【精讀】消防給水系統常見問題分析!

　　以2014年頒布的GB50974－2014《消防給水及消火栓系統技術規范》為依據，對其中新增加一些重點條款以及容易引起疑問的條款進行了分析探討，供消防給水系統設計同行參考。

　　1消防水池有效容積即最低水位的確定

　　一直以來，某些同行在消防水池有效容積的計算上都存有疑問，當消防水池占地面積確定的情況下，其有效容積僅與有效水深有關。有效水深即消防水池最高水位和最低水位間的高差，可見最低與最高水位的確定就是解決這個問題的關鍵。《消水規》第4.3.9條要求消防水池的出水管應保證消防水池的有效容積能被全部利用;第5.1.12條要求消防水泵應采取自灌吸水［1］。這兩款條文中雖然都未直接提及最低水位，但實際上都對其做出了強制要求。

　　(1)消防水泵要求自灌吸水，也就是要求消防水池中的存水至少在高度上高于水泵所在的位置，同時還要求有效存水能被全部利用，顯而易見，只有能夠自灌的那部分水才能確保被全部利用。換句話說，同時滿足上述兩款條文中的最低要求的水位，就是消防水池的最低水位，即能夠達到最小自灌吸水要求的水位。自灌吸水的最基本要求是水能夠在重力作用下自由流到水泵的第一級葉輪處并淹沒葉輪。所以從理論上講消防水池的最低水位的高度應略高于水泵第一級葉輪，在具體的設計中，水泵葉輪的高度往往不易直接確定，但水泵第一級葉輪的位置必然低于水泵吸水口上緣，所以我們通常可以用水泵吸水管(口)的頂標高近似確定為消防水池的最低水［2］。

　　(2)上述的自灌吸水水位并不是自灌啟泵水位，這兩個水位的參照控制點不同，自灌吸水的參照控制點是水泵的第一級葉輪，而自灌啟泵是水泵能夠在自灌條件下完成正常排氣、吸水并最終達到正常轉速的啟泵方式，其控制點是水泵處的排氣孔。只有當消防水池內存水的水位高于泵殼頂部的放氣孔(臥式水泵)或出水法蘭頂部的放氣孔(填料密封立式水泵)或泵體上部機械密封壓蓋端部放氣孔(機械密封立式水泵)時，水泵才能確保自灌啟動。所以自灌啟泵水位實際上控制的是消防水池的最高水位的下限，而不是最低水位。

　　(3)《消水規》第5.1.13條款做出了對消防水泵吸水口淹沒深度的規定，一方面是在確定了最低水位的前提下對消防水池的吸水槽深度提出相關要求，同時也進一步確保了消防水泵能夠自灌吸水。

　　2消防水泵自動啟動控制點處控制值的選取

　　《消水規》第11.0.1中規定:消防水泵控制柜在平時應使消防水泵處于自動啟動狀態［1］。所謂自動啟泵就是在無需人工確認的情況下，系統直接自動開啟消防水泵，又稱自動直啟。對于系統處于什么狀態時即達到了自動直啟的充分條件，《消水規》第11.0.4也提出明確規定:消防水泵應由消防水泵出水干管上設置的壓力開關、高位消防水箱出水管上的流量開關，或報警閥壓力開關等開關信號直接自動啟動消防水泵。

　　以一個由消防水泵、高位水箱、穩壓設備以及末端消火栓等設施組成的臨時高壓消火栓系統為例。根據要求應有消防水泵出水干管上設置的壓力開關和高位消防水箱出水管上的流量開關兩種方式直接啟泵。所以只有正確選取壓力值P開和水量值Q開，才能保證系統在火災發生時及時啟動消防水泵或者無火災時不發生誤啟泵。平時系統中的壓力主要由穩壓設備和屋頂消防水箱維持，所以P開的確定與穩壓泵揚程的選取是分不開的。

　　《消水規》第5.3.3中要求:穩壓泵的設計壓力應保持系統自動啟泵壓力設置點處的壓力在準工作狀態時大于系統設置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07～0.10MPa［1］。由前文我們知道，這個自動啟泵壓力設置點就是消防水泵出水干管上的壓力開關處，穩壓泵的準工作狀態即無火災時穩壓泵在PS1和PS2兩個壓力點間的正常往復自動啟停的狀態。根據消防氣壓水罐計算方法，我們可以通過系統最不利點處滅火壓力值P1求得消防水泵的啟泵壓力值P2，需要注意的是這個P2值是穩壓泵處的消防水泵啟泵壓力，《消水規》最新要求的壓力信號采集點已經不在穩壓泵處，而是在消防水泵的出水干管壓力開關處，所以要通過穩壓泵與壓力開關處的高差h求得P開，即P開=P2+h。

　　當穩壓泵高度高于壓力開關時，h為正值;當穩壓泵高度低于壓力開關時，h為負值。同時，可以根據P2求得PS1和PS2以及穩壓泵的揚程P穩，最終需要滿足PS1－P開≥0.07～0.10MPa的要求。

　　系統中平時的漏損量也是由穩壓設備和消防水箱負責補充，無火災發生時，消防水箱出水管內的流量是很小的，當火災發生時，系統中某處的第一個消火栓開啟，水箱出水管的流量迅速提高至Q開，此時消防水泵自動直啟，間接確定火災發生。顯而易見，Q開從數值上應該大于系統平時的最大漏損量Q漏，或大于系統中一個消火栓的出水量Q栓，才能確認系統出水量超出正常值。對于單體建筑來說，系統的最大漏損量Q漏一般不大于1L/s，而除建筑高度21m＜h≤27m的住宅Q栓=2.5L/s外，其余建筑的Q栓=5.0L/s。為了保證系統間接確認火災發生的靈敏性，選取Q漏與Q栓之間的小者確定為Q開，即一般情況下Q開≥1L/s。當系統管網十分龐大時(公眾號:泵管家)，此數值還需詳細計算。自動噴水系統及其它消防系統的啟泵壓力值P開與水量值Q開均可以通過上述的方式同理計算。

　　3消防穩壓設施的設置

　　臨時高壓消防給水系統中的消防水泵平時處于關閉狀態，當報警系統確認火災發生后發出指令，消防水泵才會開啟。由上面的討論我們可知，消防水泵從收到啟動信號后至其達到正常轉速是需要一定的時間的，那么這個時間段內必須要有相應的措施來保證對初期火災的控制，換句話說這個時間段內不但要有水而且還要保證一定的水量和壓力才能實現對初期火災較好的控制。規范中規定用來完成這項任務的設施就是高位消防水箱，其不但要儲存火災初期的消防水量，還要滿足水滅火設施最不利點處的最小使用壓力，當壓力不能滿足時，應設置穩壓泵及相應的氣壓水罐［3］。

　　《消水規》頒布后，細心的同行會發現很多變化。首先是原GB50016－2006《建筑設計防火規范》中要求的儲存10min的消防水量的條文不見了;其次是原GB50045－95(2005年版)《高層民用建筑設計防火規范》中要求的穩壓泵按不同系統確定的出水量(消火栓系統不大于5L/s，自噴系統不大于1L/s)不見了，以及氣壓水罐調節水量宜為450L的要求也不見了。這些變化給很多同行帶來了疑惑，對上述問題不知該怎么處理。

　　仔細體會這其中的變化就能找到答案，規范的編制者在這些地方做出了如此明顯的調整，必然是刻意的。所以不必再糾結于原規范的條文，只需要遵循《消水規》的要求即可。對于消防穩壓設施的設置，《消水規》進行了兩個淡化，第一是對消防初期滅火時間的淡化，取消了10min的概念，氣壓水罐原來的450L的調節水量也是依據10min計算出來的，所以自然也就沒有相應的條文了。高位消防水箱的有效容積僅需根據建筑的性質及高度按照《消水規》第5.2.1條中要求選定即可。

　　第二個淡化的內容是消防穩壓設施對于初期消防水量的貢獻，首先是穩壓泵的水量不再按照消防設施的用水量計算，而是根據系統管網的正常泄漏量和系統必要的自動啟動流量來確定;其次氣壓水罐內原先的存水主要由穩壓水容積、緩沖水容積以及消防水容積三部分組成，既然取消了根據10min計算消防水容積的條文，也就是對消防水這部分容積就不再做過多的要求，而是僅要求氣壓水罐調節容積應根據穩壓泵啟泵次數不大于15次/h計算確定，且總有效儲水容積不宜小于150L。所以突出了氣壓水罐的主要作用是輔助穩壓泵維持系統壓力以及保證初期火災用水的水壓，而初期消防用水的水量還是由消防水箱來提供。

　　4其他規定

　　4.1消火栓系統消防水泵揚程的變化《消水規》第7.4.12.2中規定：高層建筑、廠房、庫房和室內凈空高度超過8m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱應按13m計算;其他場所，消火栓栓口動壓不應小于0.25MPa，且消防水槍充實水柱應按10m計算。本條對于消火栓栓口處的動壓做出了直接要求。根據以往經驗，我們知道，通過水力計算，當栓口動壓分別為0.16MPa和0.22MPa時即可以滿足消防水槍充實水柱分別達到10m和13m。故目前消火栓系統消防水泵的揚程需要比以往計算值高出0.09～0.13MPa才能滿足《消水規》的要求。

　　4.2消防系統的工作壓力《消水規》第8.2.3中對于常高壓和臨時高壓消防系統的工作壓力做出了明確規定，所以不能簡單的認為系統的工作壓力等同于消防水泵的設計揚程。例如采用穩壓泵穩壓的臨時高壓消防給水系統的系統工作壓力，應取消防水泵零流量時的壓力、消防水泵吸水口最大靜壓二者之和與穩壓泵維持系統壓力時兩者其中的較大值。這個值有時會遠大于消防水泵的設計揚程，正確的確定系統的工作壓力對于試驗壓力和管材承壓級別的選取至關重要。

　　4.3消防排水設施設計《消水規》第9.3.1中要求:消防給水系統試驗裝置處應設置專用排水設施。通常以前的設計中，設計人員往往將噴淋的末端試水裝置引至就近的衛生間或空調機房等有排水設施的房間，使得試水時消防水可以及時排放，但是《消水規》明確要求設置專用排水設施，也就是專門服務于試水裝置的排水系統，本條是強制執行條款，需要設計人員引起重視。

　　4.4消防水泵房與消防控制室的距離有關消防水泵房和消防控制室的距離問題，在之前的相關規范中沒有明確規定。但《消水規》第11.0.12中要求:消防水泵控制柜應設置機械應急啟泵功能，并應保證在控制柜內的控制線路發生故障時由有管理權限的人員在緊急時啟動消防水泵。機械應急啟動時，應確保消防水泵在報警后5min內正常工作［1］。這里5min實際上包括以下幾個方面的時間：

　　①消防報警后，相關人員發現消防水泵及其備用泵均未自動啟動，且在控制室內通過手動遙控仍未啟動，此時確認自動啟動和遠程遙控啟動失敗，這個過程經歷的時間比較短，一般不會大于1min；

　　②相關人員從消防控制室迅速趕至消防水泵房進行消防水泵機械應急啟動；

　　③水泵從收到應急啟動信號后至水泵達到正常轉速，這個時間約2min。所以留給第二項的時間最多只有2～3min，這也就決定了消防水泵房與消防控制室的最遠距離不能超過一個成年人2min～3min的跑步距離。本條要求為強條，需要引起注意。

　　5、結束語

　　上述提及的都是在消防安全設計中經常遇到的或容易忽略的問題，而且大多數都涉及《消水規》中的強制執行條款，泵管家在這里提出自己的觀點，旨在拋磚引玉，并引起廣大消防工程設計人員的重視。希望廣大同行在更好的理解規范的基礎上，共同攜手為我國的城市建設和消防安全提供愈加堅實的保障。