消防水池設計淺談

趙洪濤

(上海利柏特工程技術有限公司，上海 201100)

消防水池是整個消防系統的消防水源，其主要功能有兩個，一是儲存消防用水功能，以滿足撲救火災的要求，二是用作水泵吸水功能，若是儲存有室外消防用水量，還需有消防車的取水口。消防水池在火災撲救期間起著至關重要的作用，直接關系到著火單體防火減災的效果。因此，正確、合理的設計消防水池，是每個相關設計人員應具備的素質，本文就消防水池在設計中常見的問題進行探討，以期能為消防水池的合理化設計提供一些淺見。

1 消防水池的有效容積

消防水池的容積包括有效容積和無效容積，總容積為有效容積與無效容積之和。無效容積主要指消防水池的超高部分、結構部分以及吸水井部分所占用的容積；有效容積為消防水池設計最高水位至最低有效水位之間的消防水的容積，是消防滅火必須保證的存水量。因此，在消防水池的設計中，一定要徹底搞清楚設計最高水位和最低有效水位，否則消防水池的有效容積便無法正確確定。

1.1 最低有效水位

當前，在實際的設計過程中，對于消防水池的最低有效水位存在以下兩種理解。其一，根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014第5.1.9條第5款“當消防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保證離心水泵吸水時，可采用軸流深井泵，并應采取濕式深坑的安裝方式安裝于消防水池等消防水源上”[1]，由此可以看出，當消防水池最低水位低于離心水泵出水管中心線時，就不能保證離心水泵吸水，此為離心水泵用作消防水泵的必要條件，因此，消防水池的最低有效水位應為離心水泵出水管中心線。當然，消防水池的最低有效水位還需要滿足消防水泵吸水口的淹沒深度，即吸水喇叭口在消防水池最低有效水位下的淹沒深度不小于600 mm，當采用旋流防止器時，淹沒深度不應小于200 mm，此淹沒深度可以通過調整消防水池吸水坑的深度來實現。

其二，根據國家標準圖集《消防專用水泵選用與安裝》04S204第12頁，消防水泵自灌式吸水對水池最低水位的要求中有了詳細的規定：1)對于臥式消防水泵，消防水池滿足自灌式啟動水泵的最低水位應高于泵殼頂部的放氣孔；2)對于填料密封立式消防水泵，消防水池滿足自灌式啟動水泵的最低水位宜高于水泵出水法蘭頂部放氣孔；3)對于機械密封立式消防水泵，消防水池滿足自灌式啟動水泵的最低水位宜高于泵體上部機械密封壓蓋端部放氣孔；這就要求消防水池的最低有效水位要淹沒消防水泵的放氣孔。實際上，消防水泵能否自灌吸水，關鍵是在于水泵吸水管路和水泵殼內是否可保持充水狀態。只要消防水泵在調試運行時能夠保證消防水池的最高水位始終高于消防水泵的放氣孔，消防泵就能夠正常的運行。即使發生火災后，由于某種原因需要啟動消防備用泵，且恰好消防水池的水位已下降到消防水泵的放氣孔以下，但此時泵殼內依舊充滿水，只要吸水喇叭口還淹沒在水中，在大氣壓的作用下，只要消防水池的水位低于吸水管中心線的高度差不超過當地的大氣壓，那么水泵吸水管路內依舊充滿水而保持自灌的狀態；且消防水泵在平時還需要定期的巡檢，能夠保證水泵吸水管路及泵殼內始終都充滿水。

由此可見，第二種理解提高了消防水池的最低有效水位，增加了水池的無效水深，造成了經濟上不必要的浪費，因此消防水池的最低有效水位應按第一種理解，即消防水池的最低有效水位應為離心水泵出水管中心線。

1.2 設計最高水位

消防水池的設計最高水位是保證消防水池有效容積的水位。在項目的實際消防用水量、最低有效水位(需根據消防水泵的實際尺寸確定)、消防水池的平面布置以及消防水池中結構柱帶來的無效容積問題確定之后，就可以反算出消防水池的設計最高水位，確定完設計最高水位后還要注意消防水池頂板上梁的高度、滿足進水管的位置要求等。

2 水位顯示及報警

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》第4.3.9條第2款，“消防水池應設置就地水位顯示裝置，并應在消防控制中心或值班室等地點設置顯示消防水池水位的裝置，同時應有最高和最低報警水位”，此條文為強制性條文。規范中要求消防水池設置的各種水位及報警是保證消防水池有效容積、及時補水、故障維修的重要舉措，但在實際的設計中，相關工程設計人員往往忽視了將此條件提給電信、儀表等相關專業，造成設計圖紙違反規范的強條。

2.1 水位顯示

消防水池的水位顯示包括就地水位顯示和消防控制中心水位顯示。水位顯示裝置即是液位計，其種類繁多，如磁翻板液位計、超聲波液位計、導波雷達液位計、投入式液位變送器等。水位在就地顯示很容易實現，但是在消防控制中心，傳統的消防控制盤無法進行水位顯示，因為消防控制盤只能接收開關量，無法接收液位顯示要求的模擬量，因此就需要儀表專業在消防控制室專門配置液位顯示的裝置。

2.2 水位報警

最高報警水位：設置最高報警水位的目的是當補水液位控制閥故障燈原因造成消防水池的水位不斷上升，達到最高報警水位時報警，提醒相關管理人員維護，避免水資源的浪費。最高報警水位位于設計最高水位和溢流水位之間，一般高于設計最高水位50 mm左右。

最低報警水位：設置最低報警水位的目的是當消防水池的水位低于最高水位時，水池達到最低報警水位報警，提醒相關管理人員去現場維護，是否是由于補水液位閥故障不能正常補水，還是由于消防水池的相關管道泄漏等，它是保證消防水池有效儲水容積的必要措施，最低報警水位一般是低于設計最高水位50～100 mm。當消防水泵啟動后，水位低于最低報警水位時報警應停止。

3 消防水池的配管

消防水池的匹配管主要包括進水管、出水管、溢流管、泄水管、回流管、通氣管、連通管及儀表預留管等，所有在消防水池液位以下，穿水池池壁時需根據國家標準圖集《防水套管》02S404設置防水套管。

進水管：其作用是向消防水池補水，管徑應根據消防水池的有效容積及補水時間確定，補水時間不宜大于48 h，但當消防水池的有效總容積大于2000 m3時，不應大于96 h，且其管徑不應小于100 mm。進水管管底應高出消防水池溢流水位2.5倍管徑，以防止污染生活給水系統。進水管上應設置浮球閥或液位控制閥，該閥一般不宜少于2套，一用一備，保證水池能正常補水。

出水管：其管徑不應小于消防水泵吸水管的管徑，其尺寸根據流量和流速來確定。當出水管管徑小于DN250時，流速宜為1.0 ～1.2 m/s，當管徑大于等于DN250時，流速宜為1.2～1.6 m/s。出水管一般用作水泵的吸水管，其穿越消防水池時，應采用柔性防水套管。

溢流管：溢流管管徑應按消防水池的最大入流量確定，管徑不應小于進水管管徑的2倍，且不應小于100 mm，溢流管上的喇叭口直徑不應小于溢流管管徑的1.5倍～2.5倍，溢流管出口應設置18目防蟲網，防止鼠類、雀類小動物進入水池，其排水應采用間接排水，不得排入生活飲用水池。溢流水位應高于最高報警水位約50 mm。

泄水管：泄水管的管徑是根據排空時間和受納設施的能力確定的。規范對泄水管的管徑沒有明確指出，一般泄水管的管徑可比進水管管徑小1級，但不應小于50 mm。泄水管徑的確定還可參照國標圖集《矩形鋼筋混凝土蓄水池》05S804，按1 h泄空水池內500 mm儲水深度來計算。泄水管設置在水池的最底部，當水池底和泵房地面同一標高時，泄水管管底宜高出地面150 mm作用，以便于安裝和操作泄水閥。泄水管應采用間接排水，其排水不得與排水系統直接連接。回流管：主要指消防泵檢驗和消防水池池水循環時，將水回流到消防水池的管道，回流管可取DN65，主要作用時保持消防水池的水質以及不浪費消防水而設置。

通氣管：消防水池的通氣管有彎管型和罩型兩種，其型號應根據消防水池的最大出水量確定，參見國家標準圖集《鋼制管件》02S403，通氣管之間的高差可為300～500 mm，這樣能保證水池內有一定的氣壓差，利于水池內的空氣流動，防止消防水池水質變差腐壞。當消防水池補水時通過通氣管排氣，消防水池出水時通過通氣管進氣，維持池內的氣壓平衡。通氣管出口也需要設置18目的防蟲網。

連通管：兩格或兩座消防水池之間應設置滿足最低有效水位的連通管，連通管的管徑能夠滿足消防給水設計流量的要求，管內流速按消防水池出水管的流速要求。連通管上應設置切斷閥。

其它配管：消防水池除上述配管外，還需要有儀表類的接口、蒸汽伴熱時需要有蒸汽配管接口等，這些管道的設計可根據具體需要設置。

4 取水口(井)設置

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014第4.3.7條，“儲存室外消防用水的消防水池或供消防車取水的消防水池應設置取水口(井)，且吸水高度不應大于6.0 m；與建筑物(水泵房除外)的距離不宜小于15 m”。由此看出，規范特別規定了消防水池取水口(井)的設計要求，設計時應予以重視。首先對于“吸水高度不應大于6.0 m”的理解，不能簡單的理解為6 m，若當地的大氣壓超過10 m水柱，消防車取水口的最大吸水高度可取6.0 m；若當地大氣壓小于10 m水柱(比如海拔高的地區)，那么消防車取水口的最大吸水高度需要經計算確定，可參見表1海拔高度與最大吸水高度的關系表。

表1 海拔高度與最大吸水高度的關系表

其次，雖然規范雖然對取水口的設置、吸水高度做了規定，但對吸水口(井)的具體形式沒有明確，具體做法由各地的工程具體確定，可以設計成室外消火栓、管牙接口、取水井等，在實際操作中，取水口(井)的做法可參照國家標準圖集《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示15S909[2]。

5 消防水池防凍措施

根據《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014第4.1.5條，“嚴寒、寒冷等冬季結冰地區的消防水池、水塔和高位消防水池等應采取防凍措施”。防凍措施有被動保溫法和主動保溫法兩種。其中，被動保溫法主要指采用物理保溫材料，通過絕熱保溫計算并按照相關標準圖集進行施工；主動保溫法是在有采暖條件的建筑物內，保證冬季水箱間的環境溫度不低于4℃，或者將消防水池的最高水位線設置在冰凍層之下(嚴寒地區)、或者在無采暖條件時，對消防水池采用自動溫度控制系統(如采用電伴熱、蒸汽伴熱等)確保水池內消防水不結

冰。采用哪種防凍措施可根據項目的實際情況具體分析。

6 結語

上述為筆者在設計過程中對消防水池常見問題的分析及相關的體會。消防水池是消防系統中重要的組成部分，其設計的合理與否直接影響到工程的造價及消防用水的安全性，應引起相關工程設計人員的重視及思考。