鄭超

（北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司深圳分公司，廣東 深圳518049）

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展，各種類型的建筑不斷涌現(xiàn)，消防問題成為設(shè)計(jì)人員必須加以考慮的重要事項(xiàng)，確保消防給水系統(tǒng)的安全顯得極其重要。而消防管網(wǎng)壓力大小的控制直接關(guān)乎消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但目前對(duì)于采取防超壓措施中泄壓閥的設(shè)置以及取值還不十分明確，眾多的已建和在建消防系統(tǒng)均采取了設(shè)置泄壓閥，設(shè)置泄壓閥已成為消防設(shè)計(jì)中普遍認(rèn)可的一環(huán)，故對(duì)于如何合理對(duì)泄壓閥取值成了亟待解決的事情。

2 泄壓閥設(shè)置規(guī)定

對(duì)于泄壓閥設(shè)置的要求，隨著相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及手冊(cè)的更新做出了一些新的規(guī)關(guān)，現(xiàn)有規(guī)范GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（簡稱《消規(guī)》）[1]中5.1.16 規(guī)定臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)應(yīng)采取防止消防水泵低流量空轉(zhuǎn)過熱的技術(shù)措施，雖沒指出應(yīng)設(shè)置防超壓情況，但15S909《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范圖示》（以下簡稱《消規(guī)圖示》）[2]關(guān)于此條明確指出防止消防泵低流量空轉(zhuǎn)過熱的技術(shù)措施可以采用泄壓閥；GB 50084—2017《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]中10.2.4 規(guī)定：必要時(shí)，應(yīng)采取控制消防水泵出口壓力的措施；《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版[4]第六章建筑消防中提到工作壓力超過0.6MPa 時(shí)，裝設(shè)泄壓閥。從這些規(guī)范及規(guī)定看出，設(shè)置泄壓閥是為了防止超壓，確保管網(wǎng)安全。

3 消防系統(tǒng)超壓主要原因分析

1）水泵低流量運(yùn)行時(shí)，根據(jù)水泵特性曲線，會(huì)出現(xiàn)較大壓力，可能引起超壓；

2）水泵突然停泵時(shí)，可能引起水錘，造成超壓；

3）部分消防系統(tǒng)采用市政直抽的方式，由于市政水壓有一定波動(dòng)范圍，當(dāng)處于較高點(diǎn)時(shí)，也會(huì)引起管網(wǎng)超壓，其中地鐵車站普遍采用這種供水方式。

4 泄壓閥設(shè)置泄壓值大小分析

《消規(guī)圖示》對(duì)于泄壓閥取值指出，超壓泄壓閥的泄壓值不應(yīng)小于設(shè)計(jì)揚(yáng)程的120%；CECS 144—2002《水力控制閥應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)程》[5]中規(guī)定，泄壓閥的整定開啟壓力應(yīng)不小于系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力加0.1MPa；《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版中指出，泄壓閥泄流壓力值一般高于工作壓力0.1～0.2MPa。這些已有規(guī)定及建議對(duì)于泄壓閥取值都提及工作壓力情況，要保證取值準(zhǔn)確則需明確消防系統(tǒng)各壓力含義和判定各壓力大小，而消防系統(tǒng)各壓力主要包含：設(shè)計(jì)工作壓力、系統(tǒng)工作壓力和試驗(yàn)壓力。

設(shè)計(jì)工作壓力即設(shè)計(jì)壓力，在《消規(guī)》中設(shè)計(jì)壓力是滿足所服務(wù)的各種水滅火系統(tǒng)最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施的壓力要求，臨高壓消防給水系統(tǒng)中設(shè)計(jì)壓力也就是設(shè)計(jì)揚(yáng)程。

系統(tǒng)工作壓力在《消規(guī)》8.2 中給出了相關(guān)定義，即消防管網(wǎng)可能的最大運(yùn)行壓力，此壓力是選取設(shè)備、器材、管材管件、閥門和配件等系統(tǒng)組件的參考?jí)毫Α?/p>

試驗(yàn)壓力在GB 50242—2002《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[6]中定義為管道、容器或設(shè)備進(jìn)行耐壓強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)規(guī)定所要達(dá)到的壓力?！断?guī)》12.4 中對(duì)于試壓也給出了明確的取值情況，試驗(yàn)壓力和系統(tǒng)工作壓力關(guān)系可以詳見12.4.2 條中的壓力管道水壓強(qiáng)度試壓的試驗(yàn)壓力表，因此系統(tǒng)工作壓力是試壓壓力選取的依據(jù)。

根據(jù)已有這些有關(guān)泄壓值的規(guī)定，本文認(rèn)為，泄壓閥的取值大小應(yīng)大于設(shè)計(jì)工作壓力，并且還應(yīng)大于系統(tǒng)工作壓力，而對(duì)于試驗(yàn)壓力，泄壓閥設(shè)置與其關(guān)系不大，試驗(yàn)壓力只是試驗(yàn)管網(wǎng)耐壓和氣密性的作用，不過在《消規(guī)》5.5.11 條中指出，水泵水錘壓力值如果超過試驗(yàn)壓力值時(shí)候，應(yīng)采取消除停泵水錘的技術(shù)措施，因此，試驗(yàn)壓力與是否設(shè)置消除停泵水錘有一定關(guān)系，當(dāng)消防管網(wǎng)進(jìn)行試壓時(shí)，應(yīng)關(guān)閉試驗(yàn)管上的閘閥，以防泄壓閥的誤開啟。

對(duì)于設(shè)計(jì)工作壓力《消規(guī)》10.1.7 中提供了專門的計(jì)算公式，而系統(tǒng)工作壓力的確定較為復(fù)雜，具體情況可以參考《消規(guī)》8.2.3。一般情況下，消防供水采取消防水泵加穩(wěn)壓泵組合的臨時(shí)高壓供水模式，這也是目前消防系統(tǒng)最廣泛的一種供水方式。本文將按這種消防供水情況，對(duì)系統(tǒng)工作壓力取值進(jìn)行分析。當(dāng)采用消防水泵加穩(wěn)壓泵組合的臨時(shí)高壓消防供水模式時(shí)，系統(tǒng)壓力的確定受到消防水泵零流量時(shí)的壓力和消防水泵吸水口最大靜壓之和，以及穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)壓力這2 種影響，兩者按大值進(jìn)行考慮，而此時(shí)消防水泵零流量的壓力至關(guān)重要，根據(jù)《消規(guī)》5.1.6 規(guī)定，零流量的壓力應(yīng)不大于設(shè)計(jì)工作壓力的140%，且宜大于設(shè)計(jì)工作壓力的120%來進(jìn)行計(jì)算。而穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力的選取則按《消規(guī)》5.3.3 的規(guī)定，應(yīng)滿足系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)和管網(wǎng)充滿水的要求進(jìn)行確定，通過對(duì)比兩者大小，從而確定了系統(tǒng)工作壓力大致取值范圍。因此，系統(tǒng)工作壓力的確定也就迎刃而解。

系統(tǒng)工作壓力確定之后，根據(jù)泄壓閥的開啟和關(guān)閉原理，一般泄壓閥在設(shè)定值前0.10MPa 自動(dòng)緩慢開啟，當(dāng)?shù)皆O(shè)定值時(shí)，泄壓閥全部開啟，確保系統(tǒng)壓力不再上升。反之，當(dāng)壓力下降時(shí)也是在設(shè)定值前0.10MPa 內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)降至低于泄壓值0.1MPa 時(shí)泄壓閥將全部關(guān)閉，因此，本文認(rèn)為泄壓值的確定應(yīng)為系統(tǒng)工作壓力加0.10MPa，部分泄壓值的設(shè)定可為系統(tǒng)工作壓力加0.20MPa，這與泄壓閥的靈敏度有關(guān)。這既滿足現(xiàn)有規(guī)范及手冊(cè)要求，也能確保消防管網(wǎng)壓力安全。而此時(shí)得到的泄壓值同《消規(guī)圖示》規(guī)定其取值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)揚(yáng)程（設(shè)計(jì)工作壓力）的120%也是相互吻合的，也就是說泄壓值最終是大于系統(tǒng)工作壓力的，也是大于《消規(guī)圖示》中設(shè)計(jì)揚(yáng)程120%的值。本文所得結(jié)論和其他學(xué)者研究成果相似[7]，不過其他研究并未指出其結(jié)論分析具體過程。

最后，還應(yīng)考慮到如果該消防系統(tǒng)未設(shè)水錘消除措施時(shí)，水泵突然停泵時(shí)，水錘作用可能造成的超壓，特別是穩(wěn)壓泵的水錘作用，以防穩(wěn)壓泵不能正常關(guān)閉，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)需對(duì)泄壓值應(yīng)進(jìn)行復(fù)核，確保不會(huì)因?yàn)樗N作業(yè)而造成泄壓閥的誤開啟。

具體分析過程可簡化為圖1 所示。

5 案例分析

圖1 泄壓值大小分析流程圖

臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)是目前最廣泛采用的消防系統(tǒng)，直抽市政管網(wǎng)進(jìn)行消防加壓給水的供水方式又是臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)中較為特殊的一種供水方式，這種方式的消防管網(wǎng)壓力受市政管網(wǎng)水壓影響較大，易發(fā)生超壓情況，本文將以某地鐵車站為例，運(yùn)用上文分析過程，對(duì)這種供水模式下泄壓值的取值進(jìn)行分析。

某車站為地下2 層島式車站，車站中心里程處埋深約17m，車站消防系統(tǒng)采用直抽兩路市政給水管的消防供水模式，市政水壓為0.25～0.60MPa，在消防泵房出水環(huán)狀管網(wǎng)（DN150mm）上引出一根DN100mm 的管，在此管上設(shè)置泄壓閥。

根據(jù)《消規(guī)》，此工況下，消火栓栓口動(dòng)壓應(yīng)力不小于0.25MPa，由于消火栓栓口動(dòng)壓力應(yīng)不大于0.5MPa，車站消防泵選型可按設(shè)計(jì)揚(yáng)程20m 進(jìn)行選型，這也滿足了消防水力計(jì)算要求。因此，車站設(shè)計(jì)工作壓力為0.20MPa，從而零流量時(shí)壓力取值范圍則為0.24～0.28MPa，扣除局部損失以及沿程損失，加上車站本身一定的埋深，零流量時(shí)壓力與水泵吸水口靜壓之和變化范圍為0.49～0.63MPa。穩(wěn)壓泵采用下置式，放置于消防泵房，穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程根據(jù)《消規(guī)》計(jì)算為41m，經(jīng)17S205《消防給水穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》[8]選型，可采用揚(yáng)程為45m 的泵，從而穩(wěn)壓泵起泵壓力為0.42MPa，停泵壓力為0.49MPa。《消規(guī)》8.3.3 中對(duì)防水錘有明確規(guī)定，當(dāng)消防水泵供水高度超過24m 時(shí)，應(yīng)采用水錘消除器，當(dāng)消防水泵出水管上設(shè)有囊式氣壓水罐時(shí)，可不設(shè)置水錘消除設(shè)施，而此案例設(shè)置囊式氣壓水罐，故不考慮水錘影響。消防管網(wǎng)具體數(shù)值可見表1。

表1 某地鐵車站消防管網(wǎng)各壓力取值

由此可見，此車站泄壓值應(yīng)設(shè)置為0.73～0.83MPa，當(dāng)市政水壓處于高壓力時(shí)，水泵吸水口壓力可到0.80MPa，此值位于泄壓值取值范圍，泄壓值取值低于此值時(shí)能對(duì)管網(wǎng)起到泄壓作用，但還需采用其他減壓方式，例如，設(shè)置減壓閥或者設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，從而確保消火栓動(dòng)口壓力不超壓。因此，對(duì)于市政直抽情況，由于市政水壓的波動(dòng)，特別是當(dāng)市政水壓較高的時(shí)候，泄壓閥能起一定的保護(hù)作用，從而確保設(shè)備器材管件閥門的安全使用。

6 結(jié)語

消防系統(tǒng)管網(wǎng)泄壓閥的泄壓值應(yīng)大于設(shè)計(jì)工作壓力和系統(tǒng)工作壓力，和試驗(yàn)壓力關(guān)系不大。泄壓值的取值應(yīng)主要考慮系統(tǒng)工作壓力大小，為系統(tǒng)工作壓力加0.1～0.2MPa，同時(shí)，應(yīng)對(duì)水泵水錘作用進(jìn)行復(fù)核，以期達(dá)到不會(huì)因?yàn)樗N作業(yè)而造成泄壓閥的誤開啟。通過分析泄壓閥的取值，設(shè)置合理的取值范圍，大大保證管網(wǎng)系統(tǒng)安全。