消防給水穩壓泵設計壓力探討

連清和

(華強方特設計院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

消防給水穩壓泵設計壓力探討

連清和

(華強方特設計院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

介紹了現行規范及圖集對穩壓泵設計壓力的規定，分析了其中可能存在靜動態轉換過程中最不利點處壓力不足、消防主泵無法自動啟動、系統工作壓力大、工程造價高等問題，并基此提出解決方法：通過提高消防主泵啟動壓力值，使壓力開關相對提前動作，并使氣壓罐儲存2支水槍和4個噴頭30s的用水量，來保證靜動態轉換過程的壓力要求，快速、有效地撲滅初期火災。

穩壓泵；氣壓罐；設計壓力；啟泵壓力

0 引言

消防給水系統中的穩壓泵設置是近期消防給水系統設計中較為關注的一個問題，近年來規范、圖集對消防穩壓泵的設計流量、壓力配置方式及設計理念等也在逐步完善當中。

《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014[1](以下簡稱《消規》)5.2.2.5條規定：當高位消防水箱不能滿足本條第1款～第4款的靜壓要求時，應設穩壓泵。

穩壓泵在消防給水系統中起著補充系統管網正常泄漏量和保持系統準工作狀態靜水壓力的重要作用。

本文將根據現行規范、實施指南及圖集的規定，通過對比其中可能存在的穩壓泵的設計壓力問題，探討相應的解決辦法。

1 現行規范規定、實施指南解讀及圖集做法

1.1 穩壓泵的設計壓力

(1)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。

(2)穩壓泵的設計壓力應保持系統自動啟泵壓力設置點處的壓力，在準工作狀態時大于系統設置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa。

(3)穩壓泵的設計壓力應保持系統最不利點處水滅火設施在準工作狀態時的靜水壓力應大于0.15MPa。

1.2 《消規》實施指南[2]5.3.3條解讀

(1)消火栓、噴淋、炮的穩壓設備的最低設計壓力統一按P=0.15MPa。

(2)消火栓、噴淋、炮的穩壓設備建議分開設置。

(3)穩壓泵的啟泵Ps1和停泵Ps2參數，要另行計算。

(4)需要穩壓的系統的氣壓罐的有效儲水容積取150L。

解讀理由有以下3條：

(1)本條第3款對穩壓泵設計壓力的要求是保持最不利點靜水壓力應大于0.15MPa，0.15MPa-水位高差=最低設計壓力。可以統一按P=0.15MPa。

(2)考慮到流量開關控制水泵自動啟動，故應分開設置穩壓設備。

(3)穩壓泵設計壓力的增加值，原來是0.02MPa～0.05MPa，現在是0.07MPa～0.10MPa。

可以統一按Ps1=0.15MPa+0.07MPa，Ps2=0.15MPa+0.07MPa+0.05MPa。

1.3 《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示[3](以下簡稱《圖示》)中關于穩壓泵設計壓力的確定

(1)當氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間時，如圖1所示。

穩壓泵啟泵壓力：Ps1>15- H1，且≥H2+7；

穩壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1/0.80；

消防主泵啟泵壓力：P1=PDs1+H1+H-7。

(2)當氣壓罐低置，放置于低位消防水泵房時，如圖2所示。

穩壓泵啟泵壓力：Ps1≥H+15，且≥H2+10；

穩壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1/0.85；

消防主泵啟泵壓力：P1=Ps1-(7～10)。

圖1 氣壓罐高置

圖2 氣壓罐低置

2 存在的問題

(1)可能延誤初期火災撲滅

系統靜動態轉換時最不利點處壓力不足，可能延誤初期火災撲滅。火災發生時，消火栓或噴淋噴頭出水。對于氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間的系統，最不利點處壓力P由準工作狀態的Ps1+H1(約0.15MPa)開始下降，降至壓力為P-H(約0.08MPa，噴淋噴頭壓力或更低)時，壓力開關動作發出啟泵信號啟動消防主泵；對于氣壓罐低置，放置于低位消防泵房的系統，最不利點處壓力P由準工作狀態Ps1-H(約0.15MPa)開始下降，降至壓力為P-H(約0.05～0.08MPa，噴淋噴頭壓力或更低)時，壓力開關動作發出啟泵信號啟動消防主泵。消防主泵從接到啟泵信號到水泵正常運轉的時間，按《消規》11.0.3條，不應大于2min。

從火災發生到消火栓或噴淋噴頭出水，再到消防主泵達到正常運轉的過程中，存在最不利點處壓力不足的時間，約2min～2.5min，不滿足《消規》5.2.2條及7.4.12.2條對靜壓和動壓的要求，勢必影響初期火災的撲滅。特別對于噴淋系統，無法發揮其快速撲滅初期火災、有效控火的優點，容易導致火災蔓延，造成火災損失加重。

(2)可能導致消防主泵無法自動啟動

對于氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間的系統，當最不利點靜水壓力值取0.15MPa，且消防泵啟泵壓力取最不利點壓力壓降0.07MPa時，如高位消防水箱最高有效水位滿足H1+H2>8m，水箱最高有效水位保持最不利點的靜壓，可能會大于壓力開關動作時壓力點保持最不利點的靜壓。此時消火栓或噴頭出水由水箱供應，壓力開關不動作，主泵不會啟泵，直至水箱水位降至滿足H1+H2≤8m。在此期間(可能達幾分鐘至幾十分鐘，據高位水箱水位而定)，最不利點動壓遠小于《消規》7.4.12.2條的要求，造成消火栓出水壓力過低。

(3)系統工作壓力增大，增加工程造價

對建筑高度接近百米或超過百米的一類高層建筑，采用氣壓罐低置，放置于消防水泵房的系統，按《圖示》采用Ps2=Ps1/0.85的計算方法，Ps2將高出Ps1達0.2MPa～0.4MPa，建筑高度越高差值越大，甚至高出消防主泵零流量時的壓力疊壓消防水泵吸水口降壓之和，系統工作壓力增大，管網及穩壓設備造價增加，維護管理難度增大。

另外，對于建筑高度70m～80m的建筑，因Ps2數值過大，導致系統靜壓大于1.0MPa，需分區供水，造成管網造價成倍增加。

3 解決方法

眾所周知，從火災發生，消火栓或噴淋噴頭出水，到消防主泵達到正常運轉的過程中，須始終保證最不利點處的工作壓力要求，這對撲滅初期火災有著至關重要的作用。筆者認為，在此過程中，應保證最不利點處的工作壓力始終不小于《消規》5.2.2條對最不利點處的靜水壓力要求。此需通過穩壓泵和氣壓罐的共同作用、相輔相成來實現。

3.1 關于設計壓力

靜動態轉換過程中，滿足工作壓力要求的消防用水量全部由氣壓罐提供，將使得氣壓罐容積龐大。因此可在滿足氣壓罐存儲一定容積有效調節水量的情況下，通過提高消防主泵啟動壓力值，即相對提前使用壓力開關動作，來緩解靜動態轉換過程對氣壓罐的要求。

故，建議取最不利點在壓力開關動作時壓力值為0.15MPa。

(1)當氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間時：

消防主泵啟泵壓力：P1=H+15；

穩壓泵啟泵壓力：Ps1=15-H1+(7～10)；

穩壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1+5。

(2)當氣壓罐低置，放置于消防水泵房時：

消防主泵啟泵壓力：P1=H+15；

穩壓泵啟泵壓力：Ps1=P+(7～10)；

穩壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1+5。

對于不需設置穩壓泵的系統，由屋頂水箱出水管上流量開關啟動主泵，不設壓力開關；或壓力開關作為備用啟泵信號，設定值為水箱最高水位下0.3m。

3.2 關于氣壓罐

除提高消防主泵啟動壓力值外，還應使氣壓罐儲存一定容積的有效調節水量，以滿足靜動態轉換過程中的壓力要求。在正常供電條件下，消防主泵大泵(N=55kW～75kW)的啟動時間為23s，小泵(N=15kW)不超過8s[4]。德國和英國的自動噴水規范也都規定消防主泵啟動后必須在30s內達到正常運轉。圖集《消防增壓穩壓設備選用與安裝》[5]總說明第七點要求，氣壓罐容積主要是存儲30s消防用水量。故建議氣壓罐有效調節容積為2支水槍和4個噴頭30s的用水量，即對消火栓噴淋合用系統不小于450L，單獨消火栓系統不小于300L，單獨噴淋系統不小于150L。

綜合穩壓泵啟泵、停泵壓力，消防主泵啟動壓力和氣壓罐有效調節容積等諸因素之間的共同作用、相輔相成，可有效解決消防系統靜動態轉換時最不利點處壓力不足的問題，避免了可能存在消防主泵無法自動啟動的風險，且采用Ps2=Ps1+5，使系統工作壓力增加不大，可有效降低管網工程造價。

4 結語

穩壓泵和氣壓罐在消防給水系統中均有著重要作用，不可或缺。在工程設計中，可通過提高消防主泵啟動壓力值，使得壓力開關相對提前動作，并使氣壓罐儲存2支水槍和4個噴頭30s的用水量，來保證靜動態轉換過程中最不利點處的壓力要求，以保證在火災初期快速、有效地撲滅。

[1] GB 50974-2014 消防給水及消火栓系統技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2014.

[2] GB 50974-2014 《消防給水及消火栓系統技術規范》實施指南[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[3] 15S909 《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[4] 賀傳政，賀冠男.消防增壓設施的是與非[J].給水排水，2010，36(2):22-26.

[5] 98S205 《防增壓穩壓設備選用與安裝》圖集[S].北京：中國計劃出版社，2009.

Discussion on design pressure of fire water supply make up pump

LIANQinghe

(Fantawild Design Institute (Xiamen) Co. Ltd.，Xiamen 361100)

By introducing the current standards and the provisions of the atlas of make up pump design pressure to analyze the problems which may exist in the transformation of static and dynamic, such as insufficient pressure at the worst point, Main fire pump cannot start automatically; High system pressure and project cost. And put forward the solution: by improving starting pressure of main fire pump, make relative action of pressure switch ahead of time, and make pneumatic tank to store two fire branch and four nozzle- 30s of water consumption, to ensure pressure that the static and dynamic conversion requires, and put out an early fire fast and effectively.

Make up pump; Pneumatic tank; Design pressure; Starting pressure

連清和(1988.7- )，男，助理工程師。

E-mail:812705930@qq.com

2017-02-15

TU991

A

1004-6135(2017)06-0124-03