淺析消防水池各個水位及消防水泵自動啟動方式

【摘要】建筑設計中消防水池作為防火給水系統最基礎的設施，對滅火的效果有著極其重要的作用，文章主要對《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014中消防水池各個水位的論述，總結了消防水池各個水位的確定，本文通過對消防水泵自啟動進行分析，能夠很好的對壓力開關、流量開關等的值進行設定。

【關鍵詞】最低有效水位；最低報警水位；最高水位；最高報警水位；溢流水位；進水管管底標高；壓力開關；流量開關；水泵自動啟動

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.106

1、對消防水池進行設計

防火水池的有效容積應為火災持續時間內，各消防系統同時使用的消防水量之和。為了能夠確保室外消防用水，供水管網在設計中就必須要讓消防水池能夠裝滿水。通過消防水池的設計能夠滿足室外消防用水的需求。設置二路補水管時，消防水池有效容積可以減去火災持續期間的補給量。補水時，應選用小流量補水管。當總容量超過500m3時，可分成兩個單獨使用的消防水池。

2、消防水池及泵房的設計現狀分析

2.1 對建筑平面的布置以及建筑面積的利用產生了重要的影響

一般情況下，為防止消防池建設占用商業價值面積，消防水池和泵房一般設在地下室，而消防水池所占面積公式為A=V/h，相關規范對消防水池高度沒有規定，但由于地下室設計的合理性和消防泵自注吸起動方式的影響，消防水池的高度往往低于地下室的高度。但由于地下室設計合理，以及消防泵自灌啟動方式的影響，本文假定地下室高度為5米，除水箱頂、底板、水池自身頂板厚0.2米外，預留水池溢流高度0.4米和水池底高0.6米。所以這個消防水池的高度最多約3.5米。由此可以看出，消防水池的占用面積對地下室的使用有很大的影響。

2.2 具有較大的造價投資

消防水池和泵房的造價主要包括其本身的土建成本、基礎成本、泵房設備成本等。

因消防水池面積、體積、地質條件及泵房設備等方面有較大的差別，所以在投入金額上也會有較大差異，由此引起種種問題：

一是存在安全隱患，管理難度大。滅火水池及其管道要清洗、保持其清潔、檢查水泵、保證消防設施正常運轉，但由于消防系統在實際中經常處于閑置狀態，容易使人產生麻痹思想，面對突發性火災，有些消防水池水量不足或者沒有水、水泵生銹，消防設施虛設，造成無法估量的后果；二是水資源浪費。由于消防水池里的水不常用，以免變成一潭死水，每個消防水池要定期更換，更換數百噸或更多的消防水池，可以想象，全國每年有那么多的消防水池需要更換水，這會浪費多少水，這一浪費加劇了我國水資源的緊張狀況；三是生活用水質量下降。由于消防、生活用水比消防、生活用水更多，因此在消防、生活用水方面也更多。池水循環周期較長，這不僅會減少水中的余氯，還會導致大量細菌生長、繁殖，嚴重影響生活用水質量。

3、消防水池各個水位總述

首先根據2014年GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》（以下簡稱“消規”），

多年來指導工程界的執行，其中有關消防水池設計中各個水位在執行過程中出現了不同的爭議，經本人整理多年的設計經驗且查閱了相關資料，將消防水池設計中各個水位整理如下，與同行們商榷。

4、《消規》中有關水位的表述

《消規》4.3.9條第一款：消防水池的出水管應保證消防水池的有效容積能被全部利用；第二款：消防水池應設置就地水位顯示裝置，并應在消防控制中心或值班室等地點設置顯示消防水池水位的裝置，同時應有最高和最低報警水位；依據條文說明：各類水位的設定是為了保證消防水池不因泄洪或各種因素漏水造成水源不足而采取的技術措施。為達到以上目的，設定最低有效水位、最低報警水位、最高報警水位、最高報警水位、為確保有效滅火水源充足的目的，采取過水水位和進水管底標高的技術措施，防止生活飲用水被污染。

5、最低有效水位

設置最低有效水位是為了充分利用消防水池的有效容積，增加消防水池的有效利用率，減少死水量，達到節地節水的要求。

通常通過下列措施來實現：

（1）按照消毒法5.1.13-4離心式消防泵吸水口的潛深應滿足消防水泵最低水位運行的安全性要求，消防水池最低有效水位下拉管喇叭口的沉深，在使用旋流式噴嘴時，水深不小于200mm，沉水深度不能小于200mm，旋流噴嘴的水流速度和水力條件不能小于200mm。

實施規范中一般消防水池最低有效水位采用消防水泵吸水喇叭口以上0.6m水位，在消防泵吸水管上設置防旋器時，其最小有效水位為防止旋流器頂部高于0.2m。詳見圖（a）。

圖（a）中：A-消防水池最低水位線；D-吸水管喇叭口直徑；

h1-喇叭口底到吸水井底的距離；h3-喇叭口底到池底的距離

（2）在消防水池中安裝軸流深井泵，其第一個水泵葉輪底部應低于消防水池最低有效水位線，并且，能夠充分利用消防水池等消防水源的有效蓄水量或有效水位，并且要滿足消防水池等消防水源的要求，且泵設計流量不小于0.6L/s，當泵設計流量大于125L/s時，應根據泵的性能確定沉沒深度，并滿足水泵的氣蝕要求。

（3）遇火不定時，為確保消防泵隨時啟動，依賴于供水的消防泵要經常注滿水，以確保及時啟動供水，所以消防泵應該自灌吸水，《消規》第5.1.12條：作為強制性規定，消防泵應采用自注吸水。

6、最低報警水位

消防水池設置會因各種原因導致水位降低：（1）進水管上的液位控制閥出現故障，水池無法正常補水而導致水位降低；（2）消防水池因為蒸發原因導致水位降低；（3）消防水池管道、管件銹蝕滲漏發生大量泄漏導致水位降低。因此消防水池需要設置最低水位報警，提醒物業維修人員及時發現險情，及時檢修，隨時保證水池的有效水位。因此，水位低于正常水位50～100mm時，應向消防控制中心或值班室報警。

但此處最低報警水位決不能等同于最低有效水位。如果水池因各種原因水位降低至最低有效水位才報警，此時消防水池的水量就會嚴重不足，大大降低了消防給水滅火的安全性。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》15S909中第27頁，提示1：水位降低至最低有效水位時應報警。因泄漏、蒸發等原因而導致水位降至最低有效水位的概率是很低的，幾乎是不存在的。只要物業管理人員及時維修，水位降至最低報警水位時管理人員就能察覺。假如火災時，水滅火系統進行滅火，水位持續降低，此時消防人員及物業管理人員全員就位，時刻監視水位變化，也不需要通過水位降至最低有效水位通過報警提示而去停泵。

7、最高水位

消防水池最高水位與最低有效水位之間的距離為水池有效水深，其容積為有效容積，因此在最低有效水位確定的情況下，可通過確定水池有效容積后進而計算出水池最高水位，即正常水位。

8、最高報警水位

為避免水資源的浪費，在進水液位閥損壞等原因造成消防水池水位持續上升，達到最高報警水位時應報警，以便管理人員及時發現，及時關閉進水閥，及時維修。根據建筑物給排水設計標準3.8.6規定的報警水位與最高水位之間的關系：警戒水位在50mm以上，小水箱宜小，大水箱宜大些。警戒水位一般在距溢流水位50毫米左右。消防水池的最大報警水位與溢流水位之間的有效容積大于消防水池應急關閉閥門時間內進水管補水。

9、溢流水位

使用生活給水管網給水池補水，過流水位可以保證一定的空間，防止進水管口被水淹而造成污染。溢流水位的另一個作用是進水管控制閥損壞水位達到最高報警水位后，不能及時關閉進水閥，水池里的水可以通過溢流管排泄，防止水位持續升高影響水池結構安全。根據《建筑給排水設計標準》3.8.6條文報警水位距溢流水位一般約50mm。

10、進水管管底標高

消規5.2.6-6規定，為防止消防水池補水時回水管網水質受到污染，消規5.2.6-6規定進水管必須高于溢流水位，進口管最低處高度大于進口管直徑。不能超過100mm，最大不超過150mm，此規定適用于非生活飲用水的補水。如果補水管為生活飲用水管網，應按照GB50015-2019建筑給排水設計標準3.3.6-1條的規定進行。不供生活用水的其他貯水池（箱）補水，如生活飲用水管網等，用于生活飲用水入口最低點溢流邊緣的空隙不得小于150mm。其他給水管網及其它貯水池（箱）補水，此處指進水管管口最低點大于等于溢流水位150mm，因此在設計驗收時要與其他管標注的管中心高度不同。

結論：

綜上所述，消防水池各個水位設置總結詳見以下示意圖圖（b）。

11、消防水泵自動啟動總述

首先根據2014年GB50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》（以下簡稱“消規”），

已經指導工程界實施了幾年，其中關于自動啟泵的內容在實施過程中有不同的爭議，本人通過多年設計經驗，并參考相關資料，整理出消防自控泵的內容，以下與同行商榷。

12、消防水泵自動啟動總述

《消規》11.0.4消防泵應安裝在消防水泵出水干管上的壓力開關，以及高位消防水箱出水管上的流量開關，或者報警閥上的壓力開關等開關信號直接自動啟動消防泵。外國發達國家常用的啟泵信號也是壓力和流量，因其工作可靠性高，可選擇電接壓力表、壓力傳感器等。

壓力開關自動啟泵設定值：

式中：Pd1-壓力開關設置點處的正常壓力，MPa

H1-高位水箱最高水位與壓力開關設置點處的幾何高差，m

0.01-換算系數

式中：Pd2-消防水泵出水干管上壓力開關的自動啟泵設定值，MPa

式中：Ps2-增壓穩壓泵設計壓力，MPa

H2-高位水箱增壓穩壓設備電接點壓力表設置點與壓力開關設置點處的幾何高差，m

《消規》5.3.3-2條穩壓泵的設計壓力應保持自動啟泵壓力設置點處的壓力在維持工作狀態時大于系統設置自動啟泵壓力值，且增壓值宜為0.07MPa-0.10MPa。則壓力開關的設定值Pd2為：

流體開關自動啟動泵設定值

當確定穩壓泵設計流量時，要滿足系統維持壓強的功能要求，就要使其流量大于系統的泄流。在壓力穩定系統中設置的流量開關需要有一定的流量以啟動，一般穩壓泵的設計流量大于流量開關的設計流量，設計時要考慮的是室外管網漏水量大于室內管網漏水量，大管網比小管網漏水量大，需要根據具體情況，通過相關計算比較確定。所以流量開關啟動泵的設置值應該是：對于最不利點水滅火裝置的出水量，流量開關自動啟動泵的設定值應為系統的正常流量。

參考文獻：

[1]《建筑給水排水設計標準》GB50015-2019.

[2]《消防給水及消火栓系統技術規范》GB50974-2014.

[3]《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示15S909.

[4]《全國民用建筑工程設計技術措施》-2009給水排水.

作者簡介：

牟時尚，男，1986年生，甘肅會寧人，2011年畢業于蘭州交通大學給水排水工程專業，大學本科學歷，工程師，甘肅土木工程科學研究院有限公司設計三所從事建筑給排水設計。