新規范明確了氣壓水罐的作用，并提出了比老規范更加科學的計算方法。

圖1 穩壓泵設計壓力的計算

式中：

Vq——氣壓罐有效儲水容積，m3

∝n——氣壓罐內工作壓力比，宜采用0.65～

0.85

qb——穩壓泵設計流量，L/s

n——每小時啟泵次數，≯15次/h

3 超壓保護

在火災初期消火栓的實際使用數和自噴系統的噴頭實際開放數可能比規范要求的數量少，實際消防用水量遠小于水泵的設計流量值，在消防水泵試驗和檢查時，水泵出水量也較少，這兩種情況都會導致消防系統超過管網允許壓力而造成事故，所以老《建規》規定當存在超壓可能時，出水管上應設置防超壓設施，而《高規》則規定高層建筑消防給水系統應采取防超壓措施。這說明老規范十分關注系統超壓問題，并在條文說明中提出了很多防超壓措施，包括選用流量-揚程曲線平的水泵、出水管上設置安全閥或泄壓閥、設回流泄壓管、多臺水泵并聯運行、提高管道和附件承壓能力、減小豎向分區給水壓力值和合理布置消防給水系統等。但新規范在正文部分并沒有提到系統防超壓的問題，好像這個問題被忽視了，其實新規范通過兩種措施將系統超壓問題解決了。首先，規定高壓和臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力應根據系統供水時可能的最大運行壓力確定，并考慮了消防水泵零流量時的壓力；其次，規定消防水泵的流量-揚程性能曲線應為無駝峰、無拐點的光滑曲線，零流量時的壓力不應大于設計工作壓力的140%，且宜大于設計工作壓力的120%。這樣就限制了水泵在零流量時的壓力，防止了系統超壓過大。因此，新規范防系統超壓的規定更加明確，也更加科學。

[1]GB50974-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[S].

[2]GB50016-2014，建筑設計防火規范[S].

[3]GB6245-2006，消防泵[S].

[4]GB50116-2013，火災自動報警系統設計規范[S].

[5]楊琦.穩高壓與臨時高壓消防給水系統的主要區別[J].中國給水排水，2003，19（10）:71-73.

[6]DGJ08-94-2007，民用建筑水滅火系統設計規程[S].

[7]15S909，消防給水及消火栓系統技術規范圖示[S].■

TU892

A

1001-6171（2017）03-0048-03

通訊地址：1中國中建設計集團天津分公司，天津300021；2天津水泥工業設計研究院有限公司，天津300400；

2016-08-29；編輯：呂光