彭祖平 （中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

0 前 言

在高層建筑中，當(dāng)消防水箱的高度與最不利點(diǎn)消火栓處靜水壓力不能滿足《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）關(guān)于一類公共建筑不應(yīng)低于0.1MPa，建筑高度超過100m時(shí)不應(yīng)低于0.15MPa，高層住宅、二類公共建筑、多層公共建筑不應(yīng)低于0.07MPa的規(guī)定時(shí)，一般常在靠近高位水箱的頂層采用增壓泵加氣壓罐的方式增壓。本文就《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）（以下簡稱《水消規(guī)》）對(duì)消防泵啟動(dòng)控制方法和各參數(shù)計(jì)算做簡要分析。

1 臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)定義

按照《水消規(guī)》條文2.1.3臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)定義：平時(shí)不能滿足滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量，火災(zāi)時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵以滿足火災(zāi)設(shè)施所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng)。按照條文要求，臨時(shí)高壓系統(tǒng)在滿足火災(zāi)設(shè)施所需的工作壓力和流量的條件下，消防水泵能自動(dòng)啟動(dòng)。按照條文11.0.4：消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)、或報(bào)警閥壓力開關(guān)等開關(guān)信號(hào)應(yīng)能直接自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵。以下就自動(dòng)啟動(dòng)消防泵的流量開關(guān)和壓力開關(guān)參數(shù)值進(jìn)行分析。

2 流量開關(guān)參數(shù)值

按照《水消規(guī)》條文5.3.2.2條：消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄流量應(yīng)根據(jù)管道材質(zhì)、接口形式等確定，當(dāng)沒有管網(wǎng)泄流量數(shù)據(jù)時(shí)，穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)流量宜按消防給水設(shè)計(jì)流量的1%～3%計(jì)，且不宜小于1L/s。管網(wǎng)泄流量數(shù)據(jù)通過計(jì)算幾乎是難以實(shí)現(xiàn)的，得到其數(shù)據(jù)值要么在安裝完成后通過試驗(yàn)得到，要么按規(guī)范規(guī)定取1%～3%且不小于1L/s。按照規(guī)范表3.5.2建筑室內(nèi)消防用水量最大取40L/s。建議泄流量取40×3%=1.2L/s。按《水消規(guī)》3.5.2高層建筑單只消防水槍最小出流量5L/s，流量開關(guān)取值5L/s能夠滿足火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防泵自動(dòng)啟動(dòng)的要求。

3 壓力開關(guān)參數(shù)取值

根據(jù)《水消規(guī)》條文5.3.4條：設(shè)置穩(wěn)壓泵的臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置防止頻繁啟停的技術(shù)措施，當(dāng)采用氣壓罐時(shí)，其調(diào)節(jié)容積應(yīng)根據(jù)穩(wěn)壓泵啟停次數(shù)不大于15次/h計(jì)算確定，但有效儲(chǔ)水容積不宜小于150L。高層建筑臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)通常采用屋頂水箱+穩(wěn)壓泵+氣壓罐的形式作為滿足最不利滅火設(shè)施所需工作壓力和流量。以P1表示滿足最不利點(diǎn)消火栓栓口壓力，P2為滿足消防儲(chǔ)水容積時(shí)氣壓水罐內(nèi)的最高工作壓力，Ps1為消防穩(wěn)壓泵啟動(dòng)時(shí)的壓力，Ps2為穩(wěn)壓泵停泵時(shí)的壓力。常采用的隔膜式氣壓水罐工作原理：氣壓水罐運(yùn)行前，排凈隔膜囊內(nèi)空氣，穩(wěn)壓泵向囊內(nèi)充水，氣壓水罐壓力表讀數(shù)為P1時(shí)開始計(jì)量充水量，當(dāng)水罐壓力達(dá)到P2時(shí)增加的水量為消防儲(chǔ)水量Vx，繼續(xù)充水，隔膜囊膨脹壓力達(dá)到Ps1=P2+0.02MPa即為穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力，繼續(xù)充水達(dá)到壓力Ps2=Ps1+（0.05～0.06）MPa時(shí)為穩(wěn)壓泵停泵壓力，增加的水量即為穩(wěn)壓水容積，通常取50L。日常運(yùn)行中，如消防水系統(tǒng)管路滲漏，囊內(nèi)水容積會(huì)減少，水壓降低至Ps1時(shí)，穩(wěn)壓泵開啟，囊內(nèi)水增加，壓力升高至Ps2時(shí)停泵，如此反復(fù)，使氣壓罐內(nèi)始終儲(chǔ)存消防水量，并使壓力大于P2，滿足消防系統(tǒng)供水壓力和流量要求?；馂?zāi)時(shí)，由于穩(wěn)壓泵出水量小于一支消火栓流量，即使穩(wěn)壓開啟氣壓水罐內(nèi)壓力也維持不了Ps1的壓力，消火栓管網(wǎng)系統(tǒng)壓力會(huì)下降。按《水消規(guī)》條文5.3.3.2條，為防止系統(tǒng)誤動(dòng)作，當(dāng)壓力下降至Ps1～0.08時(shí)消火栓水泵出水干管上的壓力開關(guān)給出電信號(hào)，啟動(dòng)消防泵。

4 臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)消防泵的啟動(dòng)控制參數(shù)計(jì)算實(shí)例

圖1 消火栓系統(tǒng)布置示意圖

由本文第2及第3節(jié)得出了自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵的2個(gè)參數(shù)值：高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)參數(shù)值5L/s，即當(dāng)通過流量大于5L/s時(shí)，給出電信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)消防泵；消火栓水泵出水干管上的壓力開關(guān)當(dāng)壓力下降至Ps1～0.08時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)消防泵。兩個(gè)控制條件是當(dāng)滿足任何一個(gè)條件時(shí)，均自動(dòng)啟動(dòng)消防泵，增加了系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)的安全性。

本工程為一類公共建筑，建筑高度為83.4m，地上23層，地下一層，屋頂水箱間設(shè)有36m3高位消防水箱及穩(wěn)壓泵、氣壓罐；消防水池及泵房設(shè)于負(fù)一層，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量40L/s，消火栓系統(tǒng)原理圖如圖1。

4.1 最不利點(diǎn)消火栓的拴口壓力

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）（2005年版），最不利點(diǎn)消火栓的水槍充實(shí)水柱不應(yīng)小于13m，采用?19mm水槍噴嘴和長25m直徑65mm麻質(zhì)帆布水帶。水槍噴嘴處壓力）

與充實(shí)水柱有關(guān)的系數(shù)αf=1.19+80（0.01Sk）4=1.19+80×(0.01×13)4=1.21，代入式（1），Hq=10×=185.6kPa

則最不利點(diǎn)消火栓栓口壓力Hxh=Hq+hd+Hk（2）

4.2 氣壓水罐內(nèi)的最低工作壓力P 1

增壓水泵出口至最不利消火栓的水頭損失按20kPa計(jì)，按《水消規(guī)》條文5.2.6.2條，穩(wěn)壓泵吸水管設(shè)防止旋流器，取150mm保護(hù)高度，則最低有效水位為88.8+0.15=88.95m，最不利消火栓標(biāo)高為80.25+1.1=81.35m，則P1=（23.69+2）-（88.95-81.35）=18.09m=0.181MPa。

4.3 氣壓水罐內(nèi)的最高工作壓力P 2

4.4 穩(wěn)壓泵的啟動(dòng)壓力P s1 和停泵壓力P s2

按本文第3節(jié)介紹穩(wěn)壓泵及氣壓水罐工作原理知

4.5 流量開關(guān)及壓力開關(guān)控制參數(shù)

按本文第2節(jié)分析，流量開關(guān)控制參數(shù)取5L/s，本文4.1節(jié)計(jì)算知，最不利消火栓設(shè)計(jì)流量為5.4L/s，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高位消防水箱出水管流量大于5L/s，能夠滿足自動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵的要求。按本文第3節(jié)分析氣壓水罐的工作原理，推出本例消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)壓力P=Ps1+0.882+0.038=0.321+0.882+0.038=1.241MPa。按《水消規(guī)》5.3.3.2條：穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動(dòng)啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)啟泵壓力值，且增加值宜為0.07MPa～0.10MPa。本文取值0.09MPa。則壓力開關(guān)控制參數(shù)取1.241-0.09=1.15MPa，及壓力下降至1.15MPa時(shí)，壓力開關(guān)給出電信號(hào)啟動(dòng)消火栓泵。

5 結(jié) 語

《水消規(guī)》規(guī)定消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)控制其自動(dòng)啟動(dòng)，但沒有給出具體參數(shù)值，本文通過計(jì)算分析，得出兩個(gè)重要參數(shù)值的計(jì)算方法。

[1]GB50974-2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[2]GB50015-2003，建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

[3]98S205，消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝[S].

[4]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1986.