消防穩壓設施設在水箱間與泵房的對比分析

楊鵬璽

(中國汽車工業工程公司，天津 300113)

消防穩壓設施設在水箱間與泵房的對比分析

楊鵬璽

(中國汽車工業工程公司，天津 300113)

結合中部某高層辦公樓項目，分別從穩壓泵特性參數、穩壓罐工作壓力及系統控制復雜程度三個方面對消防穩壓設施設置于屋頂消防水箱間和地下消防水泵房兩種方案進行了設計計算，結果表明:與設置在地下消防水泵房內相比，穩壓設施設置在屋頂消防水箱，能有效減小穩壓泵揚程及穩壓罐工作壓力，有利于穩壓泵的啟停控制;穩壓罐容積大小不受影響，消防主泵啟泵壓力開關值設置無明顯差異。

消防給水，穩壓設施，消火栓，消防水泵房

1 項目概況

1.1 項目基本情況

中部某高層辦公樓，地下2層為汽車庫及設備用房，地上25層為辦公樓;建筑高度99.20 m，25層地面95.40 m，地下2層－8.65 m;建筑物基地面積3 320.96 m2，建筑面積66 456.88 m2，建筑物體積約27.29萬m3。

1.2 消防設計參數

本工程室外消火栓設計流量40 L/s，室內消火栓設計流量40 L/s;自噴系統火災危險等級為中危險Ⅰ級，噴水強度6 L/(min·m2)，作用面積160 m2，經計算流量約為40 L/s;高位消防水箱最低有效水位應滿足水滅火設施最不利點處靜水壓力0.10 MPa壓力要求。

室內消火栓系統采用臨時高壓消防給水系統，消防泵房設于地下2層，消防水箱設于屋面水箱間內，水箱間地面標高99.70 m，有效容積36 m3，最低有效水位100.60 m。最不利消火栓栓口標高96.50 m，最不利噴頭標高98.60 m，消火栓系統加壓泵出水管壓力開關標高－6.50 m。

高位水箱最低有效水位與最不利消火栓口高差4.10 m，距最不利噴頭高差2.00 m，均不滿足0.10 MPa壓力要求，故應設穩壓泵。穩壓泵一般設置在屋頂消防水箱間或地下室消防泵房內，現對這兩種情況分別進行計算分析，從穩壓泵特性參數、氣壓罐容積和控制系統三方面進行對比分析。

2 穩壓設施設置于屋頂消防水箱間

穩壓泵及穩壓罐設置于屋頂消防水箱間內，消防給水原理如圖1所示，穩壓泵進出水管中心標高100.20 m，JPL-0和JXL-1在頂層分別與自噴系統環管和消火栓系統環管相接。

圖1 水箱間消防穩壓設施給水平面圖

2.1 穩壓泵流量、揚程計算

根據GB 50974—2014消防給水及消火栓系統技術規范“穩壓泵的設計流量宜按消防給水設計流量的1%～3%計，且不宜小于1 L/s”，故穩壓泵流量為(40+40)×(1%～3%)=(0.80～2.40)L/s，此處按1%計算，穩壓泵流量取1 L/s。

“穩壓泵的設計壓力應保持系統最不利點處滅火設施在準工作狀態時的凈水壓力應大于0.15 MPa”，故穩壓泵出水管處提供的壓力應大于(15－2)=13 m。“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 MPa～0.10 MPa”，故穩壓泵揚程應為13+(7～10)=(20～23)m，此處取20 m。

參考格蘭富產品數據曲線，可選取CR3-5型水泵，流量為3.6 m3/h時，水泵揚程20 m，滿足設計要求，電機功率0.37 kW。

2.2 穩壓泵啟泵、停泵值計算

準工作狀態時，應保證最不利點水滅火設施0.15 MPa壓力要求，即穩壓泵后壓力表最小值應大于0.13 MPa;因穩壓泵額定流量時揚程為20 m，根據穩壓泵流量—揚程曲線，穩壓泵高效段內揚程為32 m～16 m，故正常補水時，穩壓泵啟動時泵后壓力表值應不大于32 m水頭。

設定當穩壓泵后壓力開關不大于0.13 MPa時即啟動穩壓泵補水，此時最不利噴頭處凈水壓力為0.15 MPa，不小于0.20 MPa時停穩壓泵，此時最不利噴頭處靜水壓力為0.22 MPa，以此保證準工作狀態時最不利噴頭處靜水壓力不小于0.15 MPa。

穩壓泵后壓力0.13 MPa～0.20 MPa時間段內壓力調節由氣壓水罐調節保證。

2.3 氣壓水罐有效儲水容積、總容積計算

氣壓水罐的有效儲水容積，即調節容積:

其中，Vq2為氣壓水罐的調節容積，m3;αa為安全系數，宜取1.0～1.3;qb為水泵的出流量，m3/h;nq為水泵在1 h內的啟動次數，不大于15次。

氣壓罐總容積:

其中，Vq為氣壓水罐總容積，m3;Vq1為氣壓水罐的水容積，m3，應不小于調節容積;αb為氣壓水罐內的工作壓力比，宜采用0.65～0.85;β為氣壓水罐的容積系數，隔膜式氣壓水罐取1.05。

2.4 主泵壓力開關啟泵、停泵值計算

因最不利點消火栓口平時靜水壓力為(100.20－96.50)+(13～20)=16.7 m～23.7 m水頭，故主泵壓力開關平時靜壓力應為(96.50+6.50)+(16.7～23.7)=119.7 m～126.7 m水頭。如果低于119.7 m，說明穩壓泵補水已不能滿足消火栓系統出水流量。考慮穩壓泵補水時啟泵時間、系統反應時間滯后等因素，為防止誤啟主泵，可等壓力低于122.7 m壓力7.7 m水頭(規范規定此值為7 m～10 m水頭)時再啟動主泵，即壓力開關壓力值低于115 m時即啟動主消防泵。

若系統出水流量過大，屋頂水箱間消火栓系統出水管流量開關值大于2.5 L/s時，也可以直接啟動消火栓主泵。

3 穩壓設施設置于消防水泵房

穩壓泵及氣壓水罐設置于消防水泵房內，消防給水原理如圖2所示，穩壓泵出水管中心標高－8.20 m，兩根立管在頂層分別與自噴系統環管和消火栓系統環管相接。

圖2 水泵房消防穩壓設施給水平面圖

3.1 穩壓泵流量、揚程計算

穩壓設施設置于消防水泵房時，給消火栓系統及自動噴淋系統供水穩壓，穩壓泵流量不變，為1 L/s。

“穩壓泵的設計壓力應保持系統最不利點處滅火設施在準工作狀態時的凈水壓力應大于0.15 MPa”，故穩壓泵出水管處提供的壓力應大于15+98.60+8.20=121.80 m。“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 MPa～0.10 MPa”，故穩壓泵揚程應為121.80+(7～10)=128.80 m～131.80 m，此處取130 m。

參考格蘭富產品數據曲線，可選取CR3-31型水泵，流量為3.6 m3/h時，水泵揚程130 m，滿足設計要求，電機功率3.0 kW。

3.2 穩壓泵啟泵、停泵值計算

準工作狀態時，應保證最不利點水滅火設施0.15 MPa壓力要求，即穩壓泵后壓力表最小值應大于1.218 MPa。因穩壓泵額定流量時揚程為130 m，根據穩壓泵流量—揚程曲線，穩壓泵高效段內揚程為210 m～90 m，故正常補水時，穩壓泵啟動時泵后壓力表值應不大于210 m水頭。

此時設定當穩壓泵后壓力表不大于1.218 MPa時即啟動穩壓泵補水，此時最不利噴頭處凈水壓力為 0.15 MPa，不小于1.300 MPa時停穩壓泵，此時最不利噴頭處靜水壓力為0.232 MPa，以此保證了準工作狀態時最不利噴頭處靜水壓力不小于0.15 MPa。

穩壓泵后壓力1.218 MPa～1.300 MPa時間段內壓力調節由氣壓水罐調節保證。

3.3 氣壓水罐有效儲水容積、總容積計算

氣壓水罐的有效儲水容積和總容積計算方法同2.3節，計算結果與2.3節結果相同，即有效儲水容積為150 L，總容積為630 L。

3.4 主泵壓力開關啟泵、停泵值計算

因最不利點消火栓口平時靜水壓力為(98.60－96.50)+(15.0～23.2)=17.1 m～25.3 m水頭，故主泵壓力開關平時靜壓力應為(96.50+6.50)+(17.1～25.3)=120.1 m～128.3 m水頭。如果低于120.1 m，說明穩壓泵補水已不能滿足消火栓系統出水流量。考慮穩壓泵補水時啟泵時間、系統反應時間滯后等因素，為防止誤啟主泵，可等壓力低于123.1 m壓力8.1 m水頭(規范規定此值為7 m～10 m水頭)時再啟動主泵，即壓力開關壓力值低于115 m時即啟動主消防泵。

若系統出水流量過大，屋頂水箱間消火栓系統出水管流量開關值大于2.5 L/s時，也可以直接啟動消火栓主泵。

4 對比分析

分別從穩壓泵、氣壓罐和控制系統三方面進行對比分析。

4.1 穩壓泵對比分析

表1 穩壓泵特性參數對比

從表1可以明顯看出，同樣是為了滿足系統工作壓力，當穩壓設施設置于消防水泵房時，穩壓設備的工作壓力非常大，這就需要提高管網的耐壓等級，自然提高了工程造價;穩壓泵啟停泵的壓力差與揚程的比值明顯減小，不利于穩壓泵啟停的控制。

4.2 穩壓罐大小分析

根據計算結果顯示，穩壓罐有效容積大小及總容積大小一樣。當穩壓設備設置于消防水箱間內時，穩壓罐工作壓力范圍為0.13 MPa～0.20 MPa，當穩壓設備設置于消防水泵房內時，穩壓管工作壓力范圍為1.218 MPa～1.300 MPa，遠遠超過位于消防水箱間內時的工作壓力。

4.3 系統控制分析

穩壓泵后壓力開關只控制穩壓泵啟停，而消火栓系統加壓泵啟停均由設置在其出水立管上的壓力開關控制。當穩壓設備設置于消防水箱間內時，穩壓泵啟停值分別為 0.13 MPa和0.20 MPa，而當穩壓設備設置于消防水泵房內時，穩壓泵啟停值分別為1.218 MPa和1.300 MPa。

5 結語

1)消防穩壓設施設置于屋頂消防水箱間內，能有效減小穩壓泵揚程及穩壓罐工作壓力;2)消防穩壓設施設置于屋頂消防水箱間內，有利于穩壓泵的啟停控制;3)消防穩壓設施設置于屋頂消防水箱間或消防水泵房內，對穩壓罐容積大小及消防主泵啟泵壓力開關值設置無明顯影響;4)從減小穩壓泵揚程、罐體壓力及利用穩壓泵啟停控制方面考慮，消防給水穩壓設施宜設置于屋頂消防水箱間內。

［1］GB 50974—2014，消防給水及消火栓系統設計規范［S］.

［2］GB 50084—2001，自動噴淋滅火系統設計規范(2005年版)［S］.

［3］15S906，消防給水及消火栓系統技術規范圖示［S］.

［4］田 杰.消火栓系統設計中增壓穩壓設備和壓力開關設置探討［J］.給水排水，2016(7):90-91.

［5］王俊紅.關于高位消防水箱穩壓設施設計的一點探討［J］.建筑工程技術與設計，2016(4):121-124.

Comparative analysis on fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room

Yang Pengxi
(China Automobile Engineering Corporation，Tianjin 300113，China)

Based on a high-rise office building project in the middle of China，from the following three aspects:characteristic parameter of pressure stabilizing pump，working pressure of surge tank and the complexity of system control，making design calculation respectively in the condition fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room.The results show that，compared with installing fire-fighting stable pressure facility in the underground fire pump room，it is effective to reduce the lift of pressure stabilizing pump and working pressure of surge tank，be propitious to the control of pressure stabilizing pump and there is no influence about the cubage of surge tank and the pressure swtich value of fire pump.

fire-fighting water supply，stable pressure facility，fire cock，fire pump room

TU998.13

:A

1009-6825(2016)36-0140-03

2016-10-18

楊鵬璽(1965-)，男，高級工程師