臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)壓力設(shè)定探討

田志清

（寧夏煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750000）

1 臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的設(shè)置形式

室內(nèi)臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)依據(jù)高位消防水箱的設(shè)置情況，可分為設(shè)有高位消防水箱和不設(shè)高位消防水箱（應(yīng)由專家會(huì)論證）兩種形式；其中設(shè)有高位消防水箱系統(tǒng)又依據(jù)穩(wěn)壓設(shè)備的設(shè)置位置，分為上置式和下置式。獨(dú)立的室外臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)宜采用穩(wěn)壓設(shè)備維持系統(tǒng)平時(shí)的充水和壓力，屬于穩(wěn)壓泵下置式。

2 消防給水系統(tǒng)的靜水壓力與動(dòng)水壓力

規(guī)范條文中提到了靜水壓力，同時(shí)對(duì)栓口動(dòng)壓也有相關(guān)要求。靜水壓力——消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)水在靜止不流動(dòng)時(shí)，即流量Q=0時(shí)，管道某一點(diǎn)的壓力。動(dòng)水壓力——消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)水在流動(dòng)時(shí)，管道某一點(diǎn)的總壓力與速度壓力之差，即管道中流量Q＞0時(shí)，該管道上安裝的壓力表讀數(shù)為該管道的動(dòng)水壓力值。

從定義可以看出，靜水壓力與動(dòng)水壓力是相對(duì)而言的，其應(yīng)用范圍也是不同的。動(dòng)水壓力是消防泵揚(yáng)程計(jì)算的基礎(chǔ)，消防泵既要克服最不利點(diǎn)處的幾何高差和管路各種阻力損失，又要保證栓口留有滅火所需的水壓。由于靜水壓力是穩(wěn)壓泵揚(yáng)程計(jì)算的基礎(chǔ)，因此僅需克服幾何高差，并保證留有一定的余壓，而不考慮由于水的流動(dòng)產(chǎn)生的各種阻力損失。

3 穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）設(shè)有高位消防水箱，穩(wěn)壓設(shè)備上置式，如圖1所示。保證系統(tǒng)最不利點(diǎn)處滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的靜水壓力＞0.15MPa，同時(shí)滿足水箱處于最高靜水位時(shí)，出水干管上的壓力開關(guān)能夠動(dòng)作，啟動(dòng)消防泵。消防增壓穩(wěn)壓給水設(shè)備的氣壓水罐止氣/充氣壓力P1不應(yīng)小于0.15MPa。氣壓水罐的容積系數(shù)β，臥式水罐宜為1.25；立式水罐宜為1.10；隔膜式水罐宜為1.05；工作壓力比αb宜在0.5～0.9取值（上置時(shí)宜取小值，有利于減小氣壓罐容積；下置時(shí)宜取大值，有利于PS2不至于過大）。

為防止穩(wěn)壓泵的頻繁啟停，配套設(shè)置隔膜式氣壓罐，依據(jù)波意耳·馬略特定律，在定量定溫下，理想氣體的體積與壓強(qiáng)是成反比的。

依據(jù)規(guī)范條文要求，可知設(shè)有高位水箱，穩(wěn)壓泵上置式穩(wěn)壓泵啟泵壓力PS1＞15-H1，且≥H2+（7～10），且 ≥15×β；停泵壓力PS2=PS1÷0.8。

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7～10m。即：消防泵啟泵壓力P0=PS1+H1+H-（7 ～ 10）。

圖1 設(shè)有高位水箱，穩(wěn)壓設(shè)備上置式消防系統(tǒng)穩(wěn)壓示意圖

（2）設(shè)有高位消防水箱，穩(wěn)壓設(shè)備下置式，如圖2所示。依據(jù)規(guī)范條文要求，可知設(shè)有高位水箱，穩(wěn)壓泵下置式穩(wěn)壓泵啟泵壓力PS1＞H+15，且≥H3+（7～10），且≥15×β；停泵壓力PS2=PS1/0.85。同時(shí)，消防泵啟泵壓力P0=PS1-（7～10）。

圖2 設(shè)有高位水箱 穩(wěn)壓設(shè)備下置式消防系統(tǒng)穩(wěn)壓示意圖

（3）不設(shè)高位消防水箱，穩(wěn)壓設(shè)備下置式，如圖3所示。依據(jù)規(guī)范條文要求，可知不設(shè)高位水箱，穩(wěn)壓泵下置式穩(wěn)壓泵啟泵壓力PS1＞H+15，且≥15×β；停泵壓力PS2=PS1÷0.85。同時(shí)，消防泵啟泵壓力P0=PS1-（7～10）。

圖3 可不設(shè)高位水箱 穩(wěn)壓設(shè)備下置式消防系統(tǒng)穩(wěn)壓示意圖

（4）獨(dú)立的室外臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)，穩(wěn)壓設(shè)備下置式，如圖4所示。獨(dú)立的室外臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)宜采用穩(wěn)壓設(shè)備維持系統(tǒng)平時(shí)的充水和壓力。穩(wěn)壓泵的啟泵壓力應(yīng)保證最不利消火栓口處的靜壓≥0.17MPa，當(dāng)最不利消火栓口處的靜壓降至0.1MPa之前應(yīng)啟動(dòng)消防泵。

圖4 室外臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)穩(wěn)壓示意圖

依據(jù)規(guī)范條文要求可知，獨(dú)立的室外臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)穩(wěn)壓泵啟泵壓力PS1＞H+17，且≥15×β；停泵壓力PS2=PS1÷0.85。同時(shí)，消防泵啟泵壓力P0=H+10。

4 消防泵的壓力設(shè)計(jì)計(jì)算

高層建筑、廠房、庫房和室內(nèi)凈空高度超過8m的民用建筑等場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.35MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按13m計(jì)算；其他場(chǎng)所，消火栓栓口動(dòng)壓不應(yīng)小于0.25MPa，且消防水槍充實(shí)水柱應(yīng)按10m計(jì)算。

依據(jù)文獻(xiàn)規(guī)范條文要求，消防泵壓力：

式中：K為安全系數(shù)1.2～1.4；為管道各種阻力和；H為消防水池的最低有效水位至最不利水滅火設(shè)施的幾何高差；H5為最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施所需的設(shè)計(jì)壓力（栓口動(dòng)壓）。

5 案例分析

某辦公樓為4層，屋面標(biāo)高為20.8m，4層樓面標(biāo)高為15.8m，消防泵房位于地下5.4m。該樓為多層公共建筑，高位水箱設(shè)置在屋頂水箱間內(nèi)，其最高水位為23.5m，最低水位為21.05m。經(jīng)核算，高位水箱最低有效水位不滿足水滅火設(shè)施最不利點(diǎn)處的靜水壓力≥0.07MPa，應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵。

5.1 室內(nèi)消防系統(tǒng)

（1）上置式：?jiǎn)⒈脡毫S1＞15-（21.05-15.8-1.1），且 ≥（23.5-21.05）+10，且 ≥15×1.05，取最大值PS1=15.75m；停泵壓力PS2=15.75÷0.8=19.69m；穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取消防泵啟泵壓力P0=15.75+（21.05-15.8-1.1）+（15.8+1.1+5.4）-7=35m。（2）下置式：?jiǎn)⒈脡毫S1＞（5.4+15.8+1.1）+15，且 ≥（23.5+5.4）+7，且 ≥15×1.05，取最大值PS1=37.30m；停泵壓力PS2=37.3÷0.85=43.88m；穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取消防泵啟泵壓力P0=37.3-7=30.3m。

室內(nèi)消防泵設(shè)計(jì)壓力P=（5.4-15.8+1.1）+25+15=62.3m（栓口動(dòng)壓0.25MPa，阻力損失按15m計(jì)）。

5.2 室外消防系統(tǒng)

如室外采用獨(dú)立的臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)，穩(wěn)壓泵啟泵壓力保證最不利消火栓栓口處靜水壓力≥0.17MPa，靜水壓力降至0.1MPa之前啟動(dòng)消防主泵，則啟泵壓力PS1≥5.4+17=22.4m；停泵壓力PS2=22.4÷0.85=26.35m；穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取消防泵啟泵壓力P0=5.4+10=15.4m。

室為消防泵設(shè)計(jì)壓力P=5.4+10+15=30.4m（栓口動(dòng)壓0.1MPa，阻力損失按15m計(jì)）。

綜上所述，穩(wěn)壓泵上置式設(shè)計(jì)揚(yáng)程較小，日用運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，穩(wěn)壓泵設(shè)計(jì)壓力、消防泵啟泵壓力設(shè)置值低于消防主泵設(shè)計(jì)壓力。

6 結(jié)束語

臨時(shí)高壓消防系統(tǒng)中穩(wěn)壓設(shè)備壓力值的設(shè)置，在滿足系統(tǒng)最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)所需的靜水壓力的情況下，盡量選擇較低壓力，以減少工程投資、節(jié)約日常運(yùn)營(yíng)成本。