消防給水系統中閥門和管網設置對系統安全可靠性的影響

曾勤，謝畔，韋峰，龔金豪

（1中機中聯工程有限公司，重慶 400039；2南寧市建筑規劃設計集團有限公司，廣西南寧 530002）

0 引言

消防給水工程是由消防水源、供水設備、管道系統、滅火設施以及配電和控制系統等組成的系統工程。消防給水工程建設中，普遍重視消防水源、供水設備和滅火設施等消防主要子項工程，設計、施工、驗收環節一般能認真執行消防規范強制性條文，但也存在對消防規范中的一般性條文不夠重視，忽略消防給水系統材料及產品質量、施工、維護等對消防給水系統整體安全可靠性的影響等問題。近30年來，我國建設規模不斷擴大，絕大多數消防給水工程按照現行規范設計和實施，但仍然經常出現火災時無水滅火的悲劇。對這些火場救援案例進行調查就會發現，火場無水的主要原因很簡單：已經竣工驗收幾年的建筑消防給水系統因管網漏水量較大，系統誤報警導致物業使消防給水泵控制開關平時處于手動狀態，甚至存在因管網漏水維護困難，物業無法承擔巨額管網漏水費而使消防給水系統處于干式工況；消防給水管道布置不合理、閥門設置方式或位置錯誤、管道系統設置不便于施工維護都可能造成消防給水系統局部或整體失效。若設計階段能從消防給水系統的整體安全可靠性出發，結合閥門等的耐久性、管道系統施工質量、系統維護管理水平等設計消防給水管道系統，就可最大限度確保消防給水管道系統始終處于準工作狀態。本文以幾個典型問題為例，闡述消防給水管道系統的常見錯誤，其中部分錯誤做法雖然沒有違反規范強制性條文，但同樣會造成消防給水系統局部癱瘓。基于此，對這些問題提出相應的解決措施。

1 消防給水管道系統中的超壓泄壓閥風險及措施

一般建筑工程消防給水系統的供水泵采用電動機供水泵，設計中任意設置超壓泄壓閥，并將超壓泄壓閥設置在供水環網上，存在嚴重的安全隱患。超壓泄壓閥是消防給水系統中故障率較高、可靠性較低的部件，工程項目中常出現超壓泄壓閥泄壓后關閉不嚴或無法正常關閉的情況，有的火災救援案例因超壓泄壓閥無法關閉造成消防水泵、水泵接合器均無法向室內消防給水系統供水而癱瘓。

一直以來，行業人員普遍擔心臨時高壓消防給水系統會因供水泵揚程過高等原因出現超壓現象損壞管道系統，因而設置了超壓泄壓閥，而《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014，以下簡稱“水消規”）也并未限制消防給水系統中使用超壓泄壓閥。但是，當消防給水系統的供水泵采用電動機供水泵時，按照“水消規”對消防給水系統工作壓力要求選擇管材及閥門，消防給水系統不會出現超過管道和閥門承壓能力的工況。“水消規”規定，消防給水系統中采用的設備、器材、管材管件、閥門和配件等系統組件的產品工作壓力等級應大于消防給水系統的工作壓力，采用高位消防水箱穩壓的臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力為消防水泵零流量時的壓力與水泵吸水口最大靜水壓力之和，采用穩壓泵穩壓的臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力為消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓之和與穩壓泵維持系統壓力時兩者中的較大值。電動消防水泵零流量的壓力是該水泵的最大揚程，因此，消防給水管網及管網上閥門、附件等的產品壓力大于消防給水系統任何工況時的壓力，不需設置超壓泄壓閥。

消防給水系統的供水泵采用柴油機供水泵時，柴油機超速會造成供水泵揚程大于系統工作壓力的工況，因此柴油機消防水泵給水系統應設置超壓泄壓閥。但泄壓閥不應設置在供水干管上，若泄壓閥設置在供水干管上，一旦泄壓閥打開則無法自動關閉，消防給水管道系統將整體失效，不能正常供水。若消防給水系統管道、閥門等產品可能無法承受供水泵最大壓力確需設置泄壓閥時，泄壓閥應當設置在泵出口端與止回閥之間，其打開壓力應高出系統工作壓力0.2MPa。泄壓閥設置在泵出口端與止回閥之間時，在止回閥的上游，應把消防給水管道系統與泄壓閥隔絕開，即使一組泄壓閥出現無法關閉造成該臺消防供水泵無法正常向管道系統供水，也仍可通過備用消防泵或水泵接合器向管道系統供水。同時泄壓閥放出流水的壓力一般較大，排入水池后，高速水流可能會把空氣泡卷帶到吸水口附近，因此泄壓閥管路的排水末端應自由出流，排水末端應盡量遠離消防泵吸水口[1]。

在消防給水系統采用減壓閥分區時，考慮減壓閥失效會造成低區系統超壓，也有在減壓閥下游設置超壓泄壓閥的情況，這同樣存在安全隱患。減壓閥是消防給水系統中的重要設施，其可靠性將影響系統的正常運行，因其密封又可能存在慢滲水，時間一長可能造成閥前后壓力接近，為此應定期試驗[1]。若考慮減壓閥失效而在減壓閥后設置安全泄壓閥，也應考慮安全閥失效，可在安全閥上游采用電動閥能緊急關閉的技術措施，以確保系統整體安全可靠；設計時也可采用高、低區分別設置消防供水泵，避免使用減壓閥。

2 室內消火栓環網設置不合理風險及措施

多層商業等建筑物每層功能布局不一樣，室內消火栓布置時各層室內消火栓水平間距相差較大，不便于設置室內消火栓豎管連接室內消火栓，因此常在設計時采用室內消火栓系統每層設置水平環網，各消火栓從水平環網接出，如圖1a）所示。

圖1 室內消火栓系統

室內消火栓每層設置水平環網，各消火栓從水平環網接出，不符合《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB 50974—2014）第

8.1.6 條第1款的相關原則[2]。如果只設水平環網，在環管上間隔幾個消火栓設置1個檢修閥門，管網檢修期間關閉相應閥門，一旦發生火災，部分區域將無消火栓保護。因此，室內消火栓系統宜采用豎向環網布置方式，各層消火栓應盡量與豎管連接，如圖1b）所示。若采用水平環網連接室內消火栓，管網及閥門設置應考慮檢修室內消火栓關閉閥門時，至少有一股室內消火栓充實水柱到達室內任意一點（圖2）。

圖2 室內消火栓平面圖

3 自動噴水滅火系統管網布置方式問題及措施

自動噴水滅火系統管網布置時，設計僅考慮管網供水時的水力條件是否合理，能否滿足規范規定的配水管兩側每根配水支管控制的標準流量灑水噴頭數量，沒有考慮施工安裝階段管網系統沖洗后是否能排空。《自動噴水滅火系統施工及驗收規范》6.4.6條要求管網沖洗結束后，應將管網內的水排除干凈[3]。《自動噴水滅火系統設計規范》8.0.13條規定水平設置的管道宜有坡度，并應坡向泄水閥，充水管道的坡度不宜小于2‰，準工作狀態不充水管道的坡度不宜小于4‰[4]。山地城市建筑工程場地高差較大時，地下車庫頂板會有較大的坡度，類似于坡度較大的斜屋面，水平配水管道一般貼車庫梁底吊裝，若管網布置時，沒有考慮是否便于管網放空，即使平面圖中看似水平管道，實際也是和水平面之間有較大斜度的管道。雖然在施工圖設計說明中，要求管網安裝應坡向泄水閥，但施工時該“水平”管道根本無可能坡向泄水閥，施工安裝時管道中的渣滓等在系統試壓、沖洗后，因部分“水平”管道不能排空，會造成管道和噴頭堵塞，如圖3a）所示。

為便于施工安裝階段管網系統沖洗后能順利排空，管網設計布置時應調整配水支管方向，使其與車庫坡向垂直，便于安裝時配水支管坡向配水管、配水干管，如圖3b）所示。

圖3 自動噴水平面圖

4 末端試水裝置遠離最不利噴頭對日常監測的影響

《自動噴水滅火系統設計規范》6.5.1條規定，每個報警閥組控制的最不利點灑水噴頭處應設末端試水裝置，其他防火分區、樓層均應設直徑為25mm的試水閥[4]，這是為了使末端試水裝置能夠模擬火災時最不利噴頭的出流狀態，進行開放一只噴頭啟動系統等試驗。設計階段，部分項目受建筑物水井、噴淋主干管位置限制，末端試水排水管遠離最不利點噴頭，位置不合理，試水接頭出水口的動壓與最不利點噴頭處的壓力相差較大，其出流狀態不是最不利點噴頭的實際情況，影響測試結果，如圖4所示。

圖4 存在問題的末端試水平面圖

末端試水裝置距離最不利噴頭管道長度39m,管徑DN25，K80標準覆蓋面積灑水噴頭。假定末端試水裝置處壓力為0.1MPa時，其出流量為1.33L/s，v=2.50，i=0.76最不利噴頭至末端試水裝置管段水損約為：

因此，最不利點處噴頭壓力高于末端試水裝置處0.356MPa，為

遠離最不利噴頭設置的末端試水裝置所測壓力及出流水量，與最不利噴頭處實際壓力、出流量差距較大，測試結果不能代替實際情況。因此，末端試水裝置設置位置應靠近最不利噴頭，才能實現模擬火災時最不利噴頭的出流狀態這一功能。

5 管道敷設方式的耐久性、維護便利性問題

建筑小區一般在住宅下方設有大底盤車庫，車庫頂板上方覆土深度約1.5m，部分設計將室外消火栓管網敷設在該覆土區域，這種敷設方式并不與規范沖突，設計可以按照埋地消防管道的設計要求，選擇耐腐蝕管材及相應接口方式。但近些年，因管材、施工質量等多種因素影響，已投入使用的各類小區陸續出現消防管網漏水現象，部分小區漏水量較大，小區業主公攤費用較高，物業公司因無法找到漏點維護，便關閉消防管道閥門，造成嚴重的消防安全隱患。因此設計時，當管網可在車庫架空敷設時，應盡可能架空敷設，以減少管道腐蝕，方便后期維護管理[5]。

6 結語

消防給水管道系統是消防供水的重要組成部分，閥門、管道等設置不合理造成的消防安全隱患在日常維護中有時不容易發現，設計未充分考慮產品可靠性、維護便利性等因素均有可能使消防給水系統在發生火災時無法正常供水。因此，消防給水管道系統設計時不僅要嚴格執行規范的條文，還應從消防給水系統整體安全性出發，合理設置閥門、管網等消防給水系統，確保其在火災時能真正發揮作用。