消防给水稳压泵设计压力探讨

连清和

(华强方特设计院(厦门)有限公司 福建厦门 361100)

消防给水稳压泵设计压力探讨

连清和

(华强方特设计院(厦门)有限公司 福建厦门 361100)

介绍了现行规范及图集对稳压泵设计压力的规定，分析了其中可能存在静动态转换过程中最不利点处压力不足、消防主泵无法自动启动、系统工作压力大、工程造价高等问题，并基此提出解决方法：通过提高消防主泵启动压力值，使压力开关相对提前动作，并使气压罐储存2支水枪和4个喷头30s的用水量，来保证静动态转换过程的压力要求，快速、有效地扑灭初期火灾。

稳压泵；气压罐；设计压力；启泵压力

0 引言

消防给水系统中的稳压泵设置是近期消防给水系统设计中较为关注的一个问题，近年来规范、图集对消防稳压泵的设计流量、压力配置方式及设计理念等也在逐步完善当中。

《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014[1](以下简称《消规》)5.2.2.5条规定：当高位消防水箱不能满足本条第1款～第4款的静压要求时，应设稳压泵。

稳压泵在消防给水系统中起着补充系统管网正常泄漏量和保持系统准工作状态静水压力的重要作用。

本文将根据现行规范、实施指南及图集的规定，通过对比其中可能存在的稳压泵的设计压力问题，探讨相应的解决办法。

1 现行规范规定、实施指南解读及图集做法

1.1 稳压泵的设计压力

(1)稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求。

(2)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0.07MPa～0.10MPa。

(3)稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。

1.2 《消规》实施指南[2]5.3.3条解读

(1)消火栓、喷淋、炮的稳压设备的最低设计压力统一按P=0.15MPa。

(2)消火栓、喷淋、炮的稳压设备建议分开设置。

(3)稳压泵的启泵Ps1和停泵Ps2参数，要另行计算。

(4)需要稳压的系统的气压罐的有效储水容积取150L。

解读理由有以下3条：

(1)本条第3款对稳压泵设计压力的要求是保持最不利点静水压力应大于0.15MPa，0.15MPa-水位高差=最低设计压力。可以统一按P=0.15MPa。

(2)考虑到流量开关控制水泵自动启动，故应分开设置稳压设备。

(3)稳压泵设计压力的增加值，原来是0.02MPa～0.05MPa，现在是0.07MPa～0.10MPa。

可以统一按Ps1=0.15MPa+0.07MPa，Ps2=0.15MPa+0.07MPa+0.05MPa。

1.3 《消防给水及消火栓系统技术规范》图示[3](以下简称《图示》)中关于稳压泵设计压力的确定

(1)当气压罐高置，放置于高位消防水箱间时，如图1所示。

稳压泵启泵压力：Ps1>15- H1，且≥H2+7；

稳压泵停泵压力：Ps2=Ps1/0.80；

消防主泵启泵压力：P1=PDs1+H1+H-7。

(2)当气压罐低置，放置于低位消防水泵房时，如图2所示。

稳压泵启泵压力：Ps1≥H+15，且≥H2+10；

稳压泵停泵压力：Ps2=Ps1/0.85；

消防主泵启泵压力：P1=Ps1-(7～10)。

图1 气压罐高置

图2 气压罐低置

2 存在的问题

(1)可能延误初期火灾扑灭

系统静动态转换时最不利点处压力不足，可能延误初期火灾扑灭。火灾发生时，消火栓或喷淋喷头出水。对于气压罐高置，放置于高位消防水箱间的系统，最不利点处压力P由准工作状态的Ps1+H1(约0.15MPa)开始下降，降至压力为P-H(约0.08MPa，喷淋喷头压力或更低)时，压力开关动作发出启泵信号启动消防主泵；对于气压罐低置，放置于低位消防泵房的系统，最不利点处压力P由准工作状态Ps1-H(约0.15MPa)开始下降，降至压力为P-H(约0.05～0.08MPa，喷淋喷头压力或更低)时，压力开关动作发出启泵信号启动消防主泵。消防主泵从接到启泵信号到水泵正常运转的时间，按《消规》11.0.3条，不应大于2min。

从火灾发生到消火栓或喷淋喷头出水，再到消防主泵达到正常运转的过程中，存在最不利点处压力不足的时间，约2min～2.5min，不满足《消规》5.2.2条及7.4.12.2条对静压和动压的要求，势必影响初期火灾的扑灭。特别对于喷淋系统，无法发挥其快速扑灭初期火灾、有效控火的优点，容易导致火灾蔓延，造成火灾损失加重。

(2)可能导致消防主泵无法自动启动

对于气压罐高置，放置于高位消防水箱间的系统，当最不利点静水压力值取0.15MPa，且消防泵启泵压力取最不利点压力压降0.07MPa时，如高位消防水箱最高有效水位满足H1+H2>8m，水箱最高有效水位保持最不利点的静压，可能会大于压力开关动作时压力点保持最不利点的静压。此时消火栓或喷头出水由水箱供应，压力开关不动作，主泵不会启泵，直至水箱水位降至满足H1+H2≤8m。在此期间(可能达几分钟至几十分钟，据高位水箱水位而定)，最不利点动压远小于《消规》7.4.12.2条的要求，造成消火栓出水压力过低。

(3)系统工作压力增大，增加工程造价

对建筑高度接近百米或超过百米的一类高层建筑，采用气压罐低置，放置于消防水泵房的系统，按《图示》采用Ps2=Ps1/0.85的计算方法，Ps2将高出Ps1达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时的压力叠压消防水泵吸水口降压之和，系统工作压力增大，管网及稳压设备造价增加，维护管理难度增大。

另外，对于建筑高度70m～80m的建筑，因Ps2数值过大，导致系统静压大于1.0MPa，需分区供水，造成管网造价成倍增加。

3 解决方法

众所周知，从火灾发生，消火栓或喷淋喷头出水，到消防主泵达到正常运转的过程中，须始终保证最不利点处的工作压力要求，这对扑灭初期火灾有着至关重要的作用。笔者认为，在此过程中，应保证最不利点处的工作压力始终不小于《消规》5.2.2条对最不利点处的静水压力要求。此需通过稳压泵和气压罐的共同作用、相辅相成来实现。

3.1 关于设计压力

静动态转换过程中，满足工作压力要求的消防用水量全部由气压罐提供，将使得气压罐容积庞大。因此可在满足气压罐存储一定容积有效调节水量的情况下，通过提高消防主泵启动压力值，即相对提前使用压力开关动作，来缓解静动态转换过程对气压罐的要求。

故，建议取最不利点在压力开关动作时压力值为0.15MPa。

(1)当气压罐高置，放置于高位消防水箱间时：

消防主泵启泵压力：P1=H+15；

稳压泵启泵压力：Ps1=15-H1+(7～10)；

稳压泵停泵压力：Ps2=Ps1+5。

(2)当气压罐低置，放置于消防水泵房时：

消防主泵启泵压力：P1=H+15；

稳压泵启泵压力：Ps1=P+(7～10)；

稳压泵停泵压力：Ps2=Ps1+5。

对于不需设置稳压泵的系统，由屋顶水箱出水管上流量开关启动主泵，不设压力开关；或压力开关作为备用启泵信号，设定值为水箱最高水位下0.3m。

3.2 关于气压罐

除提高消防主泵启动压力值外，还应使气压罐储存一定容积的有效调节水量，以满足静动态转换过程中的压力要求。在正常供电条件下，消防主泵大泵(N=55kW～75kW)的启动时间为23s，小泵(N=15kW)不超过8s[4]。德国和英国的自动喷水规范也都规定消防主泵启动后必须在30s内达到正常运转。图集《消防增压稳压设备选用与安装》[5]总说明第七点要求，气压罐容积主要是存储30s消防用水量。故建议气压罐有效调节容积为2支水枪和4个喷头30s的用水量，即对消火栓喷淋合用系统不小于450L，单独消火栓系统不小于300L，单独喷淋系统不小于150L。

综合稳压泵启泵、停泵压力，消防主泵启动压力和气压罐有效调节容积等诸因素之间的共同作用、相辅相成，可有效解决消防系统静动态转换时最不利点处压力不足的问题，避免了可能存在消防主泵无法自动启动的风险，且采用Ps2=Ps1+5，使系统工作压力增加不大，可有效降低管网工程造价。

4 结语

稳压泵和气压罐在消防给水系统中均有着重要作用，不可或缺。在工程设计中，可通过提高消防主泵启动压力值，使得压力开关相对提前动作，并使气压罐储存2支水枪和4个喷头30s的用水量，来保证静动态转换过程中最不利点处的压力要求，以保证在火灾初期快速、有效地扑灭。

[1] GB 50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2] GB 50974-2014 《消防给水及消火栓系统技术规范》实施指南[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[3] 15S909 《消防给水及消火栓系统技术规范》图示[S].北京：中国计划出版社，2015.

[4] 贺传政，贺冠男.消防增压设施的是与非[J].给水排水，2010，36(2):22-26.

[5] 98S205 《防增压稳压设备选用与安装》图集[S].北京：中国计划出版社，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

连清和(1988.7- )，男，助理工程师。

E-mail:812705930@qq.com

2017-02-15

TU991

A

1004-6135(2017)06-0124-03