張靜，張平

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》關(guān)于消防泵站的設(shè)計要點

Design Essentials of the Fire Pump Station of Technical Code for Fire Protection Water Supply and Hydrant Systems

張靜1，張平2

本文將按照GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，對消防泵站的設(shè)計要點進行說明，根據(jù)新舊消防規(guī)范的不同要求，針對消防水泵、穩(wěn)壓系統(tǒng)和超壓保護等內(nèi)容分別進行闡述。

消防泵站；消防水泵；自灌吸水；穩(wěn)壓系統(tǒng)；超壓保護

2014年1月29日，我國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（簡稱《消規(guī)》），并于2014年10月1日起實施。2014年8月27日，住建部又發(fā)布了GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（簡稱新《建規(guī)》），并于2015年5月1日起實施。在此之前，消防泵站的設(shè)計需要遵循GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（簡稱老《建規(guī)》）和GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2005版，簡稱《高規(guī)》）等規(guī)范，但這些規(guī)范的內(nèi)容交叉且部分觀點矛盾，給設(shè)計者帶來很多困擾。《消規(guī)》和新《建規(guī)》則將老《建規(guī)》和《高規(guī)》進行了整合，其中《消規(guī)》對消防泵站的設(shè)計要求進行了詳細的規(guī)定。本文將結(jié)合新老規(guī)范的不同要求，對消防泵站的設(shè)計要點進行說明。

1 消防水泵

1.1 自灌吸水

火災(zāi)的發(fā)生是不定時的，為保證消防水泵能隨時啟動并提供可靠供水，泵殼內(nèi)應(yīng)經(jīng)常充滿水，以保證及時啟泵，所以消防水泵應(yīng)自灌吸水。新老規(guī)范對此均做出了強制性要求，但當(dāng)離心水泵不能滿足自灌式吸水的技術(shù)要求，即水池最低水位低于離心水泵出水管中心線或水源水位不能滿足離心泵吸水時，老規(guī)范（《建規(guī)》和《高規(guī)》）在條文說明中規(guī)定應(yīng)有可靠迅速的充水設(shè)備，如同步排吸式消防水泵等；新規(guī)范（《消規(guī)》）則沒有相關(guān)表述，但提出應(yīng)采用以濕式深坑方式安裝的軸流深井泵。這表明，按照新規(guī)范的要求，當(dāng)自灌式吸水有困難時，不能采用充水設(shè)備來解決問題，但可以應(yīng)用軸流深井泵。

根據(jù)GB6245-2006《消防泵》，消防水泵分為深井消防泵、潛水消防泵和普通消防泵。軸流深井泵屬于深井消防泵，因為在老規(guī)范中沒有被提起，所以工程實踐中應(yīng)用較少，但新規(guī)范對其進行了重點介紹，規(guī)定軸流深井泵宜安裝于水井、消防水池和其他消防水源上。新規(guī)范還特意設(shè)立了一個章節(jié)（4.4天然水源及其他）介紹水井和其他消防水源。為推動軸流深井泵在工程實踐中的應(yīng)用，新規(guī)范規(guī)定，當(dāng)工程條件受限時，比如消防水源是天然水塘，現(xiàn)場沒有合適的場地建立滿足自灌式吸水的離心水泵泵站，可以在水塘里直接用軸流深井泵作為消防水泵。軸流深井泵由于潛入水中運行，不需另設(shè)吸水管路和相應(yīng)的閥門，能大大簡化泵站的土建及建筑結(jié)構(gòu)工程，減少安裝面積，節(jié)約工程造價30%～40%；另外，由于電機與水泵構(gòu)成一體，無須在現(xiàn)場進行耗工、耗時的電機、傳動機構(gòu)、水泵軸線對中的裝配工序，現(xiàn)場安裝方便快速，所以軸流深井泵應(yīng)用前景廣闊。

1.2 電動機干式安裝

根據(jù)新規(guī)范安全可靠性和可維修性的要求，當(dāng)采用由電動機驅(qū)動的消防水泵時，應(yīng)選擇電動機干式安裝的消防水泵，這在老規(guī)范中是沒有提到的。干式安裝的消防水泵應(yīng)包括軸流深井泵和離心消防泵，而濕式安裝的消防水泵應(yīng)指潛水消防泵，所以新規(guī)范實際上禁止了潛水消防泵的應(yīng)用，GB6245-2006《消防泵》也就需要進行再版修改了。由此也可以說明，對于水井和其他消防水源，按照老規(guī)范可以采用潛水消防泵，而新規(guī)范則不允許這樣，但可使用軸流深井泵，既簡單方便又符合規(guī)范要求。

1.3 水泵的自動啟動

為了及時啟動消防水泵，供應(yīng)火場用水，老規(guī)范對消防按鈕直接啟動消防水泵進行了規(guī)定。根據(jù)老《建規(guī)》，高層廠房（倉庫）和高位消防水箱靜壓不能滿足最不利點消火栓水壓要求的其他建筑，應(yīng)在每個室內(nèi)消火栓處設(shè)置直接啟動消防水泵的按鈕。根據(jù)《高規(guī)》，臨時高壓給水系統(tǒng)的每個消火栓處應(yīng)設(shè)直接啟動消防水泵的按鈕。但新規(guī)范卻規(guī)定，消火栓按鈕不宜作為直接啟動消防水泵的開關(guān)，但可作為發(fā)出報警信號的開關(guān)，這是考慮到新規(guī)范對臨時高壓消防給水系統(tǒng)的定義是能自動啟動消防水泵，消防按鈕直接啟泵的必要性降低，而且這樣啟泵投資也大。另外，消防水泵一般會向多棟建筑給水，消火栓箱報警按鈕的報警系統(tǒng)經(jīng)常因弱電信號的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性。

新規(guī)范還規(guī)定了消防水泵自動啟動信號的采集原則：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)或報警閥壓力開關(guān)等開關(guān)信號應(yīng)能直接自動啟動消防水泵。采用壓力和流量作為自動啟泵的信號，是因為可靠性高。這也與2014年5月1日開始實施的GB50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求相一致，該規(guī)范規(guī)定的聯(lián)動控制方式，是指由消火栓系統(tǒng)出水干管上設(shè)置的低壓壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上設(shè)置的流量開關(guān)或報警閥壓力開關(guān)等信號作為觸發(fā)信號，直接控制啟動消火栓泵，而當(dāng)設(shè)置消火栓按鈕時，消火栓按鈕的動作信號應(yīng)作為報警信號及啟動消火栓泵的聯(lián)動觸發(fā)信號，由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動控制消火栓泵的啟動。

2 穩(wěn)壓系統(tǒng)

2.1 臨時高壓消防系統(tǒng)

新規(guī)范對臨時高壓消防給水系統(tǒng)的定義是，平時不能滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量，火災(zāi)時能自動啟動消防水泵以滿足所需的工作壓力和流量的供水系統(tǒng)。按照老規(guī)范的要求，由于其給水可靠性較低，所有設(shè)置臨時高壓給水系統(tǒng)的建筑物都應(yīng)設(shè)置消防水箱，并應(yīng)滿足最不利點消火栓栓口靜壓的要求。新規(guī)范對此進行了修正，規(guī)定在采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)時，高層民用建筑、總建筑面積＞10 000m2且層數(shù)＞2層的公共建筑和其他重要建筑，必須設(shè)置高位消防水箱，其他建筑當(dāng)設(shè)置高位消防水箱確有困難且采用安全可靠的消防給水形式時，可不設(shè)高位消防水箱，但應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵。這種不設(shè)高位水箱而設(shè)穩(wěn)壓泵的消防給水系統(tǒng)，實際上是上海市DGJ08-94-2007《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》所定義的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，即消防給水管網(wǎng)中平時由穩(wěn)壓設(shè)施保持系統(tǒng)中最不利點的水壓以滿足滅火時的需要，在滅火時由壓力聯(lián)動裝置啟動消防泵，使管網(wǎng)中最不利點的水壓和水量達到滅火的要求。該規(guī)程還規(guī)定設(shè)有穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的多層建筑（二層及二層以上且建筑高度＞10m的大中型商場除外）可不設(shè)高位消防水箱。這說明這兩本規(guī)范是相輔相成的，但新規(guī)范沒有沿用穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的定義，而這種形式的穩(wěn)壓泵由于其揚程大于消防水泵的揚程，實際上已經(jīng)突破了臨時高壓消防給水系統(tǒng)的定義，是一種特殊形式。

另外，新規(guī)范還規(guī)定，高位消防水箱的最低有效水位應(yīng)滿足水滅火設(shè)施最不利點處的靜水壓力，否則應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵。這是臨時高壓消防給水系統(tǒng)需設(shè)穩(wěn)壓泵的第二種情況，也可以將其表述為局部穩(wěn)壓設(shè)施。由于穩(wěn)壓泵僅需滿足滅火設(shè)施一定的靜水壓力要求，所以平時不能滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力，這也使得這種系統(tǒng)仍在臨時高壓消防給水系統(tǒng)的定義范疇。

2.2 穩(wěn)壓泵和氣壓水罐

穩(wěn)壓系統(tǒng)主要包括穩(wěn)壓泵和氣壓水罐。

穩(wěn)壓泵的功能是維持消防給水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，使系統(tǒng)水壓始終處于設(shè)定壓力狀態(tài)。為了實現(xiàn)這種功能，穩(wěn)壓泵的設(shè)計流量必須大于系統(tǒng)的滲漏量，新規(guī)范規(guī)定穩(wěn)壓泵的設(shè)計流量不應(yīng)小于消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄漏量和系統(tǒng)自動啟動流量（一般指報警閥壓力開關(guān)）。管網(wǎng)的正常泄漏量宜按消防給水設(shè)計流量的1%～3%計算，且不宜＜1L/s。這是我國的消防規(guī)范首次明確給出了穩(wěn)壓泵設(shè)計流量的計算方法，老規(guī)范只是規(guī)定了消防穩(wěn)壓泵的流量數(shù)值，即消火栓給水系統(tǒng)宜為5L/s，自動噴水滅火系統(tǒng)宜為1L/s，合用的消防滅火系統(tǒng)宜為3L/s。另外，新規(guī)范還給出了穩(wěn)壓泵設(shè)計壓力的要求，具體計算見圖1，其中：穩(wěn)壓泵啟泵壓力P1≥H+15，且≥H1+10；穩(wěn)壓泵停泵壓力P2=P1/0.85；消防泵啟泵壓力P=P1-（7～10）。

在新規(guī)范中氣壓水罐的作用是防止穩(wěn)壓泵頻繁啟停，調(diào)節(jié)容積是根據(jù)穩(wěn)壓泵啟泵次數(shù)≯15次/h計算確定，但有效儲水容積不宜＜150L，具體計算見式（1）。在老規(guī)范中，氣壓水罐還被賦予為撲滅初期火災(zāi)提供一定水量的作用，所以規(guī)定氣壓水罐的有效容積對于消火栓系統(tǒng)為300L，對于自動噴水系統(tǒng)為150L，若兩種系統(tǒng)合用則為450L?？傊?，新規(guī)范明確了氣壓水罐的作用，并提出了比老規(guī)范更加科學(xué)的計算方法。

圖1 穩(wěn)壓泵設(shè)計壓力的計算

式中：

Vq——氣壓罐有效儲水容積，m3

∝n——氣壓罐內(nèi)工作壓力比，宜采用0.65～

0.85

qb——穩(wěn)壓泵設(shè)計流量，L/s

n——每小時啟泵次數(shù)，≯15次/h

3 超壓保護

在火災(zāi)初期消火栓的實際使用數(shù)和自噴系統(tǒng)的噴頭實際開放數(shù)可能比規(guī)范要求的數(shù)量少，實際消防用水量遠小于水泵的設(shè)計流量值，在消防水泵試驗和檢查時，水泵出水量也較少，這兩種情況都會導(dǎo)致消防系統(tǒng)超過管網(wǎng)允許壓力而造成事故，所以老《建規(guī)》規(guī)定當(dāng)存在超壓可能時，出水管上應(yīng)設(shè)置防超壓設(shè)施，而《高規(guī)》則規(guī)定高層建筑消防給水系統(tǒng)應(yīng)采取防超壓措施。這說明老規(guī)范十分關(guān)注系統(tǒng)超壓問題，并在條文說明中提出了很多防超壓措施，包括選用流量-揚程曲線平的水泵、出水管上設(shè)置安全閥或泄壓閥、設(shè)回流泄壓管、多臺水泵并聯(lián)運行、提高管道和附件承壓能力、減小豎向分區(qū)給水壓力值和合理布置消防給水系統(tǒng)等。但新規(guī)范在正文部分并沒有提到系統(tǒng)防超壓的問題，好像這個問題被忽視了，其實新規(guī)范通過兩種措施將系統(tǒng)超壓問題解決了。首先，規(guī)定高壓和臨時高壓消防給水系統(tǒng)的系統(tǒng)工作壓力應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)供水時可能的最大運行壓力確定，并考慮了消防水泵零流量時的壓力；其次，規(guī)定消防水泵的流量-揚程性能曲線應(yīng)為無駝峰、無拐點的光滑曲線，零流量時的壓力不應(yīng)大于設(shè)計工作壓力的140%，且宜大于設(shè)計工作壓力的120%。這樣就限制了水泵在零流量時的壓力，防止了系統(tǒng)超壓過大。因此，新規(guī)范防系統(tǒng)超壓的規(guī)定更加明確，也更加科學(xué)。

[1]GB50974-2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50016-2014，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[3]GB6245-2006，消防泵[S].

[4]GB50116-2013，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]楊琦.穩(wěn)高壓與臨時高壓消防給水系統(tǒng)的主要區(qū)別[J].中國給水排水，2003，19（10）:71-73.

[6]DGJ08-94-2007，民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程[S].

[7]15S909，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范圖示[S].■

TU892

A

1001-6171（2017）03-0048-03

通訊地址：1中國中建設(shè)計集團天津分公司，天津300021；2天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津300400；

2016-08-29；編輯：呂光