浅谈消防水泵房及屋顶消防水箱给排水设计要点

徐凯辉

前言

随着相关防火规范的不断完善和进步，消防系统俨然成了建筑物内部最常规的设计单元。对于每个消防系统来说，其设计是否合理、运行是否良好、反应是否灵敏、维护管理是否到位都将直接关系到人民的生命及财产的安全。而消防水泵房作为整个消防系统的总核心，其设计的合理性还关系到工程造价，泵房内设备布置间距过大将会造成泵房面积增大，增加不必要的浪费；设备布置间距过密，又会带来安装和检修维护方面的困扰。因此根据工程性质合理选用消防泵、按照规范要求合理布置设备间距，是作为设计者设计消防水泵房时应该重视的环节。同样，屋顶消防水箱的合理设计，对于增加消防系统的安全性也起到关键性的保障功能。因此，作为设计人员来说，设计消防水泵房及屋顶消防水箱时，除了要求对规范熟练以外，还要求对设备的种类、材质、型号、性能、组装、测试等均有充分的了解。

1 消防泵分类和选用

通常情况下，民用建筑采用的普通消防泵有：单级单吸卧式离心泵、单级单吸立式离心泵、多级单吸卧式离心泵、多级单吸立式离心泵等。卧式多级泵出水口可以水平或竖直向上，立式多级泵出水口相对吸入口可以成 0°、90°、180°、270°4 个方向。消防水泵房内多为阴冷潮湿的环境，消防水泵材质应选用防腐性能好的，水泵外壳宜为球墨铸铁，叶轮宜为青铜或不锈钢。

《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）5.1.6条第4款规定，消防泵流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的平滑曲线：零流量时的压力不应大于设计压力的140%，且宜大于设计压力的120%；当消防水泵出流量为设计流量的150%时，消防水泵的出口压力不应低于设计压力的65%；消防水泵所配驱动器的功率应满足水泵曲线上任何一点运行所需的功率要求[1]。关于此条规范要求可以理解为避免水泵运行时出现喘振水锤等现象造成水泵损坏。零流量的压力不应大于设计压力的140%是为了防止系统在小流量运行时压力过高，造成系统管网投资过大或系统超压过大；零流量的压力不宜小于设计压力的120%是因为如果消防水泵性能曲线没有一定的坡度，实现压力和水力控制有一定难度，因此规定了消防水泵零流量时压力的上限和下限。而切线泵的性能曲线较平，往往不能满足上述要求，故消防工程中不建议采用切线消防泵。

2 消防泵进出水管及附件

消防泵进水管与吸水管或消防水池出水管连接。消防泵进水管流速宜为1.0～1.6m/s，进水管道流速与管径大小关系详见表1。从水泵进水管口到吸水喇叭管上顺序设置偏心大小头、软接头、管道过滤器、明杆闸阀或带自锁装置的蝶阀，当设置暗杆阀门时应设有开启刻度和标志；当管径超过DN300时，宜设置电动闸阀。消防水泵吸水管可设置管道过滤器，管道过滤器的过水面积应大于管道过水面积的4倍，且孔径不宜小于3mm。

消防泵进出口应分别设有压力真空表和压力表等检测仪表，连接在水泵进出口法兰取压口上，可由水泵厂家配套提供。压力仪表表盘直径不应小于100mm，连接压力仪表的管道直径不小于6mm，并设置表弯和关断阀门。压力仪表的精度可根据实际需要配套使用。

消防泵出水管流速宜为1.5～2.5m/s，出水管道流速与管径大小关系详见表1。消防泵出口依次连接同心大小头、软接头、防水锤止回阀、试水三通、明杆闸阀或带自锁装置的蝶阀，当设置暗杆阀门时应设有开启刻度和标志；当管径超过DN300时，宜设置电动闸阀。同一系统的各台消防泵出水管应分别与消防环网的不同管网连接，即在环网上设置阀门将环网分段，当管网检修时，仍可使用部分消防泵。

表1 水泵进出水管流速与管径大小关系表

按照规范，消防泵出水干管设置压力开关可启动消防泵。压力开关建议每台泵设置一个，设于水泵出口止回阀之后。

消防泵供水高度超过24m时，应设置水锤消除器。如消火栓系统和自动喷水系灭火系统合用气压罐，在气压罐通往2个系统的出水管上设有止回阀，消防水泵的水不能进入气压水罐，仍需要在消防泵出口设置水锤消除器。水锤消除器按水泵出水管管径选型，应尽可能靠近水泵出口止回阀后安装，并在入口处设置检修闸阀。

3 消防水泵房辅助设备

消防水泵房的辅助设备包括：流量检测装置、消防排水设备、起重设备、通风设施、配电设施等。

每组消防系统分别设置一套独立的流量和压力检测装置，用于检测每台消防泵流量和压力，同时也可兼顾检测设置在泵房内的报警阀流量。流量检测装置采用流量计，流量计有电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计、差压孔板式流量计等。电磁流量计和涡轮流量计可以达到0.4级的精度，因此消防系统流量测试可以采用一体式电磁流量计或涡轮流量计[2]。流量计最大量程的75%应大于最大一台消防水泵设计流量的175%。压力检测装置的计量精度应为0.5级，其最大量程的75%应大于最大一台消防水泵设计压力的165%。流量计排水接入消防水池，出水口应向下。出水口位于最高水面上时，在流量计后可不设检修闸阀，否则应设检修闸阀。每台消防水泵出水管上应设置DN65的试水管，并应采取排水措施。

根据《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）第8.1.8条：“消防水泵房和消防控制室应采取防水淹措施[3]。”此条为强制性条文，设计时应予以特别重视。在实际火灾中，有不少消防水泵房和消防控制室因被淹或进水而无法使用，严重影响消防设施的灭火、控火效果，影响灭火救援行动。为防止消防水泵房水淹，要合理确定这些房间的布置楼层和位置。通常在消防水泵房内靠近消防池壁处设置主排水沟，用于承担消防水池溢流排水及收集泵房内地面排水。若消防泵房设于地下室或泵房地面低于室外地面时，需设置集水坑并在集水坑内设潜水泵将坑内水抽排至室外。同时在房门口设置门槛阻挡外水进入也是一项有效措施。

消防水泵房应根据水泵质量及机组布置形式设置合适的起重设备[4]。一般建筑内消防水泵质量不超过3T，通常采用固定吊钩、移动吊架或手动起重设备。严寒地区消防水泵房采暖温度不低于10℃，无人值守时不应低于5℃。消防水泵房应有良好的通风设施和配电设施，或设置专用消防水泵控制室。

4 消防水泵房平面布置

消防水泵房平面布置时应主要围绕消防泵的台数进行布置，力求进出水管道最短（尤其是进水管），排列整齐，方便日常巡视、检测及维护检修，并尽可能减小占地面积，充分利用泵房面积，不要造成无谓的浪费，增加建设成本。

水泵机组之间间距一般从最下面的基础算起，侧面有管道时，一般应从管道侧面算起。水泵机组间距要求见表2。

表2 水泵机组布置间距要求

水泵机组考虑就地检修时，机组之间的间距应不小于机组的宽度+0.5m。考虑集中检修时应预留集中检修场地。检修场地的大小应按照不小于机组大小再加上周边均有不小于0.7m的通道确定。检修场地的位置应考虑起重设备能够到达。

水泵房内还需考虑控制柜的位置。控制柜的大小根据控制的水泵多少确定，通常是控制1～2组消防泵。2组消防泵可以是不同消防系统的1～2台消防水泵。控制柜前通道宽度不宜小于1.5m，控制柜上方不宜有水管通过，否则应采取措施防止水滴到控制柜上。图1为某六层办公楼地下室消防水泵房平面布置示意图。

图1 某地下室消防水泵房平面布置示意图

5 屋顶消防水箱

屋顶消防水箱的主要作用是供给建筑物初期火灾时的消防用水水量，并保证相应的水压要求。水箱压力的高低对于扑救建筑物顶层或附近几层的火灾关系也很大，压力低可能出不了水或达不到要求的充实水柱，也不能启动喷淋系统报警阀压力开关，影响灭火效率，为此，《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）5.2.2条规定，高位消防水箱的设置位置应高于其所服务的水灭火设施，且最低有效水位应满足水灭火设施最不利点处的静水压力。当不能满足上述要求时，还需配套设置增压稳压设备。

屋顶消防水箱跟消防水泵房一样，应有防冻隔热、隔震隔音、通风良好、配电齐全等相应配套设施。由于屋顶消防水箱一般至于建筑物最高位置，水箱与水箱基础、水箱基础与屋面结构均应牢固连接，同时水箱的人孔以及进出水管的阀门等应采取锁具或阀门箱等保护措施。

6 结语

消防水泵房和屋顶消防水箱是每个工程消防供水的总枢纽及心脏，设计时除应满足上述要求外，还要兼顾消防水池（水箱）、消防取水口、设计水位等的具体情况，对于不同高度要求的水位设计应能就地显示并能显示与有专人监控的消防控制室或值班室；确保消防水泵房设计经济合理，消防系统工作可靠，运行安全，日常维修、维护和管理方便；保证屋顶消防水箱对于扑灭建筑初期火灾能够发挥最有效的作用。

[1]《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014）.

[2]中国市政华北设计研究院.《给水排水设计手册》（第12册器材与装置）.第2版，北京：中国建筑工业出版社，2001.

[3]《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）.

[4]中国市政西北设计研究院.《给水排水设计手册》（第11册常用设备）.第2版.北京：中国建筑工业出版社，2002.