消防给水系统中阀门和管网设置对系统安全可靠性的影响

曾勤，谢畔，韦峰，龚金豪

（1中机中联工程有限公司，重庆 400039；2南宁市建筑规划设计集团有限公司，广西南宁 530002）

0 引言

消防给水工程是由消防水源、供水设备、管道系统、灭火设施以及配电和控制系统等组成的系统工程。消防给水工程建设中，普遍重视消防水源、供水设备和灭火设施等消防主要子项工程，设计、施工、验收环节一般能认真执行消防规范强制性条文，但也存在对消防规范中的一般性条文不够重视，忽略消防给水系统材料及产品质量、施工、维护等对消防给水系统整体安全可靠性的影响等问题。近30年来，我国建设规模不断扩大，绝大多数消防给水工程按照现行规范设计和实施，但仍然经常出现火灾时无水灭火的悲剧。对这些火场救援案例进行调查就会发现，火场无水的主要原因很简单：已经竣工验收几年的建筑消防给水系统因管网漏水量较大，系统误报警导致物业使消防给水泵控制开关平时处于手动状态，甚至存在因管网漏水维护困难，物业无法承担巨额管网漏水费而使消防给水系统处于干式工况；消防给水管道布置不合理、阀门设置方式或位置错误、管道系统设置不便于施工维护都可能造成消防给水系统局部或整体失效。若设计阶段能从消防给水系统的整体安全可靠性出发，结合阀门等的耐久性、管道系统施工质量、系统维护管理水平等设计消防给水管道系统，就可最大限度确保消防给水管道系统始终处于准工作状态。本文以几个典型问题为例，阐述消防给水管道系统的常见错误，其中部分错误做法虽然没有违反规范强制性条文，但同样会造成消防给水系统局部瘫痪。基于此，对这些问题提出相应的解决措施。

1 消防给水管道系统中的超压泄压阀风险及措施

一般建筑工程消防给水系统的供水泵采用电动机供水泵，设计中任意设置超压泄压阀，并将超压泄压阀设置在供水环网上，存在严重的安全隐患。超压泄压阀是消防给水系统中故障率较高、可靠性较低的部件，工程项目中常出现超压泄压阀泄压后关闭不严或无法正常关闭的情况，有的火灾救援案例因超压泄压阀无法关闭造成消防水泵、水泵接合器均无法向室内消防给水系统供水而瘫痪。

一直以来，行业人员普遍担心临时高压消防给水系统会因供水泵扬程过高等原因出现超压现象损坏管道系统，因而设置了超压泄压阀，而《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014，以下简称“水消规”）也并未限制消防给水系统中使用超压泄压阀。但是，当消防给水系统的供水泵采用电动机供水泵时，按照“水消规”对消防给水系统工作压力要求选择管材及阀门，消防给水系统不会出现超过管道和阀门承压能力的工况。“水消规”规定，消防给水系统中采用的设备、器材、管材管件、阀门和配件等系统组件的产品工作压力等级应大于消防给水系统的工作压力，采用高位消防水箱稳压的临时高压消防给水系统的系统工作压力为消防水泵零流量时的压力与水泵吸水口最大静水压力之和，采用稳压泵稳压的临时高压消防给水系统的系统工作压力为消防水泵零流量时的压力、消防水泵吸水口最大静压之和与稳压泵维持系统压力时两者中的较大值。电动消防水泵零流量的压力是该水泵的最大扬程，因此，消防给水管网及管网上阀门、附件等的产品压力大于消防给水系统任何工况时的压力，不需设置超压泄压阀。

消防给水系统的供水泵采用柴油机供水泵时，柴油机超速会造成供水泵扬程大于系统工作压力的工况，因此柴油机消防水泵给水系统应设置超压泄压阀。但泄压阀不应设置在供水干管上，若泄压阀设置在供水干管上，一旦泄压阀打开则无法自动关闭，消防给水管道系统将整体失效，不能正常供水。若消防给水系统管道、阀门等产品可能无法承受供水泵最大压力确需设置泄压阀时，泄压阀应当设置在泵出口端与止回阀之间，其打开压力应高出系统工作压力0.2MPa。泄压阀设置在泵出口端与止回阀之间时，在止回阀的上游，应把消防给水管道系统与泄压阀隔绝开，即使一组泄压阀出现无法关闭造成该台消防供水泵无法正常向管道系统供水，也仍可通过备用消防泵或水泵接合器向管道系统供水。同时泄压阀放出流水的压力一般较大，排入水池后，高速水流可能会把空气泡卷带到吸水口附近，因此泄压阀管路的排水末端应自由出流，排水末端应尽量远离消防泵吸水口[1]。

在消防给水系统采用减压阀分区时，考虑减压阀失效会造成低区系统超压，也有在减压阀下游设置超压泄压阀的情况，这同样存在安全隐患。减压阀是消防给水系统中的重要设施，其可靠性将影响系统的正常运行，因其密封又可能存在慢渗水，时间一长可能造成阀前后压力接近，为此应定期试验[1]。若考虑减压阀失效而在减压阀后设置安全泄压阀，也应考虑安全阀失效，可在安全阀上游采用电动阀能紧急关闭的技术措施，以确保系统整体安全可靠；设计时也可采用高、低区分别设置消防供水泵，避免使用减压阀。

2 室内消火栓环网设置不合理风险及措施

多层商业等建筑物每层功能布局不一样，室内消火栓布置时各层室内消火栓水平间距相差较大，不便于设置室内消火栓竖管连接室内消火栓，因此常在设计时采用室内消火栓系统每层设置水平环网，各消火栓从水平环网接出，如图1a）所示。

图1 室内消火栓系统

室内消火栓每层设置水平环网，各消火栓从水平环网接出，不符合《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974—2014）第

8.1.6 条第1款的相关原则[2]。如果只设水平环网，在环管上间隔几个消火栓设置1个检修阀门，管网检修期间关闭相应阀门，一旦发生火灾，部分区域将无消火栓保护。因此，室内消火栓系统宜采用竖向环网布置方式，各层消火栓应尽量与竖管连接，如图1b）所示。若采用水平环网连接室内消火栓，管网及阀门设置应考虑检修室内消火栓关闭阀门时，至少有一股室内消火栓充实水柱到达室内任意一点（图2）。

图2 室内消火栓平面图

3 自动喷水灭火系统管网布置方式问题及措施

自动喷水灭火系统管网布置时，设计仅考虑管网供水时的水力条件是否合理，能否满足规范规定的配水管两侧每根配水支管控制的标准流量洒水喷头数量，没有考虑施工安装阶段管网系统冲洗后是否能排空。《自动喷水灭火系统施工及验收规范》6.4.6条要求管网冲洗结束后，应将管网内的水排除干净[3]。《自动喷水灭火系统设计规范》8.0.13条规定水平设置的管道宜有坡度，并应坡向泄水阀，充水管道的坡度不宜小于2‰，准工作状态不充水管道的坡度不宜小于4‰[4]。山地城市建筑工程场地高差较大时，地下车库顶板会有较大的坡度，类似于坡度较大的斜屋面，水平配水管道一般贴车库梁底吊装，若管网布置时，没有考虑是否便于管网放空，即使平面图中看似水平管道，实际也是和水平面之间有较大斜度的管道。虽然在施工图设计说明中，要求管网安装应坡向泄水阀，但施工时该“水平”管道根本无可能坡向泄水阀，施工安装时管道中的渣滓等在系统试压、冲洗后，因部分“水平”管道不能排空，会造成管道和喷头堵塞，如图3a）所示。

为便于施工安装阶段管网系统冲洗后能顺利排空，管网设计布置时应调整配水支管方向，使其与车库坡向垂直，便于安装时配水支管坡向配水管、配水干管，如图3b）所示。

图3 自动喷水平面图

4 末端试水装置远离最不利喷头对日常监测的影响

《自动喷水灭火系统设计规范》6.5.1条规定，每个报警阀组控制的最不利点洒水喷头处应设末端试水装置，其他防火分区、楼层均应设直径为25mm的试水阀[4]，这是为了使末端试水装置能够模拟火灾时最不利喷头的出流状态，进行开放一只喷头启动系统等试验。设计阶段，部分项目受建筑物水井、喷淋主干管位置限制，末端试水排水管远离最不利点喷头，位置不合理，试水接头出水口的动压与最不利点喷头处的压力相差较大，其出流状态不是最不利点喷头的实际情况，影响测试结果，如图4所示。

图4 存在问题的末端试水平面图

末端试水装置距离最不利喷头管道长度39m,管径DN25，K80标准覆盖面积洒水喷头。假定末端试水装置处压力为0.1MPa时，其出流量为1.33L/s，v=2.50，i=0.76最不利喷头至末端试水装置管段水损约为：

因此，最不利点处喷头压力高于末端试水装置处0.356MPa，为

远离最不利喷头设置的末端试水装置所测压力及出流水量，与最不利喷头处实际压力、出流量差距较大，测试结果不能代替实际情况。因此，末端试水装置设置位置应靠近最不利喷头，才能实现模拟火灾时最不利喷头的出流状态这一功能。

5 管道敷设方式的耐久性、维护便利性问题

建筑小区一般在住宅下方设有大底盘车库，车库顶板上方覆土深度约1.5m，部分设计将室外消火栓管网敷设在该覆土区域，这种敷设方式并不与规范冲突，设计可以按照埋地消防管道的设计要求，选择耐腐蚀管材及相应接口方式。但近些年，因管材、施工质量等多种因素影响，已投入使用的各类小区陆续出现消防管网漏水现象，部分小区漏水量较大，小区业主公摊费用较高，物业公司因无法找到漏点维护，便关闭消防管道阀门，造成严重的消防安全隐患。因此设计时，当管网可在车库架空敷设时，应尽可能架空敷设，以减少管道腐蚀，方便后期维护管理[5]。

6 结语

消防给水管道系统是消防供水的重要组成部分，阀门、管道等设置不合理造成的消防安全隐患在日常维护中有时不容易发现，设计未充分考虑产品可靠性、维护便利性等因素均有可能使消防给水系统在发生火灾时无法正常供水。因此，消防给水管道系统设计时不仅要严格执行规范的条文，还应从消防给水系统整体安全性出发，合理设置阀门、管网等消防给水系统，确保其在火灾时能真正发挥作用。