消防稳压设施设在水箱间与泵房的对比分析

杨鹏玺

(中国汽车工业工程公司，天津 300113)

消防稳压设施设在水箱间与泵房的对比分析

杨鹏玺

(中国汽车工业工程公司，天津 300113)

结合中部某高层办公楼项目，分别从稳压泵特性参数、稳压罐工作压力及系统控制复杂程度三个方面对消防稳压设施设置于屋顶消防水箱间和地下消防水泵房两种方案进行了设计计算，结果表明:与设置在地下消防水泵房内相比，稳压设施设置在屋顶消防水箱，能有效减小稳压泵扬程及稳压罐工作压力，有利于稳压泵的启停控制;稳压罐容积大小不受影响，消防主泵启泵压力开关值设置无明显差异。

消防给水，稳压设施，消火栓，消防水泵房

1 项目概况

1.1 项目基本情况

中部某高层办公楼，地下2层为汽车库及设备用房，地上25层为办公楼;建筑高度99.20 m，25层地面95.40 m，地下2层－8.65 m;建筑物基地面积3 320.96 m2，建筑面积66 456.88 m2，建筑物体积约27.29万m3。

1.2 消防设计参数

本工程室外消火栓设计流量40 L/s，室内消火栓设计流量40 L/s;自喷系统火灾危险等级为中危险Ⅰ级，喷水强度6 L/(min·m2)，作用面积160 m2，经计算流量约为40 L/s;高位消防水箱最低有效水位应满足水灭火设施最不利点处静水压力0.10 MPa压力要求。

室内消火栓系统采用临时高压消防给水系统，消防泵房设于地下2层，消防水箱设于屋面水箱间内，水箱间地面标高99.70 m，有效容积36 m3，最低有效水位100.60 m。最不利消火栓栓口标高96.50 m，最不利喷头标高98.60 m，消火栓系统加压泵出水管压力开关标高－6.50 m。

高位水箱最低有效水位与最不利消火栓口高差4.10 m，距最不利喷头高差2.00 m，均不满足0.10 MPa压力要求，故应设稳压泵。稳压泵一般设置在屋顶消防水箱间或地下室消防泵房内，现对这两种情况分别进行计算分析，从稳压泵特性参数、气压罐容积和控制系统三方面进行对比分析。

2 稳压设施设置于屋顶消防水箱间

稳压泵及稳压罐设置于屋顶消防水箱间内，消防给水原理如图1所示，稳压泵进出水管中心标高100.20 m，JPL-0和JXL-1在顶层分别与自喷系统环管和消火栓系统环管相接。

图1 水箱间消防稳压设施给水平面图

2.1 稳压泵流量、扬程计算

根据GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范“稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%～3%计，且不宜小于1 L/s”，故稳压泵流量为(40+40)×(1%～3%)=(0.80～2.40)L/s，此处按1%计算，稳压泵流量取1 L/s。

“稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处灭火设施在准工作状态时的净水压力应大于0.15 MPa”，故稳压泵出水管处提供的压力应大于(15－2)=13 m。“稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07 MPa～0.10 MPa”，故稳压泵扬程应为13+(7～10)=(20～23)m，此处取20 m。

参考格兰富产品数据曲线，可选取CR3-5型水泵，流量为3.6 m3/h时，水泵扬程20 m，满足设计要求，电机功率0.37 kW。

2.2 稳压泵启泵、停泵值计算

准工作状态时，应保证最不利点水灭火设施0.15 MPa压力要求，即稳压泵后压力表最小值应大于0.13 MPa;因稳压泵额定流量时扬程为20 m，根据稳压泵流量—扬程曲线，稳压泵高效段内扬程为32 m～16 m，故正常补水时，稳压泵启动时泵后压力表值应不大于32 m水头。

设定当稳压泵后压力开关不大于0.13 MPa时即启动稳压泵补水，此时最不利喷头处净水压力为0.15 MPa，不小于0.20 MPa时停稳压泵，此时最不利喷头处静水压力为0.22 MPa，以此保证准工作状态时最不利喷头处静水压力不小于0.15 MPa。

稳压泵后压力0.13 MPa～0.20 MPa时间段内压力调节由气压水罐调节保证。

2.3 气压水罐有效储水容积、总容积计算

气压水罐的有效储水容积，即调节容积:

其中，Vq2为气压水罐的调节容积，m3;αa为安全系数，宜取1.0～1.3;qb为水泵的出流量，m3/h;nq为水泵在1 h内的启动次数，不大于15次。

气压罐总容积:

其中，Vq为气压水罐总容积，m3;Vq1为气压水罐的水容积，m3，应不小于调节容积;αb为气压水罐内的工作压力比，宜采用0.65～0.85;β为气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05。

2.4 主泵压力开关启泵、停泵值计算

因最不利点消火栓口平时静水压力为(100.20－96.50)+(13～20)=16.7 m～23.7 m水头，故主泵压力开关平时静压力应为(96.50+6.50)+(16.7～23.7)=119.7 m～126.7 m水头。如果低于119.7 m，说明稳压泵补水已不能满足消火栓系统出水流量。考虑稳压泵补水时启泵时间、系统反应时间滞后等因素，为防止误启主泵，可等压力低于122.7 m压力7.7 m水头(规范规定此值为7 m～10 m水头)时再启动主泵，即压力开关压力值低于115 m时即启动主消防泵。

若系统出水流量过大，屋顶水箱间消火栓系统出水管流量开关值大于2.5 L/s时，也可以直接启动消火栓主泵。

3 稳压设施设置于消防水泵房

稳压泵及气压水罐设置于消防水泵房内，消防给水原理如图2所示，稳压泵出水管中心标高－8.20 m，两根立管在顶层分别与自喷系统环管和消火栓系统环管相接。

图2 水泵房消防稳压设施给水平面图

3.1 稳压泵流量、扬程计算

稳压设施设置于消防水泵房时，给消火栓系统及自动喷淋系统供水稳压，稳压泵流量不变，为1 L/s。

“稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处灭火设施在准工作状态时的净水压力应大于0.15 MPa”，故稳压泵出水管处提供的压力应大于15+98.60+8.20=121.80 m。“稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07 MPa～0.10 MPa”，故稳压泵扬程应为121.80+(7～10)=128.80 m～131.80 m，此处取130 m。

参考格兰富产品数据曲线，可选取CR3-31型水泵，流量为3.6 m3/h时，水泵扬程130 m，满足设计要求，电机功率3.0 kW。

3.2 稳压泵启泵、停泵值计算

准工作状态时，应保证最不利点水灭火设施0.15 MPa压力要求，即稳压泵后压力表最小值应大于1.218 MPa。因稳压泵额定流量时扬程为130 m，根据稳压泵流量—扬程曲线，稳压泵高效段内扬程为210 m～90 m，故正常补水时，稳压泵启动时泵后压力表值应不大于210 m水头。

此时设定当稳压泵后压力表不大于1.218 MPa时即启动稳压泵补水，此时最不利喷头处净水压力为 0.15 MPa，不小于1.300 MPa时停稳压泵，此时最不利喷头处静水压力为0.232 MPa，以此保证了准工作状态时最不利喷头处静水压力不小于0.15 MPa。

稳压泵后压力1.218 MPa～1.300 MPa时间段内压力调节由气压水罐调节保证。

3.3 气压水罐有效储水容积、总容积计算

气压水罐的有效储水容积和总容积计算方法同2.3节，计算结果与2.3节结果相同，即有效储水容积为150 L，总容积为630 L。

3.4 主泵压力开关启泵、停泵值计算

因最不利点消火栓口平时静水压力为(98.60－96.50)+(15.0～23.2)=17.1 m～25.3 m水头，故主泵压力开关平时静压力应为(96.50+6.50)+(17.1～25.3)=120.1 m～128.3 m水头。如果低于120.1 m，说明稳压泵补水已不能满足消火栓系统出水流量。考虑稳压泵补水时启泵时间、系统反应时间滞后等因素，为防止误启主泵，可等压力低于123.1 m压力8.1 m水头(规范规定此值为7 m～10 m水头)时再启动主泵，即压力开关压力值低于115 m时即启动主消防泵。

若系统出水流量过大，屋顶水箱间消火栓系统出水管流量开关值大于2.5 L/s时，也可以直接启动消火栓主泵。

4 对比分析

分别从稳压泵、气压罐和控制系统三方面进行对比分析。

4.1 稳压泵对比分析

表1 稳压泵特性参数对比

从表1可以明显看出，同样是为了满足系统工作压力，当稳压设施设置于消防水泵房时，稳压设备的工作压力非常大，这就需要提高管网的耐压等级，自然提高了工程造价;稳压泵启停泵的压力差与扬程的比值明显减小，不利于稳压泵启停的控制。

4.2 稳压罐大小分析

根据计算结果显示，稳压罐有效容积大小及总容积大小一样。当稳压设备设置于消防水箱间内时，稳压罐工作压力范围为0.13 MPa～0.20 MPa，当稳压设备设置于消防水泵房内时，稳压管工作压力范围为1.218 MPa～1.300 MPa，远远超过位于消防水箱间内时的工作压力。

4.3 系统控制分析

稳压泵后压力开关只控制稳压泵启停，而消火栓系统加压泵启停均由设置在其出水立管上的压力开关控制。当稳压设备设置于消防水箱间内时，稳压泵启停值分别为 0.13 MPa和0.20 MPa，而当稳压设备设置于消防水泵房内时，稳压泵启停值分别为1.218 MPa和1.300 MPa。

5 结语

1)消防稳压设施设置于屋顶消防水箱间内，能有效减小稳压泵扬程及稳压罐工作压力;2)消防稳压设施设置于屋顶消防水箱间内，有利于稳压泵的启停控制;3)消防稳压设施设置于屋顶消防水箱间或消防水泵房内，对稳压罐容积大小及消防主泵启泵压力开关值设置无明显影响;4)从减小稳压泵扬程、罐体压力及利用稳压泵启停控制方面考虑，消防给水稳压设施宜设置于屋顶消防水箱间内。

［1］GB 50974—2014，消防给水及消火栓系统设计规范［S］.

［2］GB 50084—2001，自动喷淋灭火系统设计规范(2005年版)［S］.

［3］15S906，消防给水及消火栓系统技术规范图示［S］.

［4］田 杰.消火栓系统设计中增压稳压设备和压力开关设置探讨［J］.给水排水，2016(7):90-91.

［5］王俊红.关于高位消防水箱稳压设施设计的一点探讨［J］.建筑工程技术与设计，2016(4):121-124.

Comparative analysis on fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room

Yang Pengxi
(China Automobile Engineering Corporation，Tianjin 300113，China)

Based on a high-rise office building project in the middle of China，from the following three aspects:characteristic parameter of pressure stabilizing pump，working pressure of surge tank and the complexity of system control，making design calculation respectively in the condition fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room.The results show that，compared with installing fire-fighting stable pressure facility in the underground fire pump room，it is effective to reduce the lift of pressure stabilizing pump and working pressure of surge tank，be propitious to the control of pressure stabilizing pump and there is no influence about the cubage of surge tank and the pressure swtich value of fire pump.

fire-fighting water supply，stable pressure facility，fire cock，fire pump room

TU998.13

:A

1009-6825(2016)36-0140-03

2016-10-18

杨鹏玺(1965-)，男，高级工程师