关于消防泵房内消防环网上泄压阀取值探讨

郑超

（北京城建设计发展集团股份有限公司深圳分公司，广东 深圳518049）

1 引言

随着国家经济大力发展，各种类型的建筑不断涌现，消防问题成为设计人员必须加以考虑的重要事项，确保消防给水系统的安全显得极其重要。而消防管网压力大小的控制直接关乎消防系统的正常运行，但目前对于采取防超压措施中泄压阀的设置以及取值还不十分明确，众多的已建和在建消防系统均采取了设置泄压阀，设置泄压阀已成为消防设计中普遍认可的一环，故对于如何合理对泄压阀取值成了亟待解决的事情。

2 泄压阀设置规定

对于泄压阀设置的要求，随着相关设计规范及手册的更新做出了一些新的规关，现有规范GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》（简称《消规》）[1]中5.1.16 规定临时高压消防给水系统应采取防止消防水泵低流量空转过热的技术措施，虽没指出应设置防超压情况，但15S909《消防给水及消火栓系统技术规范图示》（以下简称《消规图示》）[2]关于此条明确指出防止消防泵低流量空转过热的技术措施可以采用泄压阀；GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》[3]中10.2.4 规定：必要时，应采取控制消防水泵出口压力的措施；《建筑给水排水设计手册》第二版[4]第六章建筑消防中提到工作压力超过0.6MPa 时，装设泄压阀。从这些规范及规定看出，设置泄压阀是为了防止超压，确保管网安全。

3 消防系统超压主要原因分析

1）水泵低流量运行时，根据水泵特性曲线，会出现较大压力，可能引起超压；

2）水泵突然停泵时，可能引起水锤，造成超压；

3）部分消防系统采用市政直抽的方式，由于市政水压有一定波动范围，当处于较高点时，也会引起管网超压，其中地铁车站普遍采用这种供水方式。

4 泄压阀设置泄压值大小分析

《消规图示》对于泄压阀取值指出，超压泄压阀的泄压值不应小于设计扬程的120%；CECS 144—2002《水力控制阀应用设计规程》[5]中规定，泄压阀的整定开启压力应不小于系统设计工作压力加0.1MPa；《建筑给水排水设计手册》第二版中指出，泄压阀泄流压力值一般高于工作压力0.1～0.2MPa。这些已有规定及建议对于泄压阀取值都提及工作压力情况，要保证取值准确则需明确消防系统各压力含义和判定各压力大小，而消防系统各压力主要包含：设计工作压力、系统工作压力和试验压力。

设计工作压力即设计压力，在《消规》中设计压力是满足所服务的各种水灭火系统最不利点处水灭火设施的压力要求，临高压消防给水系统中设计压力也就是设计扬程。

系统工作压力在《消规》8.2 中给出了相关定义，即消防管网可能的最大运行压力，此压力是选取设备、器材、管材管件、阀门和配件等系统组件的参考压力。

试验压力在GB 50242—2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》[6]中定义为管道、容器或设备进行耐压强度和气密性试验规定所要达到的压力。《消规》12.4 中对于试压也给出了明确的取值情况，试验压力和系统工作压力关系可以详见12.4.2 条中的压力管道水压强度试压的试验压力表，因此系统工作压力是试压压力选取的依据。

根据已有这些有关泄压值的规定，本文认为，泄压阀的取值大小应大于设计工作压力，并且还应大于系统工作压力，而对于试验压力，泄压阀设置与其关系不大，试验压力只是试验管网耐压和气密性的作用，不过在《消规》5.5.11 条中指出，水泵水锤压力值如果超过试验压力值时候，应采取消除停泵水锤的技术措施，因此，试验压力与是否设置消除停泵水锤有一定关系，当消防管网进行试压时，应关闭试验管上的闸阀，以防泄压阀的误开启。

对于设计工作压力《消规》10.1.7 中提供了专门的计算公式，而系统工作压力的确定较为复杂，具体情况可以参考《消规》8.2.3。一般情况下，消防供水采取消防水泵加稳压泵组合的临时高压供水模式，这也是目前消防系统最广泛的一种供水方式。本文将按这种消防供水情况，对系统工作压力取值进行分析。当采用消防水泵加稳压泵组合的临时高压消防供水模式时，系统压力的确定受到消防水泵零流量时的压力和消防水泵吸水口最大静压之和，以及稳压泵维持系统压力这2 种影响，两者按大值进行考虑，而此时消防水泵零流量的压力至关重要，根据《消规》5.1.6 规定，零流量的压力应不大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%来进行计算。而稳压泵的设计压力的选取则按《消规》5.3.3 的规定，应满足系统自动启动和管网充满水的要求进行确定，通过对比两者大小，从而确定了系统工作压力大致取值范围。因此，系统工作压力的确定也就迎刃而解。

系统工作压力确定之后，根据泄压阀的开启和关闭原理，一般泄压阀在设定值前0.10MPa 自动缓慢开启，当到设定值时，泄压阀全部开启，确保系统压力不再上升。反之，当压力下降时也是在设定值前0.10MPa 内进行，当降至低于泄压值0.1MPa 时泄压阀将全部关闭，因此，本文认为泄压值的确定应为系统工作压力加0.10MPa，部分泄压值的设定可为系统工作压力加0.20MPa，这与泄压阀的灵敏度有关。这既满足现有规范及手册要求，也能确保消防管网压力安全。而此时得到的泄压值同《消规图示》规定其取值应不小于设计扬程（设计工作压力）的120%也是相互吻合的，也就是说泄压值最终是大于系统工作压力的，也是大于《消规图示》中设计扬程120%的值。本文所得结论和其他学者研究成果相似[7]，不过其他研究并未指出其结论分析具体过程。

最后，还应考虑到如果该消防系统未设水锤消除措施时，水泵突然停泵时，水锤作用可能造成的超压，特别是稳压泵的水锤作用，以防稳压泵不能正常关闭，当出现这种情况时需对泄压值应进行复核，确保不会因为水锤作业而造成泄压阀的误开启。

具体分析过程可简化为图1 所示。

5 案例分析

图1 泄压值大小分析流程图

临时高压消防给水系统是目前最广泛采用的消防系统，直抽市政管网进行消防加压给水的供水方式又是临时高压消防给水系统中较为特殊的一种供水方式，这种方式的消防管网压力受市政管网水压影响较大，易发生超压情况，本文将以某地铁车站为例，运用上文分析过程，对这种供水模式下泄压值的取值进行分析。

某车站为地下2 层岛式车站，车站中心里程处埋深约17m，车站消防系统采用直抽两路市政给水管的消防供水模式，市政水压为0.25～0.60MPa，在消防泵房出水环状管网（DN150mm）上引出一根DN100mm 的管，在此管上设置泄压阀。

根据《消规》，此工况下，消火栓栓口动压应力不小于0.25MPa，由于消火栓栓口动压力应不大于0.5MPa，车站消防泵选型可按设计扬程20m 进行选型，这也满足了消防水力计算要求。因此，车站设计工作压力为0.20MPa，从而零流量时压力取值范围则为0.24～0.28MPa，扣除局部损失以及沿程损失，加上车站本身一定的埋深，零流量时压力与水泵吸水口静压之和变化范围为0.49～0.63MPa。稳压泵采用下置式，放置于消防泵房，稳压泵的设计扬程根据《消规》计算为41m，经17S205《消防给水稳压设备选用与安装》[8]选型，可采用扬程为45m 的泵，从而稳压泵起泵压力为0.42MPa，停泵压力为0.49MPa。《消规》8.3.3 中对防水锤有明确规定，当消防水泵供水高度超过24m 时，应采用水锤消除器，当消防水泵出水管上设有囊式气压水罐时，可不设置水锤消除设施，而此案例设置囊式气压水罐，故不考虑水锤影响。消防管网具体数值可见表1。

表1 某地铁车站消防管网各压力取值

由此可见，此车站泄压值应设置为0.73～0.83MPa，当市政水压处于高压力时，水泵吸水口压力可到0.80MPa，此值位于泄压值取值范围，泄压值取值低于此值时能对管网起到泄压作用，但还需采用其他减压方式，例如，设置减压阀或者设置减压稳压消火栓，从而确保消火栓动口压力不超压。因此，对于市政直抽情况，由于市政水压的波动，特别是当市政水压较高的时候，泄压阀能起一定的保护作用，从而确保设备器材管件阀门的安全使用。

6 结语

消防系统管网泄压阀的泄压值应大于设计工作压力和系统工作压力，和试验压力关系不大。泄压值的取值应主要考虑系统工作压力大小，为系统工作压力加0.1～0.2MPa，同时，应对水泵水锤作用进行复核，以期达到不会因为水锤作业而造成泄压阀的误开启。通过分析泄压阀的取值，设置合理的取值范围，大大保证管网系统安全。