淺談消防水泵房及屋頂消防水箱給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

徐凱輝

前言

隨著相關(guān)防火規(guī)范的不斷完善和進(jìn)步，消防系統(tǒng)儼然成了建筑物內(nèi)部最常規(guī)的設(shè)計(jì)單元。對(duì)于每個(gè)消防系統(tǒng)來說，其設(shè)計(jì)是否合理、運(yùn)行是否良好、反應(yīng)是否靈敏、維護(hù)管理是否到位都將直接關(guān)系到人民的生命及財(cái)產(chǎn)的安全。而消防水泵房作為整個(gè)消防系統(tǒng)的總核心，其設(shè)計(jì)的合理性還關(guān)系到工程造價(jià)，泵房?jī)?nèi)設(shè)備布置間距過大將會(huì)造成泵房面積增大，增加不必要的浪費(fèi)；設(shè)備布置間距過密，又會(huì)帶來安裝和檢修維護(hù)方面的困擾。因此根據(jù)工程性質(zhì)合理選用消防泵、按照規(guī)范要求合理布置設(shè)備間距，是作為設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)消防水泵房時(shí)應(yīng)該重視的環(huán)節(jié)。同樣，屋頂消防水箱的合理設(shè)計(jì)，對(duì)于增加消防系統(tǒng)的安全性也起到關(guān)鍵性的保障功能。因此，作為設(shè)計(jì)人員來說，設(shè)計(jì)消防水泵房及屋頂消防水箱時(shí)，除了要求對(duì)規(guī)范熟練以外，還要求對(duì)設(shè)備的種類、材質(zhì)、型號(hào)、性能、組裝、測(cè)試等均有充分的了解。

1 消防泵分類和選用

通常情況下，民用建筑采用的普通消防泵有：?jiǎn)渭?jí)單吸臥式離心泵、單級(jí)單吸立式離心泵、多級(jí)單吸臥式離心泵、多級(jí)單吸立式離心泵等。臥式多級(jí)泵出水口可以水平或豎直向上，立式多級(jí)泵出水口相對(duì)吸入口可以成 0°、90°、180°、270°4 個(gè)方向。消防水泵房?jī)?nèi)多為陰冷潮濕的環(huán)境，消防水泵材質(zhì)應(yīng)選用防腐性能好的，水泵外殼宜為球墨鑄鐵，葉輪宜為青銅或不銹鋼。

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）5.1.6條第4款規(guī)定，消防泵流量揚(yáng)程性能曲線應(yīng)為無駝峰、無拐點(diǎn)的平滑曲線：零流量時(shí)的壓力不應(yīng)大于設(shè)計(jì)壓力的140%，且宜大于設(shè)計(jì)壓力的120%；當(dāng)消防水泵出流量為設(shè)計(jì)流量的150%時(shí)，消防水泵的出口壓力不應(yīng)低于設(shè)計(jì)壓力的65%；消防水泵所配驅(qū)動(dòng)器的功率應(yīng)滿足水泵曲線上任何一點(diǎn)運(yùn)行所需的功率要求[1]。關(guān)于此條規(guī)范要求可以理解為避免水泵運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)喘振水錘等現(xiàn)象造成水泵損壞。零流量的壓力不應(yīng)大于設(shè)計(jì)壓力的140%是為了防止系統(tǒng)在小流量運(yùn)行時(shí)壓力過高，造成系統(tǒng)管網(wǎng)投資過大或系統(tǒng)超壓過大；零流量的壓力不宜小于設(shè)計(jì)壓力的120%是因?yàn)槿绻浪眯阅芮€沒有一定的坡度，實(shí)現(xiàn)壓力和水力控制有一定難度，因此規(guī)定了消防水泵零流量時(shí)壓力的上限和下限。而切線泵的性能曲線較平，往往不能滿足上述要求，故消防工程中不建議采用切線消防泵。

2 消防泵進(jìn)出水管及附件

消防泵進(jìn)水管與吸水管或消防水池出水管連接。消防泵進(jìn)水管流速宜為1.0～1.6m/s，進(jìn)水管道流速與管徑大小關(guān)系詳見表1。從水泵進(jìn)水管口到吸水喇叭管上順序設(shè)置偏心大小頭、軟接頭、管道過濾器、明桿閘閥或帶自鎖裝置的蝶閥，當(dāng)設(shè)置暗桿閥門時(shí)應(yīng)設(shè)有開啟刻度和標(biāo)志；當(dāng)管徑超過DN300時(shí)，宜設(shè)置電動(dòng)閘閥。消防水泵吸水管可設(shè)置管道過濾器，管道過濾器的過水面積應(yīng)大于管道過水面積的4倍，且孔徑不宜小于3mm。

消防泵進(jìn)出口應(yīng)分別設(shè)有壓力真空表和壓力表等檢測(cè)儀表，連接在水泵進(jìn)出口法蘭取壓口上，可由水泵廠家配套提供。壓力儀表表盤直徑不應(yīng)小于100mm，連接壓力儀表的管道直徑不小于6mm，并設(shè)置表彎和關(guān)斷閥門。壓力儀表的精度可根據(jù)實(shí)際需要配套使用。

消防泵出水管流速宜為1.5～2.5m/s，出水管道流速與管徑大小關(guān)系詳見表1。消防泵出口依次連接同心大小頭、軟接頭、防水錘止回閥、試水三通、明桿閘閥或帶自鎖裝置的蝶閥，當(dāng)設(shè)置暗桿閥門時(shí)應(yīng)設(shè)有開啟刻度和標(biāo)志；當(dāng)管徑超過DN300時(shí)，宜設(shè)置電動(dòng)閘閥。同一系統(tǒng)的各臺(tái)消防泵出水管應(yīng)分別與消防環(huán)網(wǎng)的不同管網(wǎng)連接，即在環(huán)網(wǎng)上設(shè)置閥門將環(huán)網(wǎng)分段，當(dāng)管網(wǎng)檢修時(shí)，仍可使用部分消防泵。

表1 水泵進(jìn)出水管流速與管徑大小關(guān)系表

按照規(guī)范，消防泵出水干管設(shè)置壓力開關(guān)可啟動(dòng)消防泵。壓力開關(guān)建議每臺(tái)泵設(shè)置一個(gè)，設(shè)于水泵出口止回閥之后。

消防泵供水高度超過24m時(shí)，應(yīng)設(shè)置水錘消除器。如消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水系滅火系統(tǒng)合用氣壓罐，在氣壓罐通往2個(gè)系統(tǒng)的出水管上設(shè)有止回閥，消防水泵的水不能進(jìn)入氣壓水罐，仍需要在消防泵出口設(shè)置水錘消除器。水錘消除器按水泵出水管管徑選型，應(yīng)盡可能靠近水泵出口止回閥后安裝，并在入口處設(shè)置檢修閘閥。

3 消防水泵房輔助設(shè)備

消防水泵房的輔助設(shè)備包括：流量檢測(cè)裝置、消防排水設(shè)備、起重設(shè)備、通風(fēng)設(shè)施、配電設(shè)施等。

每組消防系統(tǒng)分別設(shè)置一套獨(dú)立的流量和壓力檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)每臺(tái)消防泵流量和壓力，同時(shí)也可兼顧檢測(cè)設(shè)置在泵房?jī)?nèi)的報(bào)警閥流量。流量檢測(cè)裝置采用流量計(jì)，流量計(jì)有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、差壓孔板式流量計(jì)等。電磁流量計(jì)和渦輪流量計(jì)可以達(dá)到0.4級(jí)的精度，因此消防系統(tǒng)流量測(cè)試可以采用一體式電磁流量計(jì)或渦輪流量計(jì)[2]。流量計(jì)最大量程的75%應(yīng)大于最大一臺(tái)消防水泵設(shè)計(jì)流量的175%。壓力檢測(cè)裝置的計(jì)量精度應(yīng)為0.5級(jí)，其最大量程的75%應(yīng)大于最大一臺(tái)消防水泵設(shè)計(jì)壓力的165%。流量計(jì)排水接入消防水池，出水口應(yīng)向下。出水口位于最高水面上時(shí)，在流量計(jì)后可不設(shè)檢修閘閥，否則應(yīng)設(shè)檢修閘閥。每臺(tái)消防水泵出水管上應(yīng)設(shè)置DN65的試水管，并應(yīng)采取排水措施。

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）第8.1.8條：“消防水泵房和消防控制室應(yīng)采取防水淹措施[3]。”此條為強(qiáng)制性條文，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以特別重視。在實(shí)際火災(zāi)中，有不少消防水泵房和消防控制室因被淹或進(jìn)水而無法使用，嚴(yán)重影響消防設(shè)施的滅火、控火效果，影響滅火救援行動(dòng)。為防止消防水泵房水淹，要合理確定這些房間的布置樓層和位置。通常在消防水泵房?jī)?nèi)靠近消防池壁處設(shè)置主排水溝，用于承擔(dān)消防水池溢流排水及收集泵房?jī)?nèi)地面排水。若消防泵房設(shè)于地下室或泵房地面低于室外地面時(shí)，需設(shè)置集水坑并在集水坑內(nèi)設(shè)潛水泵將坑內(nèi)水抽排至室外。同時(shí)在房門口設(shè)置門檻阻擋外水進(jìn)入也是一項(xiàng)有效措施。

消防水泵房應(yīng)根據(jù)水泵質(zhì)量及機(jī)組布置形式設(shè)置合適的起重設(shè)備[4]。一般建筑內(nèi)消防水泵質(zhì)量不超過3T，通常采用固定吊鉤、移動(dòng)吊架或手動(dòng)起重設(shè)備。嚴(yán)寒地區(qū)消防水泵房采暖溫度不低于10℃，無人值守時(shí)不應(yīng)低于5℃。消防水泵房應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)施和配電設(shè)施，或設(shè)置專用消防水泵控制室。

4 消防水泵房平面布置

消防水泵房平面布置時(shí)應(yīng)主要圍繞消防泵的臺(tái)數(shù)進(jìn)行布置，力求進(jìn)出水管道最短（尤其是進(jìn)水管），排列整齊，方便日常巡視、檢測(cè)及維護(hù)檢修，并盡可能減小占地面積，充分利用泵房面積，不要造成無謂的浪費(fèi)，增加建設(shè)成本。

水泵機(jī)組之間間距一般從最下面的基礎(chǔ)算起，側(cè)面有管道時(shí)，一般應(yīng)從管道側(cè)面算起。水泵機(jī)組間距要求見表2。

表2 水泵機(jī)組布置間距要求

水泵機(jī)組考慮就地檢修時(shí)，機(jī)組之間的間距應(yīng)不小于機(jī)組的寬度+0.5m。考慮集中檢修時(shí)應(yīng)預(yù)留集中檢修場(chǎng)地。檢修場(chǎng)地的大小應(yīng)按照不小于機(jī)組大小再加上周邊均有不小于0.7m的通道確定。檢修場(chǎng)地的位置應(yīng)考慮起重設(shè)備能夠到達(dá)。

水泵房?jī)?nèi)還需考慮控制柜的位置。控制柜的大小根據(jù)控制的水泵多少確定，通常是控制1～2組消防泵。2組消防泵可以是不同消防系統(tǒng)的1～2臺(tái)消防水泵。控制柜前通道寬度不宜小于1.5m，控制柜上方不宜有水管通過，否則應(yīng)采取措施防止水滴到控制柜上。圖1為某六層辦公樓地下室消防水泵房平面布置示意圖。

圖1 某地下室消防水泵房平面布置示意圖

5 屋頂消防水箱

屋頂消防水箱的主要作用是供給建筑物初期火災(zāi)時(shí)的消防用水水量，并保證相應(yīng)的水壓要求。水箱壓力的高低對(duì)于撲救建筑物頂層或附近幾層的火災(zāi)關(guān)系也很大，壓力低可能出不了水或達(dá)不到要求的充實(shí)水柱，也不能啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)報(bào)警閥壓力開關(guān)，影響滅火效率，為此，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）5.2.2條規(guī)定，高位消防水箱的設(shè)置位置應(yīng)高于其所服務(wù)的水滅火設(shè)施，且最低有效水位應(yīng)滿足水滅火設(shè)施最不利點(diǎn)處的靜水壓力。當(dāng)不能滿足上述要求時(shí)，還需配套設(shè)置增壓穩(wěn)壓設(shè)備。

屋頂消防水箱跟消防水泵房一樣，應(yīng)有防凍隔熱、隔震隔音、通風(fēng)良好、配電齊全等相應(yīng)配套設(shè)施。由于屋頂消防水箱一般至于建筑物最高位置，水箱與水箱基礎(chǔ)、水箱基礎(chǔ)與屋面結(jié)構(gòu)均應(yīng)牢固連接，同時(shí)水箱的人孔以及進(jìn)出水管的閥門等應(yīng)采取鎖具或閥門箱等保護(hù)措施。

6 結(jié)語

消防水泵房和屋頂消防水箱是每個(gè)工程消防供水的總樞紐及心臟，設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)滿足上述要求外，還要兼顧消防水池（水箱）、消防取水口、設(shè)計(jì)水位等的具體情況，對(duì)于不同高度要求的水位設(shè)計(jì)應(yīng)能就地顯示并能顯示與有專人監(jiān)控的消防控制室或值班室；確保消防水泵房設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，消防系統(tǒng)工作可靠，運(yùn)行安全，日常維修、維護(hù)和管理方便；保證屋頂消防水箱對(duì)于撲滅建筑初期火災(zāi)能夠發(fā)揮最有效的作用。

[1]《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）.

[2]中國(guó)市政華北設(shè)計(jì)研究院.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第12冊(cè)器材與裝置）.第2版，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）.

[4]中國(guó)市政西北設(shè)計(jì)研究院.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第11冊(cè)常用設(shè)備）.第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.