室內消火栓系統低壓壓力開關啟動問題

肖偉

摘 ?要：由消防水箱穩壓的室內消火栓臨時高壓系統，由于消防水箱維持的系統壓力較低，消火栓栓口出流量較低，且消防水箱補水管持續補水和消防水泵房內低壓壓力開關靈敏度的影響，導致消防水泵房內低壓壓力開關動作遲緩，不能及時啟泵。

關鍵詞：消防水箱穩壓;臨時高壓系統;啟泵問題

在《消防給水及消火栓系統技術規范（GB 50974-2014）》第11.0.19條的要求下，室內消火栓系統取消了消火栓按鈕作為室內消火栓泵啟泵信號的功能，對于室內消火栓系統而言，啟泵的方式就是消防水箱出水管上的流量開關和消防水泵出水干管上設置的低壓壓力開關。流量開關是監測管道流量超過設定值、低壓壓力開關是監測系統壓力降低到設定值后，發出啟泵信號。本文闡述由消防水箱穩壓的室內消火栓臨時高壓系統，壓力開關不能及時啟泵的問題。

以如下項目為例計算說明：

某多層公共建筑，建筑高度16.8m，層數為4層，消防水箱設置于出屋面樓梯間頂，消防水箱最低有效水位高度高于最不利消火栓栓口7m，根據《消防給水及消火栓系統技術規范（GB 50974-2014）》第5.2.2條，可不設置消火栓系統穩壓裝置。消防水箱尺寸為4m*4m*2m（H），底面積A=16m2，消防水箱有效水位高度為1.125m，消防水箱常水位高于最不利消火栓栓口高度為8.125m。

消防水箱進水管補水流量：根據《消防給水及消火栓系統技術規范（GB 50974-2014）》第4.3.5.3條“消防水池進水管管徑和流量應根據市政給水管網或其他給水管網的壓力、入戶引入管管徑、消防水池進水管管徑，以及火災時其他用水量等經水力計算確定，當計算條件不具備時，給水管的平均流速不宜大于1.5m/s;”，消防水箱進水管補水流速按1.5m/s考慮，根據該規范第5.2.6.5條，“進水管的管徑應滿足消防水箱8h充滿水的要求，但管徑不應小于DN32，進水管宜設置液位閥或浮球閥;”，消防水箱進水管管徑按DN32考慮，補水流量為 ;

以最不利情況，頂層消火栓出水考慮，此時消火栓栓口水頭為 。

根據《全國民用技術措施-給水排水》室內消火栓栓口的水壓計算公式：

式中Hxh-消火栓栓口的水壓（m）;

Hd-消防水帶的水頭損失（m）;

Ha-水槍噴嘴造成一定長度的充實水柱所需水壓（m）;

Ad-水帶的比阻，取0.00172;

Ld-水帶的長度，取25m;

qxh-水槍噴嘴射出流量（L/s）;

B-水槍水流特性系數，噴嘴直徑取19mm，B值取1.577;

Hsk-消火栓栓口水頭損失，取2m;

在一定壓力水頭Hxh下，單個消火栓栓口流量為 ，

假定消防隊員到場后使用兩支消防水槍進行滅火，消火栓栓口出流可視為消防水箱的非恒定流動，由于消防水箱的水位變化非常緩慢，可把整個非恒定出流的過程劃分為許多微小時段，在每個微小時段dt內的流動仍可按恒定流動處理，即在微小時段dt內消火栓栓口流量仍可按恒定出流考慮，計算瞬時流量qxh，式中Hxh則是相應瞬時的消防水箱作用水頭H。

消防水箱出水為兩支消防水槍，消防水箱出水流量為 ，消防水箱進水管補水流量為q（忽略消防水箱進水管閥門開啟的延遲時間），消防水箱出流量為 ，在此過程中，消防水箱液面降低高度為-dH（由于高度持續減小，dH為負值），容積改變量為-AdH。同一時間內消防水箱出流量 應與消防水箱容積改變量 相等。

式中H1-消防水箱常水位（m）;

H2-消防水槍出水后，消防水箱水位（m）;

若考慮消防水箱水位降低1m后壓力開關動作，啟動消防水泵，則H1=8.125m，H2=7.975m，則t=3513s=58min;

若考慮消防水箱水位變化0.15m后壓力開關動作，啟動消防水泵，則H1=8.125m，H2=7.975m，則t=503s=8.4min;

由上可知，在使用兩支消防水槍，消防水箱持續補水的情況下，消防水箱水位降低1m需要的時間是58min，消防水箱是供應火災初期10min內消防用水，且由于其能提供的壓力有限，不滿足消防水槍充實水柱的要求。若要將發出消防水泵啟泵信號的時間控制在10min內，需要將消防水箱水位變化值定為0.15m，水位變化值較小，在水箱本身水位波動的情況下，可能會造成系統誤動作，消防泵頻繁啟泵，并且壓力開關靈敏度能不能達到要求也未可知。

所以，在由消防水箱穩壓的室內消火栓臨時高壓系統中，存在壓力開關不能及時啟泵的問題。

在設置有火災報警系統的情況下，根據《火災自動報警系統設計規范（GB 50116-2013）》第4.3.1條，消火栓系統聯動控制方式，“應由消火栓系統出水干管上設置的低壓壓力開關、高位消防水箱出水管上設置的流量開關或報警閥壓力開關等信號作為觸發信號，直接控制啟動消火栓泵，聯動控制不應受消防聯動控制器處于自動或手動狀態影響。當設置消火栓按鈕時，消火栓按鈕的動作信號應作為報警信號及啟動消火栓泵的聯動觸發信號，由消防聯動控制器聯動控制消火栓泵的啟動。”，根據該規范及《消防給水及消火栓系統技術規范（GB 50974-2014）》，啟動消防泵有三種方式，消防水箱出水管上的流量開關、消防水泵出水干管上的低壓壓力開關及消防聯動控制器，在壓力開關不能及時啟泵的情況下，尚有流量開關和消防聯動控制器兩個信號控制消防泵啟動。

但是，在建筑沒有設置火災自動報警系統的情況下，就只有一個流量開關信號可以及時啟動消火栓泵，安全性降低。

針對這種情況，筆者認為可以有三種方式增加安全性：

1、建議在無火災報警系統的建筑中，可以將消火栓箱按鈕作為直接啟泵的裝置，增加一個可靠的啟泵方式。

2、在消防水箱出水管上設置兩個流量開關，互為備用。

3、增設消火栓系統穩壓裝置。

綜上所述，對于由消防水箱穩壓的室內消火栓臨時高壓系統，消防水泵出水干管上設置的壓力開關存在不能及時啟動的情況，在無火災自動報警系統的項目中，建議視項目情況采取措施增加消防泵啟動的安全性。

參考文獻

[1] GB 50974-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2] GB 50116-2013，火災自動報警系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.