作者簡介：劉云潔（1988—），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)榻o排水。

摘要：消防水泵房是建筑給排水設(shè)計的核心之一。滅火時，水通過消防水泵房內(nèi)的消防泵傳輸?shù)浇ㄖ飪?nèi)各個消防設(shè)施，如室內(nèi)消火栓、消防軟管卷盤、噴頭、射流系統(tǒng)等，是保障建筑消防安全的基石。筆者總結(jié)自己從業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從定案、設(shè)計、施工、物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范要求等多個維度出發(fā)，對傳統(tǒng)的消防水泵房設(shè)計進(jìn)行要點(diǎn)分析，提出新的見解和建議。

關(guān)鍵詞：流速分析 管頂平接 穩(wěn)壓泵流量 消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

中圖分類號：TU892;TU82

Abstract： The fire pump room is one of the cores of the water supply and drainage design of buildings. When extinguishing a fire， water is transmitted to various fire extinguishing facilities in the building through fire pumps in the fire pump room， such as indoor fire hydrants， fire hose reels， sprinkler heads and jet systems， and these facilities are cornerstones to ensure the fire safety of building. Through years of accumulation of work experience， the author analyses the key points of design of the traditional fire pump room from multiple dimensions， such as scheme determination， design， construction and Internet of things specification requirements， and puts forward innovative insights and proposals.

Key Words： Flow rate analysis; Flat joint of the pipe top; Flow rate of stabilized pressure pumps; Awareness system of the fire Internet of Things

消防泵房是水專業(yè)消防設(shè)計的核心，是整個建筑水消防系統(tǒng)的動力源和水源保障。合理的消防泵房設(shè)計才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

消防設(shè)計是一門經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，因此消防泵房有一套非常成熟的設(shè)計思路。近些年，隨著消防規(guī)范修訂、消防產(chǎn)品迭代更新、物聯(lián)網(wǎng)興起，傳統(tǒng)的消防水泵房設(shè)計也有了一些變化。筆者從業(yè)多年，結(jié)合項目經(jīng)驗(yàn)，擬從方案階段、設(shè)計階段、物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范三方面對消防水泵房設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行一系列的分析總結(jié)，旨在交流設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。

1 方案設(shè)計階段要點(diǎn)分析

方案階段，設(shè)計方需要征詢有關(guān)部門，多為當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門或自來水公司，了解項目地的市政供水條件。江蘇、北京、浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，市政配套成熟完善，通常能夠提供連續(xù)可靠的兩路供水，且市政給水接駁口管徑通常大于等于DN200，供水高峰期壓力不小于0.16 MPa，室外消火栓系統(tǒng)可由市政給水直接供水，消防水池僅需儲存火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的室內(nèi)消防用水量。上海城區(qū)項目，甚至可以不設(shè)置消防水池。但設(shè)計方需要結(jié)合項目特點(diǎn)，校核市政條件，不能僅憑當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門的最基本要求和兩路供水條件確定消防水池有效容積。當(dāng)接駁口管徑較小，設(shè)計消防水量偏大時，市政供水能力極有可能不滿足設(shè)計要求，需設(shè)置消防水池作為補(bǔ)充。

上海常見的多層、高層商辦項目，室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量多為30～40 L/s，室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量多為20～40 L/s，噴淋系統(tǒng)設(shè)計流量多為30～45 L/s，全部消防給水設(shè)計流量約80～125 L/s。市政直抽的消防系統(tǒng)形式，地塊內(nèi)環(huán)網(wǎng)等同于多臺水泵共用一根吸水總管，設(shè)計流速應(yīng)參考《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）5.1.13條，消防水泵吸水管管徑小于DN250時，流速宜為1.0～1.2 m/s ；消防水泵吸水管管徑大于DN250時，流速宜為1.2～1.6 m/s[1] 。根據(jù)壓力管流量公式，流量等于流速與管道截面積的乘積，計算可得：流速1.2" m/s 的情況下，DN200的管道管網(wǎng)供水能力為38 L/s；流速1.6 m/s 的情況下，DN300的管道管網(wǎng)供水能力為113 L/s。

因此，市政接駁口僅DN200的情況下，管網(wǎng)供水能力并不大，最多只能滿足室外消火栓系統(tǒng)設(shè)計流量，設(shè)計方需考慮設(shè)置消防水池儲存室內(nèi)消火栓系統(tǒng)及自動滅火系統(tǒng)的用水量。市政接駁口DN300的情況下，管網(wǎng)供水能力較大，一般能滿足地塊內(nèi)全部生活、消防用水量，可考慮不設(shè)置消防水池。但商業(yè)綜合體項目或劇場體育館項目，可能會設(shè)置防護(hù)冷卻系統(tǒng)、防護(hù)分隔系統(tǒng)等，此類消防系統(tǒng)用水量大、火災(zāi)持續(xù)時間長，DN300的接駁口供水能力也不滿足需求，仍需設(shè)置消防水池儲存部分消防系統(tǒng)用水量。另，如果地庫設(shè)置三層機(jī)械車位，噴淋系統(tǒng)設(shè)計流量在50～60 L/s左右，市政管網(wǎng)供水能力可能不滿足要求，需校核是否有必要設(shè)置消防水池。

規(guī)范對流速規(guī)定用字為“宜”。上海松江區(qū)、虹橋區(qū)、浦東等部分區(qū)域市政管網(wǎng)較新、可靠性相對比較高，上海審圖機(jī)構(gòu)一致認(rèn)為，流速可以放寬到2.0 m/s，DN300的管道管網(wǎng)供水能力可達(dá)141 L/s左右，扣除生活用水后，基本能滿足室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)及自動噴水系統(tǒng)的設(shè)計水量要求，因此上海中心城區(qū)項目，較少設(shè)置消防水池，通常采用市政直抽的消防給水形式。

2 施工圖設(shè)計階段要點(diǎn)分析

2.1吸水總管標(biāo)高與消防水泵吸水口標(biāo)高的關(guān)系分析

近些年，旋流防止器類產(chǎn)品越來越成熟，普及率變高，通?？梢杂眯鞣乐蛊魈娲瓤?。吸水喇叭口為直接吸水，而旋流防止器為四周環(huán)形吸水[2]，增大了吸水口面積，從而降低吸水口流速，因此旋流防止器工作時水流狀態(tài)較吸水喇叭口的直接吸水形式更加溫和，不容易大面積產(chǎn)生液面渦旋，或者說液面渦旋貼旋流防止器產(chǎn)生，可以吸到水池底部的水，降低最低有效水位，增大了水池有效容積?！断澜o水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）5.1.13條規(guī)定，吸水管喇叭口在消防水池最低有效水位下的淹沒深度應(yīng)根據(jù)吸水管喇叭口的水流速度和水力條件確定，但不應(yīng)小于600 mm，當(dāng)采用旋流防止器時，淹沒深度不應(yīng)小于200 mm[1]。兩種吸水方式，有效水深差距高達(dá)0.4 m。非常明顯，旋流防止器在節(jié)水和節(jié)約設(shè)備機(jī)房面積方面有著巨大的優(yōu)勢。

但旋流防止器也會帶來一些設(shè)計風(fēng)險?！断澜o水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014）5.1.2條規(guī)定，當(dāng)吸水口處無吸水井時，吸水口處應(yīng)設(shè)置旋流防止器[1]。但有一部分設(shè)計師誤認(rèn)為用了旋流防止器就可不設(shè)置吸水井，因果顛倒。設(shè)計過程中，如采用旋流防止器，則應(yīng)該嚴(yán)格校核管件安裝高度，確保實(shí)際施工過程中可以保證消防水泵吸水管管頂平接。大部分情況下，吸水井不可或缺。

以多臺消防水泵共用的吸水總管，總管管徑DN300為例進(jìn)行分析。市場上的旋流防止器，產(chǎn)品高度通常在200 mm左右，連接管高度至少150 mm，另加一個高度約500 mm的90°彎頭與消防泵吸水管相連，吸水管管頂?shù)叫鞣乐蛊鞯赘叨炔恍∮?50 mm。

消防水泵基礎(chǔ)高度一般為100 mm，隔振措施如彈簧減震器的高度通常為200 mm左右。設(shè)計時，水泵基礎(chǔ)加隔振措施總高度通?？紤]200～300 mm。水泵吸水口管頂?shù)剿玫赘叨燃s250～400mm左右，故建筑完成面到水泵吸水口管頂高度通常為550～700mm左右，詳見圖1所示。

根據(jù)上述計算，若消防水池池底完成面高度與消防泵房完成面高度一致，水池吸水管管頂會高于水泵吸水口管頂，無法管頂平接。因此，即使采用旋流防止器替代吸水喇叭口，也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置吸水井。不同于吸水喇叭口距離池底有高度要求，旋流防止器可以貼水池底正向安裝，吸水井深度約500 mm左右即可。

有一些項目對噪音控制要求較高，采用浮筑基礎(chǔ)等隔振形式，此類隔振產(chǎn)品高度一般在500 mm以上。這種情況下，水泵安裝高度較高，有足夠的空間保證管頂平接，可不設(shè)置吸水井。另外，考慮到消防泵房不經(jīng)常啟動，有些項目因業(yè)主出于降本增效，采用橡膠減震墊作為減震措施。經(jīng)研究，隔振效果與橡膠減震墊個數(shù)和厚度無關(guān)[3] 。通常，減震墊厚度只有20 mm，因此，旋流防止器安裝高度還需要再降低。

此外，一些有高大凈空的儲物倉庫類超市項目，噴淋泵流量超過80 L/s，通常采用臥式泵。臥式泵占地面積較大，提資消防泵房面積時，要適當(dāng)放大。臥式泵吸水口高度需要結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行分析，保證管頂平接。海泉、熊貓等品牌的臥式泵，吸水口高度可能會高于同參數(shù)的立式泵，設(shè)計時，需要特別注意。

2.2 消防泵房集水井尺寸

建筑給水排水手冊第三冊中，一類高層建筑的消防泵房集水井建議尺寸為2.5 m×2.0 m×1.5 m（H），有效容積約為5 m3左右，該設(shè)計趨于保守。

當(dāng)項目設(shè)置消防水池時，試驗(yàn)排水宜排入消防水池內(nèi)循環(huán)再利用。因此較為合理的設(shè)計是消防泵房溢流水量按進(jìn)水管流量為依據(jù)確定集水井尺寸。進(jìn)水管管徑通常取DN100或DN150，設(shè)計流速按1.5 m/s，計算可得溢流水量約11.8～26.5 L/s。集水井內(nèi)設(shè)置兩臺潛污泵，高水位兩用，則每臺泵流量6～13.25 L/s ，5分鐘出水量約2～4 m3，集水井尺寸1.5 m×1.5 m×1.5 m（H）或2.0 m×2.0 m×1.5 m（H）即可。

當(dāng)項目不設(shè)置消防水池時，以最大的一組消防泵設(shè)計流量為依據(jù)，確定集水井尺寸。如噴淋泵為45 L/s，消防試水時間按1 min計，則集水井有效容積約2.7 m3 ，尺寸2.0×1.5×1.5（H），潛污泵設(shè)計流量10 L/s。

2.3 高位水箱出水管上的流量開關(guān)動作流量分析

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50084-2017）11.0.1條，濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)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)和報警閥組壓力開關(guān)直接啟動消防水泵[4]。

壓力開關(guān)存在易堵塞、啟泵時間長等缺點(diǎn)[5]，可以考慮設(shè)置備用壓力開關(guān)，以確保系統(tǒng)可靠性。

業(yè)內(nèi)關(guān)于流量開關(guān)動作流量的爭議一直很大。流量開關(guān)本身較為敏感，若設(shè)定動作流量太小，一旦管道接口漏水，消防主泵容易頻繁誤啟動。若流量開關(guān)動作流量太大，流量開關(guān)就不能及時啟泵，不夠安全。設(shè)計上無法兼顧可靠性和安全性，一直都較為矛盾。

對于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，一個室內(nèi)消火栓的流量為5 L/s，動作流量與管網(wǎng)漏損量相差比較大，流量開關(guān)動作流量可以取2～3 L/s。對于噴淋系統(tǒng)，一個K=80的噴頭，在最低工作壓力0.05 MPa時啟動，噴頭流量僅為0.94 L/s，不到 1 L/s，極有可能小于管網(wǎng)的漏損量。筆者認(rèn)為，現(xiàn)實(shí)生活中，火災(zāi)不一定會發(fā)生在該防火分區(qū)噴淋管網(wǎng)的末端，也很難判斷會有幾個噴頭同時工作，大概率噴頭的實(shí)際工作壓力大于0.05 MPa，流量也大于0.94 L/s。噴淋系統(tǒng)的流量開關(guān)啟泵流量建議取一個噴頭流量與系統(tǒng)漏損量之和，約2 L/s左右。

雖然消防系統(tǒng)設(shè)計原則是盡量保守，但消防上有很多備用系統(tǒng)，消防出水管上的壓力開關(guān)、報警閥組壓力開關(guān)均可以自動啟泵。因此流量開關(guān)動作流量適當(dāng)放大，在保證安全的同時，也能盡量降低因管網(wǎng)漏損導(dǎo)致誤啟泵的可能性。

有一些消防產(chǎn)品領(lǐng)域的專家建議消防泵在接到流量開關(guān)報警信息后延遲10 s啟動來防止誤報警[6]。規(guī)范要求消防泵收到啟泵信號后在2 min內(nèi)啟泵，該建議可滿足規(guī)范，但10 s太短，監(jiān)控人員大概率無法查完所有監(jiān)控畫面，判斷是否誤報。希望相關(guān)領(lǐng)域的專家能對延遲啟泵時間進(jìn)行一些模擬測試，權(quán)衡出一個較為適宜的標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于流量開關(guān)，還有一點(diǎn)值得注意。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50084-2017）12.2.8條，流量開關(guān)應(yīng)能再管道流速為0.1 m/s～10 m/s 時可靠啟動 [4]。因此，穩(wěn)壓管管徑需要與流量開關(guān)動作流量匹配。如果穩(wěn)壓管管徑過大，流量開關(guān)設(shè)定流量太小，會導(dǎo)致流速小于0.1 m/s[7]。例如：穩(wěn)壓管DN150的情況下，如果流量開關(guān)動作流量1 L/s，流速僅0.06 m/s，產(chǎn)品不一定能保證可靠啟動。

3 消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對設(shè)計的影響分析

自2018年5月1日起，上海開始執(zhí)行《消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG-TJ08-2251-2018）。消防工作方針為“預(yù)防為主、防消結(jié)合”。該規(guī)范提出，在消防系統(tǒng)的起端、重要節(jié)點(diǎn)處、末端設(shè)置相應(yīng)的消防感知措施，實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)狀況，管理人員能從監(jiān)控面板中詳細(xì)了解系統(tǒng)實(shí)施狀況，維護(hù)更加便捷，系統(tǒng)可靠性得以加強(qiáng)。

消防吸水總管和出水總管上，增設(shè)壓力傳感器[8]。該傳感器僅為監(jiān)測吸水和出水的情況，不得取代消防泵吸水管、出水管上的壓力表。試驗(yàn)消火栓處增設(shè)末端試水檢測裝置，若該裝置有就地顯示功能，筆者認(rèn)為可替代原來的壓力表?？傮w消防引入管的總表后，設(shè)置壓力傳感器。噴淋系統(tǒng)設(shè)置電動末端試水裝置。需要注意的是，該裝置比較貴，當(dāng)項目防火分區(qū)或樓層數(shù)較多時，對造價影響較大。

由于消防大數(shù)據(jù)平臺還未完全普及，《消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》并未強(qiáng)制執(zhí)行。截止到2022年，僅建筑面積扣除住宅和寫字樓后超50000 m3的大型城市商業(yè)綜合體及超高層建筑需要執(zhí)行該規(guī)范。但隨著大數(shù)據(jù)平臺的逐步完善，上海項目乃至全國都開始推物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，有一些物業(yè)在消防設(shè)施的維護(hù)上疏忽怠慢，存在相當(dāng)大的消防安全隱患。借助于消防數(shù)據(jù)大平臺，可以強(qiáng)制要求相關(guān)單位按時按規(guī)上傳維護(hù)信息，確保各類消防設(shè)施能正常運(yùn)作，同時，可以通過各種數(shù)據(jù)篩選、對比、模擬等形式，對消防系統(tǒng)故障或設(shè)備隱患進(jìn)行預(yù)判[9] 。甚至，著火時可以準(zhǔn)確指導(dǎo)消防員快速定位完好的消防設(shè)施，及時取用[10]。

大數(shù)據(jù)的普及，可以將物、人、系統(tǒng)和信息資源連接起來，將工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)化，行之有效地改善及優(yōu)化產(chǎn)品制造、系統(tǒng)設(shè)計、巡檢維護(hù)措施、消防監(jiān)督等。

4 結(jié)語

文章分析總結(jié)了近些年消防泵房設(shè)計的要點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)了市政供水能力校核、管頂平接校核在設(shè)計中的重要性；總結(jié)各規(guī)范、手冊對消防泵房集水井尺寸的要求，提出了優(yōu)化建議；對流量開關(guān)動作流量提出建議；總結(jié)消防設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)有關(guān)消防泵房的設(shè)計要求。

總的來說，消防設(shè)計是一門經(jīng)驗(yàn)科學(xué)，在遵循傳統(tǒng)尊重經(jīng)驗(yàn)的同時，也要與時俱進(jìn)，優(yōu)化完善，精益求精。

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