連清和

(華強(qiáng)方特設(shè)計(jì)院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

消防給水穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力探討

連清和

(華強(qiáng)方特設(shè)計(jì)院(廈門)有限公司 福建廈門 361100)

介紹了現(xiàn)行規(guī)范及圖集對(duì)穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力的規(guī)定，分析了其中可能存在靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程中最不利點(diǎn)處壓力不足、消防主泵無法自動(dòng)啟動(dòng)、系統(tǒng)工作壓力大、工程造價(jià)高等問題，并基此提出解決方法：通過提高消防主泵啟動(dòng)壓力值，使壓力開關(guān)相對(duì)提前動(dòng)作，并使氣壓罐儲(chǔ)存2支水槍和4個(gè)噴頭30s的用水量，來保證靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程的壓力要求，快速、有效地?fù)錅绯跗诨馂?zāi)。

穩(wěn)壓泵；氣壓罐；設(shè)計(jì)壓力；啟泵壓力

0 引言

消防給水系統(tǒng)中的穩(wěn)壓泵設(shè)置是近期消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中較為關(guān)注的一個(gè)問題，近年來規(guī)范、圖集對(duì)消防穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)流量、壓力配置方式及設(shè)計(jì)理念等也在逐步完善當(dāng)中。

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014[1](以下簡(jiǎn)稱《消規(guī)》)5.2.2.5條規(guī)定：當(dāng)高位消防水箱不能滿足本條第1款～第4款的靜壓要求時(shí)，應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵。

穩(wěn)壓泵在消防給水系統(tǒng)中起著補(bǔ)充系統(tǒng)管網(wǎng)正常泄漏量和保持系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)靜水壓力的重要作用。

本文將根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范、實(shí)施指南及圖集的規(guī)定，通過對(duì)比其中可能存在的穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力問題，探討相應(yīng)的解決辦法。

1 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定、實(shí)施指南解讀及圖集做法

1.1 穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力

(1)穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)滿足系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)和管網(wǎng)充滿水的要求。

(2)穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動(dòng)啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力，在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa。

(3)穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的靜水壓力應(yīng)大于0.15MPa。

1.2 《消規(guī)》實(shí)施指南[2]5.3.3條解讀

(1)消火栓、噴淋、炮的穩(wěn)壓設(shè)備的最低設(shè)計(jì)壓力統(tǒng)一按P=0.15MPa。

(2)消火栓、噴淋、炮的穩(wěn)壓設(shè)備建議分開設(shè)置。

(3)穩(wěn)壓泵的啟泵Ps1和停泵Ps2參數(shù)，要另行計(jì)算。

(4)需要穩(wěn)壓的系統(tǒng)的氣壓罐的有效儲(chǔ)水容積取150L。

解讀理由有以下3條：

(1)本條第3款對(duì)穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力的要求是保持最不利點(diǎn)靜水壓力應(yīng)大于0.15MPa，0.15MPa-水位高差=最低設(shè)計(jì)壓力。可以統(tǒng)一按P=0.15MPa。

(2)考慮到流量開關(guān)控制水泵自動(dòng)啟動(dòng)，故應(yīng)分開設(shè)置穩(wěn)壓設(shè)備。

(3)穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力的增加值，原來是0.02MPa～0.05MPa，現(xiàn)在是0.07MPa～0.10MPa。

可以統(tǒng)一按Ps1=0.15MPa+0.07MPa，Ps2=0.15MPa+0.07MPa+0.05MPa。

1.3 《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示[3](以下簡(jiǎn)稱《圖示》)中關(guān)于穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力的確定

(1)當(dāng)氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間時(shí)，如圖1所示。

穩(wěn)壓泵啟泵壓力：Ps1>15- H1，且≥H2+7；

穩(wěn)壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1/0.80；

消防主泵啟泵壓力：P1=PDs1+H1+H-7。

(2)當(dāng)氣壓罐低置，放置于低位消防水泵房時(shí)，如圖2所示。

穩(wěn)壓泵啟泵壓力：Ps1≥H+15，且≥H2+10；

穩(wěn)壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1/0.85；

消防主泵啟泵壓力：P1=Ps1-(7～10)。

圖1 氣壓罐高置

圖2 氣壓罐低置

2 存在的問題

(1)可能延誤初期火災(zāi)撲滅

系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)最不利點(diǎn)處壓力不足，可能延誤初期火災(zāi)撲滅。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消火栓或噴淋噴頭出水。對(duì)于氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間的系統(tǒng)，最不利點(diǎn)處壓力P由準(zhǔn)工作狀態(tài)的Ps1+H1(約0.15MPa)開始下降，降至壓力為P-H(約0.08MPa，噴淋噴頭壓力或更低)時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作發(fā)出啟泵信號(hào)啟動(dòng)消防主泵；對(duì)于氣壓罐低置，放置于低位消防泵房的系統(tǒng)，最不利點(diǎn)處壓力P由準(zhǔn)工作狀態(tài)Ps1-H(約0.15MPa)開始下降，降至壓力為P-H(約0.05～0.08MPa，噴淋噴頭壓力或更低)時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作發(fā)出啟泵信號(hào)啟動(dòng)消防主泵。消防主泵從接到啟泵信號(hào)到水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，按《消規(guī)》11.0.3條，不應(yīng)大于2min。

從火災(zāi)發(fā)生到消火栓或噴淋噴頭出水，再到消防主泵達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，存在最不利點(diǎn)處壓力不足的時(shí)間，約2min～2.5min，不滿足《消規(guī)》5.2.2條及7.4.12.2條對(duì)靜壓和動(dòng)壓的要求，勢(shì)必影響初期火災(zāi)的撲滅。特別對(duì)于噴淋系統(tǒng)，無法發(fā)揮其快速撲滅初期火災(zāi)、有效控火的優(yōu)點(diǎn)，容易導(dǎo)致火災(zāi)蔓延，造成火災(zāi)損失加重。

(2)可能導(dǎo)致消防主泵無法自動(dòng)啟動(dòng)

對(duì)于氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間的系統(tǒng)，當(dāng)最不利點(diǎn)靜水壓力值取0.15MPa，且消防泵啟泵壓力取最不利點(diǎn)壓力壓降0.07MPa時(shí)，如高位消防水箱最高有效水位滿足H1+H2>8m，水箱最高有效水位保持最不利點(diǎn)的靜壓，可能會(huì)大于壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)壓力點(diǎn)保持最不利點(diǎn)的靜壓。此時(shí)消火栓或噴頭出水由水箱供應(yīng)，壓力開關(guān)不動(dòng)作，主泵不會(huì)啟泵，直至水箱水位降至滿足H1+H2≤8m。在此期間(可能達(dá)幾分鐘至幾十分鐘，據(jù)高位水箱水位而定)，最不利點(diǎn)動(dòng)壓遠(yuǎn)小于《消規(guī)》7.4.12.2條的要求，造成消火栓出水壓力過低。

(3)系統(tǒng)工作壓力增大，增加工程造價(jià)

對(duì)建筑高度接近百米或超過百米的一類高層建筑，采用氣壓罐低置，放置于消防水泵房的系統(tǒng)，按《圖示》采用Ps2=Ps1/0.85的計(jì)算方法，Ps2將高出Ps1達(dá)0.2MPa～0.4MPa，建筑高度越高差值越大，甚至高出消防主泵零流量時(shí)的壓力疊壓消防水泵吸水口降壓之和，系統(tǒng)工作壓力增大，管網(wǎng)及穩(wěn)壓設(shè)備造價(jià)增加，維護(hù)管理難度增大。

另外，對(duì)于建筑高度70m～80m的建筑，因Ps2數(shù)值過大，導(dǎo)致系統(tǒng)靜壓大于1.0MPa，需分區(qū)供水，造成管網(wǎng)造價(jià)成倍增加。

3 解決方法

眾所周知，從火災(zāi)發(fā)生，消火栓或噴淋噴頭出水，到消防主泵達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，須始終保證最不利點(diǎn)處的工作壓力要求，這對(duì)撲滅初期火災(zāi)有著至關(guān)重要的作用。筆者認(rèn)為，在此過程中，應(yīng)保證最不利點(diǎn)處的工作壓力始終不小于《消規(guī)》5.2.2條對(duì)最不利點(diǎn)處的靜水壓力要求。此需通過穩(wěn)壓泵和氣壓罐的共同作用、相輔相成來實(shí)現(xiàn)。

3.1 關(guān)于設(shè)計(jì)壓力

靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程中，滿足工作壓力要求的消防用水量全部由氣壓罐提供，將使得氣壓罐容積龐大。因此可在滿足氣壓罐存儲(chǔ)一定容積有效調(diào)節(jié)水量的情況下，通過提高消防主泵啟動(dòng)壓力值，即相對(duì)提前使用壓力開關(guān)動(dòng)作，來緩解靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程對(duì)氣壓罐的要求。

故，建議取最不利點(diǎn)在壓力開關(guān)動(dòng)作時(shí)壓力值為0.15MPa。

(1)當(dāng)氣壓罐高置，放置于高位消防水箱間時(shí)：

消防主泵啟泵壓力：P1=H+15；

穩(wěn)壓泵啟泵壓力：Ps1=15-H1+(7～10)；

穩(wěn)壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1+5。

(2)當(dāng)氣壓罐低置，放置于消防水泵房時(shí)：

消防主泵啟泵壓力：P1=H+15；

穩(wěn)壓泵啟泵壓力：Ps1=P+(7～10)；

穩(wěn)壓泵停泵壓力：Ps2=Ps1+5。

對(duì)于不需設(shè)置穩(wěn)壓泵的系統(tǒng)，由屋頂水箱出水管上流量開關(guān)啟動(dòng)主泵，不設(shè)壓力開關(guān)；或壓力開關(guān)作為備用啟泵信號(hào)，設(shè)定值為水箱最高水位下0.3m。

3.2 關(guān)于氣壓罐

除提高消防主泵啟動(dòng)壓力值外，還應(yīng)使氣壓罐儲(chǔ)存一定容積的有效調(diào)節(jié)水量，以滿足靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的壓力要求。在正常供電條件下，消防主泵大泵(N=55kW～75kW)的啟動(dòng)時(shí)間為23s，小泵(N=15kW)不超過8s[4]。德國(guó)和英國(guó)的自動(dòng)噴水規(guī)范也都規(guī)定消防主泵啟動(dòng)后必須在30s內(nèi)達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖集《消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》[5]總說明第七點(diǎn)要求，氣壓罐容積主要是存儲(chǔ)30s消防用水量。故建議氣壓罐有效調(diào)節(jié)容積為2支水槍和4個(gè)噴頭30s的用水量，即對(duì)消火栓噴淋合用系統(tǒng)不小于450L，單獨(dú)消火栓系統(tǒng)不小于300L，單獨(dú)噴淋系統(tǒng)不小于150L。

綜合穩(wěn)壓泵啟泵、停泵壓力，消防主泵啟動(dòng)壓力和氣壓罐有效調(diào)節(jié)容積等諸因素之間的共同作用、相輔相成，可有效解決消防系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)最不利點(diǎn)處壓力不足的問題，避免了可能存在消防主泵無法自動(dòng)啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，且采用Ps2=Ps1+5，使系統(tǒng)工作壓力增加不大，可有效降低管網(wǎng)工程造價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

穩(wěn)壓泵和氣壓罐在消防給水系統(tǒng)中均有著重要作用，不可或缺。在工程設(shè)計(jì)中，可通過提高消防主泵啟動(dòng)壓力值，使得壓力開關(guān)相對(duì)提前動(dòng)作，并使氣壓罐儲(chǔ)存2支水槍和4個(gè)噴頭30s的用水量，來保證靜動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過程中最不利點(diǎn)處的壓力要求，以保證在火災(zāi)初期快速、有效地?fù)錅纭?/p>

[1] GB 50974-2014 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

[2] GB 50974-2014 《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》實(shí)施指南[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[3] 15S909 《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2015.

[4] 賀傳政，賀冠男.消防增壓設(shè)施的是與非[J].給水排水，2010，36(2):22-26.

[5] 98S205 《防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》圖集[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

Discussion on design pressure of fire water supply make up pump

LIANQinghe

(Fantawild Design Institute (Xiamen) Co. Ltd.，Xiamen 361100)

By introducing the current standards and the provisions of the atlas of make up pump design pressure to analyze the problems which may exist in the transformation of static and dynamic, such as insufficient pressure at the worst point, Main fire pump cannot start automatically; High system pressure and project cost. And put forward the solution: by improving starting pressure of main fire pump, make relative action of pressure switch ahead of time, and make pneumatic tank to store two fire branch and four nozzle- 30s of water consumption, to ensure pressure that the static and dynamic conversion requires, and put out an early fire fast and effectively.

Make up pump; Pneumatic tank; Design pressure; Starting pressure

連清和(1988.7- )，男，助理工程師。

E-mail:812705930@qq.com

2017-02-15

TU991

A

1004-6135(2017)06-0124-03