消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)計與探討

摘要：消防穩(wěn)壓設(shè)備在消防給水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，在設(shè)計初期就應(yīng)做好充分準(zhǔn)備。在實際工程中，穩(wěn)壓設(shè)備往往被忽略。消防給水系統(tǒng)設(shè)計過程中，穩(wěn)壓設(shè)備選型非常重要，選型不當(dāng)容易引起消防系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定性。基于此，本文針對消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)計展開分析，以期能夠為相關(guān)設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：消防給水系統(tǒng)；穩(wěn)壓設(shè)備；設(shè)計

引言

近年來，隨著工業(yè)、民用建筑的快速發(fā)展，消防給水系統(tǒng)中穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)計越來越受到重視。穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置不僅要滿足消防給水系統(tǒng)設(shè)計流量的要求，還應(yīng)滿足管網(wǎng)最不利點處所需的最低壓力要求。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》《消防設(shè)施通用規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，結(jié)合穩(wěn)壓設(shè)備選型、布置等相關(guān)規(guī)定，在消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)計中必須給予高度重視。

一、消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備概述

消防給水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓設(shè)備（如圖1）是為了防止管網(wǎng)最不利點處的靜水壓力不足而采取的一種補償措施。

當(dāng)消防給水系統(tǒng)中高位消防水箱最低有效水位標(biāo)高不能滿足水滅火設(shè)施最不利點處的靜水壓力要求時，應(yīng)設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)備，由穩(wěn)壓設(shè)備補壓。當(dāng)消防給水系統(tǒng)水壓大于按設(shè)計流量計算的穩(wěn)壓設(shè)備工作壓力時，應(yīng)采取其他措施，使管網(wǎng)中的水壓保持穩(wěn)定^[1]。

消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的組成一般由穩(wěn)壓罐和消防水泵等組成。穩(wěn)壓泵是消防給水系統(tǒng)中最常見的一種設(shè)備，其作用是維持消防給水系統(tǒng)中水滅火設(shè)施在最不利點處的水壓要求。穩(wěn)壓罐主要應(yīng)用于以下幾種消防給水系統(tǒng)，如室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)等；消防穩(wěn)壓設(shè)備布置方式有兩種布置形式，上置式即穩(wěn)壓設(shè)備常與屋頂高位消防水箱同位置、下置式即穩(wěn)壓設(shè)備常設(shè)于消防水泵房內(nèi)。

二、消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的重要性

消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)置對于消防給水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。正確選擇和設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)備，對于保證消防給水系統(tǒng)安全運行具有重要意義。穩(wěn)壓設(shè)備是通過一定的機械方法，使管網(wǎng)中的氣壓維持一定水平，從而使管網(wǎng)內(nèi)水壓保持在規(guī)定范圍內(nèi)的一種設(shè)施^[2]。它可以消除管網(wǎng)中的空氣，防止氣蝕破壞；可以防止空氣進入管網(wǎng)，影響管網(wǎng)內(nèi)水流壓力；可以防止空氣進入管網(wǎng)，影響系統(tǒng)安全運行。

穩(wěn)壓設(shè)備的作用是保障消防給水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，不會出現(xiàn)水壓過大或者過小情況，如果管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定，壓力波動幅度較大，會對整個消防給水系統(tǒng)造成較大影響。而穩(wěn)壓設(shè)備的作用就是穩(wěn)定供水系統(tǒng)的壓力。當(dāng)系統(tǒng)水壓不穩(wěn)定時，可以通過穩(wěn)壓設(shè)備來解決水壓波動問題，從而保障消防給水系統(tǒng)供水穩(wěn)定性。目前市場上比較常見的穩(wěn)壓設(shè)備就是恒壓穩(wěn)壓泵。恒壓穩(wěn)壓泵工作原理是在壓力比較穩(wěn)定的情況下，通過電機驅(qū)動水泵來將壓力給到穩(wěn)壓泵中，然后通過管路將水輸送到消防水箱中，從而起到穩(wěn)壓的作用。這樣就可以保證消防給水系統(tǒng)的水壓在一定范圍內(nèi)波動，不超過允許值^[3]。

消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的工作效率主要受兩個因素的影響：一是系統(tǒng)供水能力；二是供水設(shè)備本身效率。供水能力決定了給水系統(tǒng)的實際流量，而供水設(shè)備效率決定了其工作效率。在正常情況下，穩(wěn)壓裝置和水泵一般處于滿額定工況運行狀態(tài)，水泵供水流量一定。因此，消防給水系統(tǒng)常采用穩(wěn)壓罐和水泵的組合形式。如果穩(wěn)壓裝置或水泵選用不合理，可能會造成部分流量不足或浪費，從而降低系統(tǒng)的工作效率。此外，穩(wěn)壓設(shè)備和水泵等給水設(shè)備存在一定的自身損耗。特別是在消防給水系統(tǒng)中，因管路老化、管路漏損，接頭松動，消防穩(wěn)壓給水裝置經(jīng)常頻繁啟停，水泵在啟動和停機時還會因為水錘降低損壞設(shè)備從而降低系統(tǒng)供水效率。因此，在實際工程中，要合理選擇穩(wěn)壓裝置或水泵等給水設(shè)備組合方式，才能充分發(fā)揮其自身優(yōu)勢。

三、消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)計方法

（一）穩(wěn)壓泵選型

室外內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、自動跟蹤定位滅火系統(tǒng)中的穩(wěn)壓設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置要求選用。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，穩(wěn)壓泵的選型應(yīng)符合下列要求：宜選用單吸單級或單吸多級離心泵，其泵殼和葉輪等主要部件的材質(zhì)宜采用不銹鋼；穩(wěn)壓泵應(yīng)設(shè)置備用泵，常采用一用一備的組合方式，備用泵應(yīng)選用同一型號，其規(guī)格應(yīng)與工作泵一致；穩(wěn)壓泵的設(shè)計流量不應(yīng)小于消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄漏量和系統(tǒng)自動啟動流量，當(dāng)無管網(wǎng)泄漏量數(shù)據(jù)時，其設(shè)計流量宜按消防給水系統(tǒng)設(shè)計流量的1％～3％計，且不宜小于1L/s；穩(wěn)壓泵的設(shè)計壓力應(yīng)滿足消防給水系統(tǒng)自動啟動和管網(wǎng)充滿水的要求，其設(shè)計壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動啟泵壓力設(shè)置點處的壓力在準(zhǔn)工作狀態(tài)時大于系統(tǒng)設(shè)置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa，并應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點處水滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時的靜水壓力大于0.15MPa；穩(wěn)壓泵的額定工作壓力應(yīng)滿足系統(tǒng)自動啟動和管網(wǎng)充滿水要求；穩(wěn)壓泵的吸水管上應(yīng)設(shè)置明桿閘閥，穩(wěn)壓泵的出水管上應(yīng)設(shè)置消聲止回閥和明桿閘閥；當(dāng)穩(wěn)壓泵應(yīng)用于臨高壓消防給水系統(tǒng)時，應(yīng)設(shè)置防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停的技術(shù)措施，如加強穩(wěn)壓設(shè)備維護與保養(yǎng)、定期檢查管網(wǎng)是否漏損等。

（二）管網(wǎng)計算

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定：“自動噴水滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)布置，應(yīng)根據(jù)火災(zāi)撲救需要及地形條件，采取最有利于滅火的方式”。設(shè)計時，應(yīng)先計算管網(wǎng)管徑，然后結(jié)合水力工況、水頭損失和設(shè)備等要求選定水泵。在計算中，應(yīng)采用管網(wǎng)水力計算程序來完成。在實際設(shè)計中，不可能有全面的管網(wǎng)計算程序，因此常采用水力計算軟件進行管網(wǎng)計算。消防給水管網(wǎng)設(shè)計中的水力工況分析，主要有以下幾個方面：消防給水管網(wǎng)揚程；消防水泵流量；消防用水量。

（三）水泵出水壓力確定

根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定：“消防給水系統(tǒng)應(yīng)保證在發(fā)生火災(zāi)時，仍能向建筑內(nèi)提供足夠的消防用水。”即消防給水系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時，應(yīng)能提供足夠的消防用水量，使供水管網(wǎng)內(nèi)保持足夠壓力，而不應(yīng)出現(xiàn)因供水不足而影響滅火工作。因此，水泵出水壓力應(yīng)根據(jù)報警閥壓力設(shè)定值和消火栓泵、自動噴水滅火系統(tǒng)等消防設(shè)施的流量及揚程來確定。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，消火栓栓口動壓不應(yīng)大于0.50MPa；當(dāng)大于0.70MPa時必須設(shè)置減壓裝置。在高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱應(yīng)按13m計算；其他場所的消火栓栓口動壓不應(yīng)小于0.25MPa，且消防水槍充實水柱應(yīng)按10m計算^[4]。民用建筑和工業(yè)廠房中的自動噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足最不利點處灑水噴頭的工作壓力，不應(yīng)低于0.05MPa。

（四）消防水泵的供水方式

采用消防給水穩(wěn)壓泵供水時，當(dāng)建筑高度小于54m時，應(yīng)設(shè)置獨立的消防給水系統(tǒng)，并應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016的有關(guān)規(guī)定。當(dāng)采用消防給水高位水箱穩(wěn)壓泵供水時，消防豎管最末端應(yīng)設(shè)置自動排氣閥。當(dāng)采用消防給水低位水池穩(wěn)壓泵和高位水箱聯(lián)合供水時，應(yīng)設(shè)排水設(shè)施。當(dāng)室內(nèi)、外消火栓系統(tǒng)均采用臨高消防給水系統(tǒng)時且兩者供水揚程相差不大時，可共用一套消防給水系統(tǒng)，其供水管網(wǎng)可獨立設(shè)置，但必須保證水泵接合器供水不得接入室外消防給水管網(wǎng)。

（五）減壓措施設(shè)置

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第8.0.7條，管道的直徑應(yīng)經(jīng)水力計算確定。配水管道的布置應(yīng)使配水管入口的壓力均衡。在輕危險級、中危險級場所中，各配水管入口的壓力均不宜大于0.40MPa。由于自動噴水滅火系統(tǒng)未合理采取減壓措施，導(dǎo)致配水管入口較高，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)壓運行。因而，在設(shè)計時，應(yīng)通過計算分析入配水管入口處的壓力值，以便選用合適的減壓措施，如采用減壓孔板、節(jié)流管等。

（六）穩(wěn)壓泵的最不利點壓力計算

在消防給水系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)常會遇到穩(wěn)壓泵的最不利點壓力問題。因此，穩(wěn)壓泵的最不利點壓力和流量應(yīng)選擇消防給水系統(tǒng)設(shè)計工況。為了計算方便，本文采用以下表達方式：P₁—穩(wěn)壓泵的啟泵壓力；P₂—穩(wěn)壓泵的停泵壓力；P—消防泵的啟泵壓力。穩(wěn)壓泵采用上置式時，即放置于高位水箱，如圖2。穩(wěn)壓泵相關(guān)計算公式如下：穩(wěn)壓泵啟泵壓力P₁>15-H₁，且≥H₂+7。穩(wěn)壓泵停泵壓力P₂=P₁/0.8；消防水泵啟泵壓力P=P₁+H₁+H-7。式中：H₁-穩(wěn)壓泵吸水管中心至最不利點消火栓中心的距離；H₂-消防水箱最高有效水位至穩(wěn)壓泵吸水管中心的距離；H-最不利點消火栓至消防泵房壓力開關(guān)安裝位置的距離。

穩(wěn)壓泵采用下置式時，即放置于水泵房內(nèi)，如圖3。穩(wěn)壓泵相關(guān)計算公式如下：穩(wěn)壓泵啟泵壓力P₁>H+15，且≥H₁+10。穩(wěn)壓泵停泵壓力P₂=P₁/0.85。消防水泵啟泵壓力P=P₁-（7～10）。式中：H₁-消防水箱最高有效水位至消防水泵吸水管中心的距離；H-最不利點消火栓至消防泵房壓力開關(guān)安裝位置的距離。

通過以上對比不難發(fā)現(xiàn)，上置式穩(wěn)壓泵設(shè)計揚程較下置式小得多，在流量相同的情況下，其功率也要小得多，上置式更加節(jié)能。因此，在條件允許的情況下，建議采用上置式穩(wěn)壓設(shè)備。

結(jié)語

綜上所述，隨著社會的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對建筑物的要求越來越高。為了使建筑物更加安全可靠，減少火災(zāi)發(fā)生頻率，應(yīng)做好消防給水系統(tǒng)的設(shè)計工作。消防給水系統(tǒng)設(shè)計的重點是如何保證消防給水系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時不會出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)。消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)實際工程，依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的工況合理確定穩(wěn)壓泵設(shè)計參數(shù)，而不是機械套用圖集。本文就建筑工程中的消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備進行了分析，并針對其中穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)計提出了對應(yīng)的方法。希望能為建筑工程中消防給水系統(tǒng)設(shè)計工作提供一定借鑒，使之更加安全可靠。

參考文獻

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

作者簡介：袁小林（1987- ），男，漢族，江西撫州人，本科，工程師，研究方向：給排水設(shè)計。