室内消火栓系统低压压力开关启动问题

肖伟

摘  要：由消防水箱稳压的室内消火栓临时高压系统，由于消防水箱维持的系统压力较低，消火栓栓口出流量较低，且消防水箱补水管持续补水和消防水泵房内低压压力开关灵敏度的影响，导致消防水泵房内低压压力开关动作迟缓，不能及时启泵。

关键词：消防水箱稳压;临时高压系统;启泵问题

在《消防给水及消火栓系统技术规范（GB 50974-2014）》第11.0.19条的要求下，室内消火栓系统取消了消火栓按钮作为室内消火栓泵启泵信号的功能，对于室内消火栓系统而言，启泵的方式就是消防水箱出水管上的流量开关和消防水泵出水干管上设置的低压压力开关。流量开关是监测管道流量超过设定值、低压压力开关是监测系统压力降低到设定值后，发出启泵信号。本文阐述由消防水箱稳压的室内消火栓临时高压系统，压力开关不能及时启泵的问题。

以如下项目为例计算说明：

某多层公共建筑，建筑高度16.8m，层数为4层，消防水箱设置于出屋面楼梯间顶，消防水箱最低有效水位高度高于最不利消火栓栓口7m，根据《消防给水及消火栓系统技术规范（GB 50974-2014）》第5.2.2条，可不设置消火栓系统稳压装置。消防水箱尺寸为4m*4m*2m（H），底面积A=16m2，消防水箱有效水位高度为1.125m，消防水箱常水位高于最不利消火栓栓口高度为8.125m。

消防水箱进水管补水流量：根据《消防给水及消火栓系统技术规范（GB 50974-2014）》第4.3.5.3条“消防水池进水管管径和流量应根据市政给水管网或其他给水管网的压力、入户引入管管径、消防水池进水管管径，以及火灾时其他用水量等经水力计算确定，当计算条件不具备时，给水管的平均流速不宜大于1.5m/s;”，消防水箱进水管补水流速按1.5m/s考虑，根据该规范第5.2.6.5条，“进水管的管径应满足消防水箱8h充满水的要求，但管径不应小于DN32，进水管宜设置液位阀或浮球阀;”，消防水箱进水管管径按DN32考虑，补水流量为 ;

以最不利情况，顶层消火栓出水考虑，此时消火栓栓口水头为 。

根据《全国民用技术措施-给水排水》室内消火栓栓口的水压计算公式：

式中Hxh-消火栓栓口的水压（m）;

Hd-消防水带的水头损失（m）;

Ha-水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压（m）;

Ad-水带的比阻，取0.00172;

Ld-水带的长度，取25m;

qxh-水枪喷嘴射出流量（L/s）;

B-水枪水流特性系数，喷嘴直径取19mm，B值取1.577;

Hsk-消火栓栓口水头损失，取2m;

在一定压力水头Hxh下，单个消火栓栓口流量为 ，

假定消防队员到场后使用两支消防水枪进行灭火，消火栓栓口出流可视为消防水箱的非恒定流动，由于消防水箱的水位变化非常缓慢，可把整个非恒定出流的过程划分为许多微小时段，在每个微小时段dt内的流动仍可按恒定流动处理，即在微小时段dt内消火栓栓口流量仍可按恒定出流考虑，计算瞬时流量qxh，式中Hxh则是相应瞬时的消防水箱作用水头H。

消防水箱出水为两支消防水枪，消防水箱出水流量为 ，消防水箱进水管补水流量为q（忽略消防水箱进水管阀门开启的延迟时间），消防水箱出流量为 ，在此过程中，消防水箱液面降低高度为-dH（由于高度持续减小，dH为负值），容积改变量为-AdH。同一时间内消防水箱出流量 应与消防水箱容积改变量 相等。

式中H1-消防水箱常水位（m）;

H2-消防水枪出水后，消防水箱水位（m）;

若考虑消防水箱水位降低1m后压力开关动作，启动消防水泵，则H1=8.125m，H2=7.975m，则t=3513s=58min;

若考虑消防水箱水位变化0.15m后压力开关动作，启动消防水泵，则H1=8.125m，H2=7.975m，则t=503s=8.4min;

由上可知，在使用两支消防水枪，消防水箱持续补水的情况下，消防水箱水位降低1m需要的时间是58min，消防水箱是供应火灾初期10min内消防用水，且由于其能提供的压力有限，不满足消防水枪充实水柱的要求。若要将发出消防水泵启泵信号的时间控制在10min内，需要将消防水箱水位变化值定为0.15m，水位变化值较小，在水箱本身水位波动的情况下，可能会造成系统误动作，消防泵频繁启泵，并且压力开关灵敏度能不能达到要求也未可知。

所以，在由消防水箱稳压的室内消火栓临时高压系统中，存在压力开关不能及时启泵的问题。

在設置有火灾报警系统的情况下，根据《火灾自动报警系统设计规范（GB 50116-2013）》第4.3.1条，消火栓系统联动控制方式，“应由消火栓系统出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关等信号作为触发信号，直接控制启动消火栓泵，联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。当设置消火栓按钮时，消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号，由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动。”，根据该规范及《消防给水及消火栓系统技术规范（GB 50974-2014）》，启动消防泵有三种方式，消防水箱出水管上的流量开关、消防水泵出水干管上的低压压力开关及消防联动控制器，在压力开关不能及时启泵的情况下，尚有流量开关和消防联动控制器两个信号控制消防泵启动。

但是，在建筑没有设置火灾自动报警系统的情况下，就只有一个流量开关信号可以及时启动消火栓泵，安全性降低。

针对这种情况，笔者认为可以有三种方式增加安全性：

1、建议在无火灾报警系统的建筑中，可以将消火栓箱按钮作为直接启泵的装置，增加一个可靠的启泵方式。

2、在消防水箱出水管上设置两个流量开关，互为备用。

3、增设消火栓系统稳压装置。

综上所述，对于由消防水箱稳压的室内消火栓临时高压系统，消防水泵出水干管上设置的压力开关存在不能及时启动的情况，在无火灾自动报警系统的项目中，建议视项目情况采取措施增加消防泵启动的安全性。

参考文献

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

[2] GB 50116-2013，火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.