穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)及改進措施

[摘? 要]：文章簡述穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的定義、特點、應用需求。通過一個工程設計實例具體應用分析，建議通過采用在穩(wěn)壓設施供水總管上增設流量開關聯(lián)鎖啟動消防泵、增加系統(tǒng)運行監(jiān)視設施與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通接口、根據(jù)系統(tǒng)實際運行測得的泄漏流量修正流量開關啟動消防泵設定流量值等改進措施，提高穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災的能力。

[關鍵詞]：穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng); 穩(wěn)壓設施; 穩(wěn)壓泵; 流量開關; 泄漏流量

TU998.13B

2021年5月國家發(fā)布的《關于加強縣城綠色低碳建設的意見》中第二（三）條要求“限制縣城民用建筑高度。縣城民用建筑高度要與消防救援能力相匹配。縣城新建住宅以6層為主”，明確了我國縣城未來住宅類建筑高度、消防設防等方面的發(fā)展原則，也對相應工業(yè)、民用、市政等建設工程的消防給水系統(tǒng)設計、施工、驗收、維護管理工作提出了新的要求。

在已建、新建的項目中有很多項目位于專業(yè)消防救援能力較為薄弱的區(qū)位，消防設計時更應強調(diào)提升項目配置的消防給水系統(tǒng)應對初期火災的能力。在現(xiàn)有消防技術條件下，消防給水系統(tǒng)中末端水滅火設施有：消火栓系統(tǒng)的消防軟管卷盤、輕便水龍，自噴系統(tǒng)的快速反應噴頭等可用于提升系統(tǒng)應對初期火災能力;但作為最常用的臨時高壓消防給水系統(tǒng)中重要的組成部分——消防供水設施（消防水泵、屋頂高位消防水箱等）要提升性能更好應對初期火災，確有較多困難：消防水泵平時停機，不能滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求;屋頂高位消防水箱受各種條件限制，設置高度有限，很難滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求;屋頂高位消防水箱與局部穩(wěn)壓設施協(xié)同工作的系統(tǒng)雖能滿足系統(tǒng)最不利點消防水壓要求，但其穩(wěn)壓機組遠離消防泵，一般不考慮由該設施啟動消防泵，仍存在應對初期火災時消防流量不足、消防泵啟動不及時的問題，進而影響系統(tǒng)在控制、撲滅火災發(fā)生后最為重要的火災初期有效發(fā)揮其控火、滅火能力。工程界把為提高系統(tǒng)應對初期火災的能力，在臨時高壓消防給水系統(tǒng)基礎上增設穩(wěn)壓設施并能聯(lián)鎖啟動消防泵的改進型臨時高壓消防給水系統(tǒng)稱為穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)比臨時高壓消防給水系統(tǒng)和低壓消防給水系統(tǒng)能更好應對初期火災。

1 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)

根據(jù)上海市發(fā)布的DG J08-94-2007《民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程》（以下簡稱《民規(guī)》）的規(guī)定[1]，以及GB 50160-2008（2018年版）《石油化工企業(yè)設計防火標準》（以下簡稱《化規(guī)》）的規(guī)定[2]可知，穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的主要特征為：平時消防給水管網(wǎng)中滿足滅火要求的最不利點水壓由穩(wěn)壓設施提供，滅火時自動啟動消防泵以滿足最不利點水壓和流量達到滅火要求。

穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)在我國的應用從20世紀70年代初的石油化工、化纖行業(yè)廠區(qū)設置由發(fā)達國家引進的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)開始，已有近50年的成功運行經(jīng)驗，特別是上海市發(fā)布的《民規(guī)》實施后在民用建筑消防給水系統(tǒng)中的大量成功應用與經(jīng)驗總結，極大地推動了該系統(tǒng)在全國民用建筑消防給水系統(tǒng)中的應用與發(fā)展。穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)與其他形式消防給水系統(tǒng)相比較，特點有：

（1）系統(tǒng)平時管網(wǎng)充水、管網(wǎng)水壓能滿足系統(tǒng)中最不利點水滅火設施的水壓要求，可提供滿足初期火災滅火的水壓和部分流量要求。

（2）穩(wěn)壓設施聯(lián)鎖啟動消防泵，系統(tǒng)能及時向管網(wǎng)供水，盡快將火災在初期階段撲滅或有效控制。

（3）系統(tǒng)消防泵、穩(wěn)壓設施等設備的能源供給高可靠性。根據(jù)消防系統(tǒng)保護項目相應消防要求，系統(tǒng)能源供給可分別選用雙電源、雙回路供電、自備柴油發(fā)動機組、柴油機驅(qū)動水泵等措施保證系統(tǒng)能源的可靠供給。

（4）系統(tǒng)各設施、設備及管網(wǎng)的耐壓、密封性能須滿足較高要求。由于系統(tǒng)平時需保證管網(wǎng)充水且保持一定壓力，對系統(tǒng)中設施、設備、管材、接口、管道基礎形式等的設計、施工、維護管理均有較高要求以保證系統(tǒng)管網(wǎng)的供水安全。

（5）系統(tǒng)的消防泵及穩(wěn)壓設施應集中布置，便于維護管理。系統(tǒng)平時處于準工作狀態(tài)，能及時自動投入消防泵運行，并能及時發(fā)現(xiàn)故障，因此需制定嚴格維護保養(yǎng)值班制度，上崗人員需經(jīng)專業(yè)培訓并在消防控制中心全天值守。

（6）系統(tǒng)中其他設施、設備的簡化設置。根據(jù)GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（以下簡稱《消規(guī)》）6.1.9.2條規(guī)定[3]、《民規(guī)》6.5.2.4條規(guī)定[4]可取消設置高位消防水箱。《民規(guī)》6.1.4條規(guī)定[5]可不設置水泵接合器。設置該系統(tǒng)可取消設置消防水箱等設施的特點比較適合應用于前述老舊多層建筑住宅小區(qū)、工業(yè)園區(qū)、有風貌控制要求的古鎮(zhèn)（村）等需提升消防設防標準的改造、擴建工程。

2 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設施的設置

某古鎮(zhèn)文化遺址保護工程項目位于我國南方某遠離城鎮(zhèn)的鄉(xiāng)村，項目欲通過借鑒發(fā)達國家運用生態(tài)系統(tǒng)與古鎮(zhèn)適應氣候變化的成功經(jīng)驗，構建一個基于高質(zhì)量生態(tài)環(huán)境和豐富文化遺址的旅游目的地。古鎮(zhèn)現(xiàn)狀基礎設施落后，無消防系統(tǒng)，作為磚木結構的古建筑群，耐火等級三級，現(xiàn)仍居住大量居民，日常用火頻繁，極易發(fā)生火災，火災負荷較大。項目消防設施提升工程主要為增設消防水池、消防泵、穩(wěn)壓設施的室外、室內(nèi)穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)。在古鎮(zhèn)干道下設置DN200 mm消防環(huán)管及相應室外消火栓、消防設計流量為35 L/S（室外消防設計流量15 L/S、室內(nèi)消防設計流量20 L/S）、消防水池1座（有效儲存252 m3消防用水）、消防泵房內(nèi)設置消防泵2臺（一用一備、設計流量35 L/S、揚程40 m）、穩(wěn)壓設施1套、柴油發(fā)電機組1套（備用動力）。因古鎮(zhèn)風貌保護要求不再設置屋頂消防水箱。消防水池最低有效水位與系統(tǒng)最不利點處（見龍祠內(nèi)設置的室內(nèi)消火栓）消火栓口高差H1=5.3 m，無系統(tǒng)泄漏量數(shù)據(jù)。

穩(wěn)壓設施設計配置：隔膜式氣壓罐初充壓力Po=0.24 MPa，穩(wěn)壓泵啟動壓力Ps1=Po·1.05=0.252 MPa， 穩(wěn)壓泵停泵壓力Ps2=Ps1/0.85=0.296 MPa，選用XW（L）-II-1.0-30-ADL成套設備（Po=0.24 MPa，Ps1=0.27 MPa，Ps2=0.32 MPa，配套穩(wěn)壓泵（流量1 L/S、揚程30 m）），氣壓罐調(diào)節(jié)水容積150 L，消防泵由消防泵出水干管上設置的壓力開關（壓力開關啟動消防泵壓力設定值P=0.20 MPa）、在穩(wěn)壓設施供水總管上增設流量開關（流量開關啟動消防泵流量設定值Q=1.2 L/S）雙連鎖啟動。

根據(jù)上述穩(wěn)壓設施選型復核計算系統(tǒng)最不利點處火災初期啟動消火栓箱增設的消防軟管卷盤Φ9水槍時壓力、流量情況：

穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)最低壓力時最不利點處Φ9水槍出水流量Q1=B（Ps1-H1）= 0.079（27-5.3）=1.31 L/S[6]， 系統(tǒng)壓力達壓力開關啟動消防泵壓力設定值時最不利點處Φ9水槍出水流量Q2= B（P-H1）= 0.079（20-5.3）=1.08 L/S。由系統(tǒng)流量開關啟動消防泵流量設定值Q=1.2 L/S小于Q1、大于Q2可知，在系統(tǒng)最不利點處啟動消防軟管卷盤Φ9水槍出水時流量開關能動作連鎖啟動消防泵，如流量開關故障、系統(tǒng)壓力繼續(xù)下降至壓力開關啟動消防泵壓力設定值P（0.20 MPa）時，壓力開關動作連鎖啟動消防泵。同理，如系統(tǒng)最不利點處火災初期啟動消火栓箱配置的Φ19水槍出水時因其水槍出流量更大，系統(tǒng)流量值、壓力值均會更快觸發(fā)在穩(wěn)壓設施供水總管上設置的流量開關動作、在消防泵出水干管上設置的壓力開關動作，連鎖啟動消防泵。

由以上分析可知，在穩(wěn)壓設施供水總管上增設流量開關連鎖啟動消防泵，切實提高了系統(tǒng)應對火災初期及時啟動消防泵的成功率。

3 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)改進建議

基于穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)比臨時高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災更為迅速、提高了控火效率，在火災危險性大的石化、核電等行業(yè)都得到廣泛應用并反饋良好。該系統(tǒng)雖在《民規(guī)》、《化規(guī)》中已有明確的定義，但在《消規(guī)》中只有關于穩(wěn)壓泵的相關定義，沒有穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的明確定義與闡釋，這無疑對該系統(tǒng)的推廣應用產(chǎn)生了一定的影響。為推動穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的推廣、應用，強化系統(tǒng)應對初期火災的能力，提出以下改進建議。

（1）系統(tǒng)保留穩(wěn)壓設施壓力開關聯(lián)鎖啟動消防泵的方式，另在穩(wěn)壓設施供水總管上增設流量開關聯(lián)鎖啟動消防泵，以消除因穩(wěn)壓設施在火災初期工作時輸出流量可能滿足現(xiàn)場需求，系統(tǒng)壓力下降緩慢使壓力開關延誤啟動消防泵的隱患。系統(tǒng)由壓力開關、流量開關雙控啟動消防泵增加了系統(tǒng)啟動消防泵的可靠性。為便于系統(tǒng)調(diào)試、維護管理，消防泵與穩(wěn)壓設施及壓力開關、流量開關應集中布置在同一泵房內(nèi)。系統(tǒng)安裝調(diào)試時，根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)場實際測得的準工作狀態(tài)時的泄漏流量來調(diào)整穩(wěn)壓設施供水總管上的流量開關啟動消防泵設定流量值，提高系統(tǒng)正常運行的可靠性。

（2）增加系統(tǒng)運行監(jiān)控與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的接口功能以提高監(jiān)控系統(tǒng)信息化水平，提升全程監(jiān)控系統(tǒng)運行的能力，及時發(fā)現(xiàn)、處理系統(tǒng)故障。確保系統(tǒng)隨時保持臨戰(zhàn)狀態(tài)運行。

建筑論壇與建筑設計鄧東耀： 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)及改進措施

（3）在環(huán)保要求高的區(qū)域，備用動力試用新能源驅(qū)動系統(tǒng)。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進，傳統(tǒng)內(nèi)燃機驅(qū)動的備用發(fā)電機組、柴油機驅(qū)動水泵都需采用新能源的機組替換。

4 結束語

穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)是一種在我國已成功使用多年的自動消防給水系統(tǒng)。因其具有能滿足系統(tǒng)最不利點水消防滅火設施的水壓要求、部分滿足流量要求的特點，可采取適當優(yōu)化措施強化其迅速控制、撲滅初期火災的能力。建議通過采用在穩(wěn)壓設施供水總管上增設流量開關聯(lián)鎖啟動消防泵、增加系統(tǒng)運行監(jiān)視設施與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通接口、根據(jù)系統(tǒng)實際運行測得的泄漏流量修正流量開關啟動消防泵設定流量值、強化系統(tǒng)使用信息搜集與應用研究以及規(guī)范編制等改進措施，切實提高穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)應對初期火災的快速響應能力。

加強對已使用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)成功運行經(jīng)驗與失敗案例的信息搜集、分析、研究、改進工作，盡快在《消規(guī)》等水滅火系統(tǒng)規(guī)范表述中把穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)單列，以便更好地推廣、正確使用該系統(tǒng)。由于穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)通常作為臨時高壓消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化升級，出于對我國過去消防給水系統(tǒng)的維護管理水平、供水可靠性、能源供應等現(xiàn)實困難考慮，各地建設、消防主管部門、各建設責任方仍有把穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)歸為臨時高壓消防給水系統(tǒng)來管理、設計、施工、維護的情況發(fā)生，沒有充分發(fā)揮出穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的比較優(yōu)勢，更有可能因忽視保證該系統(tǒng)正常運作的相關特點進而造成不必要的消防風險和損失。

參考文獻

[1] 民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程： DGJ08-94-2007[S].

[2] 石油化工企業(yè)設計防火標準： GB50160-2008（2018年版）[S].

[3] 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范： GB 50974-2014[S].

[4] 民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程： DGJ08-94-2007[S].

[5] 民用建筑水滅火系統(tǒng)設計規(guī)程： DGJ08-94-2007[S].

[6] 趙鋰. 建筑給水排水設計手冊.第二版.[M].北京：中國建筑工程出版社，2008：514.