临时高压消防给水系统稳高压装置设计探讨.docx

临时高压消防系统稳压设备设计探讨摘要 通过对新老稳压设备的比较，加深对新临时高压系统稳压设备的理解。根据消规的要求，对新临时高压系统中稳压设备提出了一些设计方法，针对稳压设备在新临时高压系统的变化，对其设置的位置提出一些建议。关键词 消规 临时高压 稳压设备 Abstract： By comparing the pressure maintenance device in the old and new Technical code for fire protection water supply and hydrant systems , this paper helps to deepen the understanding of the pressure maintenance device in the temporary high pressure system. Some design methods of the pressure maintenance device in the temporary high pressure system based on the new Technical code for fire protection water supply and hydrant systems have been proposed. Meanwhile, considering the alteration of the pressure maintenance device and the temporary high pressure system in the new Technical code for fire protection water supply and hydrant systems, some suggestions have been given for the installation locations of the pressure maintenance device.Key words：Technical code for fire protection water supply and hydrant systems；Temporary High Pressure；Pressure Maintenance device0 前言 由于设计导向的转变，消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014（后简称消规）自实施以来，给设计者带来了极大的冲击，也在业界引起热议。消规重新定义了临时高压消防给水系统，与以往系统相比，其最大的变化为：火灾时能自动启动消防水泵。对于这个变化，设有稳压设备的临时高压消防给水系统，其稳压设备该如何设置才能满足新系统要求？与老系统设置有何区别？本文试图对此作一些设计上的探讨。 由于自动喷水灭火系统（后简称自喷）在消规实施之前已具备自动启动的功能要求，针对消规的要求，自喷稳压设备变化不大，因此，本文重点讨论消火栓系统的稳压设备。为了便于区分，我们将消规实施之前的临时高压消防给水系统称之为老临时高压系统，其对应的稳压设备称之为老稳压设备；消规实施之后的临时高压消防给水系统称之为新临时高压系统，其对应的稳压设备称之为新稳压设备。1 新旧稳压设备对比 为了与新临时高压消防给水系统同步，消规对新稳压设备做了规定，稳压设备的作用、稳压泵的设置、稳压罐的设置等与老稳压设备均有不同的要求。消规实施之前的系统在这里不再阐述，新旧消火栓稳压设备对比见表1。表1 新旧消火栓稳压设备对比表老稳压设备新稳压设备稳压设备的作用平时稳压；火灾时，提供初期30s消防系统的用水量。平时稳压；火灾时联动启动消防主泵。设置稳压设备的条件稳压泵当高位消防水箱不能满足静压要求时，应设增压设施。依据高规7.4.7.2条。当高位消防水箱不能满足静压要求时，应设稳压泵。依据消规5.2.2条第5款。稳压罐设置防止稳压泵频繁启停的技术措施，可采用稳压罐。稳压设备的设计参数稳压泵流量不大于5L/s； 按消防给水设计流量的1%3%计，且不宜小于1L/s。扬程满足最不利点所需压力，依据稳压图集；满足系统自动启动和管网充满水的要求；保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07MPa0.10MPa；保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。稳压罐有效调节容积：300L；调节容积应根据稳压泵启泵次数不大于15次/h计算确定，但有效储水容积不宜小于150L。注：1，高规是指高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）简称； 2，稳压图集是指消防增压稳压设备选用与安装（图集号98S205）简称，后不再赘述。 自喷稳压设备的主要变化为：（1）火灾时不在提供30 s消防系统的用水量；（2）稳压泵流量不宜小于1 L/s，且大于报警阀等压力开关自动启动流量；（3）稳压罐有效储水容积不小于150L。2 稳压设备设计2.1 稳压泵2.1.1 稳压泵流量 消规5.3.2对稳压泵的流量作了规定，设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄漏量和系统自动启动流量，当没有管网泄漏数据时，稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%3%计，且不宜小于1L/s。由于设计的局限性，一般的项目得不到消防系统管网泄漏数据，因此，稳压泵的设计流量常按消防给水设计流量的1%3%计，并以系统自动启动流量、报警阀压力开关等自动启动流量复核。依消规，消火栓系统最大的设计流量为40L/s，则消火栓稳压泵的流量在1.01.2L/s之间；依自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005年版）（后简称喷规），常规喷淋系统的设计流量约在21L/s80L/s之间，则喷淋稳压泵的设计流量在1.02.4L/s之间。2.1.2 稳压泵扬程 除了规范规定外，稳压泵的扬程与稳压设备的设置位置有很大关系。稳压设备的设置位置分三种情况（见图1消防给水系统简图）：上置式稳压系统，稳压设备设置在屋顶，稳压泵从屋顶消防水箱吸水；下置式稳压系统，稳压设备同消防主泵一同设置在消防泵房内，稳压泵与消防主泵吸水水源相同，从消防水池吸水或从市政直接吸水；半下置式稳压系统，稳压设备同消防主泵一同设置在消防泵房内，稳压泵从屋顶消防水箱吸水。2.1.2.1自喷稳压泵 由于自喷系统与消火栓系统自动启动的控制要求不同，且消规实施之前，自喷系统已满足自动启动的要求，自喷稳压泵扬程应按传统的计算方式来计算，满足喷规10.3.1条要求，并以消规5.3.3第一条、第三条复核。2.1.2.1消火栓稳压泵 消火栓稳压泵扬程应依据消规的规定来计算。消规5.3.3对稳压泵的设计压力作了详细的规定，第一条是强制条文，但没有具体的计算数据，笔者认为稳压泵的扬程应以其中第二条、第三条作为计算依据，第一条作为必要的复核条件。由于自动启泵压力设置点位置的压力消规没有明确规定，作为不同的解读，稳压泵扬程有两种不同的计算方式。（一）第一种计算方式 参照稳压图集和上海市民用建筑水灭火系统设计规程（DGJ08-94-2007）稳高压部分内容，稳压泵平时所维持的系统压力不低于火灾时消防泵的系统工作压力。因此，假定自动启泵压力设置点位置的压力为火灾时消防主泵在此处的设计压力。 消规5.3.3第二条：稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力设置点处的压力在准工作状态时大于系统设置自动启泵压力值，且增加值宜为0.07MPa0.10MPa。据消规5.1.11及11.0.4等规定，自动启泵压力设置点，即压力开关位置应设置在消防泵房内的消防水泵出水干管上。 图1 消防系统给水简图 设控制点1（控制点1，控制点2见图1消防给水系统简图，后不再赘述）处准工作状态下稳压泵的设计压力为，火灾时消防泵的设计压力为，则 =+（710） （1） （2） （3）（2）式、（3）式代入（1）式，得， （4）式中 稳压泵扬程，单位m； 消防泵扬程，单位m； 稳压泵的吸水水源最低水位与控制点1处管道水平中心线之间的高差，单位m； 消防泵的吸水水源最低水位与控制点1处管道水平中心线之间的高差，单位m； 稳压泵从吸水水源至控制点1处水头损失，单位m； 消防泵从吸水水源至控制点1处水头损失，单位m； 从式（4）及分析可以看出，临时高压系统采用上置式、半下置式稳压设备，相同，接近相同，其稳压泵扬程接近相同；采用下置式时，由于=，则=+（710）。（二）第二种计算方式 以消规5.3.3第三条为设计依据，倒推自动启泵压力设置点位置的压力，并以第一条复核。消规中没有规定稳压泵在扬程与压力等方面与消防主泵存在必然的关系，稳压泵的压力满足系统自动启动、管网充满水、最不利点静水压力等要求即可。 消规5.3.3第三条：稳压泵的设计压力应保持系统最不利点处水灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。在相同条件下，通过这种方式计算稳压泵的扬程应该比传统的要小，这样的结果与5.3.3条文解释是吻合的。由于其计算方法与老稳高压系统相同，在这里不在阐述，仅根据消规5.3.3第一条，对结果进行复核分析。 假设稳压泵的扬程为，满足最不利控制点2处的静水压力为15m，控制点2处至消防水泵出水干管上压力开关控制点1处的静压为，高位消防水箱至控制点2处的静压为，准工作状态控制点1处的压力，控制点1处自动启泵压力，以上单位均为m。 当时，火灾时，当系统压力小于，消防水箱的水会补充系统管道，维持系统压力大于，直至系统压力降到，系统才能启动消防主泵，不能满足系统自动启动功能。因此，需要保证： （5） 而，=-（710） （6） =+15 （7） （7）式代入（6），（6）代入（5）得， +（58） （8） 因此，通过此种方法计算稳压泵的扬程，需要复核消防水箱的高度，消防水箱至最不利点处的静压超过5m，则临时高压消防给水系统可能存在延迟启动消防主泵的隐患，需要适当加大稳压泵扬程，提高最不利控制点处的准工作状态时的静水压力。2.2 稳压罐 消规5.3.4条，设置稳压泵的临时高压消防给水系统应设置防止稳压泵频繁启停的技术措施，当采用气压罐时，其调节容积应根据稳压泵启泵次数不大于15次/h计算确定，但有效储水容积不宜小于150L。从规范规定可以看出，消防稳压罐对于系统来说不是必须要设置的（也可采取其它技术措施来防止稳压泵频繁启停），而消防稳压罐主要是为稳压泵服务的，其作用是防止稳压泵频繁启停。 由于在老稳压设备设计中对于稳压泵的启停次数没有要求，且新临时高压系统中稳压罐的作用也发生了改变，笔者认为，老稳压设备中稳压罐的计算方式对于新临时高压系统已经不适用。而对于新临时高压系统稳压罐的计算规范没有明确计算公式，对于新系统稳压罐的调节容积、储水容积、总容积可参考气压给水设计规范CECS76:95（后简称气给）后第三章所列公式计算： （9） （10） （11）式中 气压罐调节容积，单位m3； 气压罐储水容积，单位m3； 气压罐总容积，单位m3； 安全系数（宜采用1.01.3）； 工作水泵的计算流量，单位m3/h； 水泵在一小时内启动次数； 气压水罐的容积系数，隔膜式水罐宜为1.05； 气压水罐的工作压力比，0.50.9； 由于老临时高压系统关于稳压罐的容积，只对其有效调节容积有要求，对其有效储水容积没有做出要求，为了与新临时高压系统稳压罐横向做一比较，根据稳压图集的计算方法，将其换算成有效储水容积（缓冲容积暂取30L，稳压容积暂取50L）。新老稳压罐有效储水容积对比见表2.表2 新老稳压罐储水容积对比表 老稳压罐有效储水容积新稳压罐有效储水容积消火栓系统380L150L喷淋系统230L150L 新老稳压罐的总容积计算公式均可采用公式（7），在、相同条件下，新稳压罐总容积仅与储水容积有关，根据表2，消火栓系统中新稳压罐总容积约是老稳压罐总容积的0.4倍；喷淋系统中新稳压罐总容积约是老稳压罐总容积的0.65倍。2.3 稳压设备设置位置 消规实施之前，老稳压设备宜优先采用上置式稳压系统，条件受限制时，宜采用半下置式稳压系统。特别是消防泵扬程较高的时候，很少采用下置式稳压系统，主要是由于稳压泵功率大、稳压罐总容积太大的缘故。 消规实施之后，由于临时高压系统设置要求的改变，稳压设备也随之改变。相同条件下，与老稳压设备系统相比，由于稳压泵的流量变小，其功率也变小（主要指消火栓系统）；稳压罐的储水容积、总容积都有所减少。因此，稳压泵功率、稳压罐总容积等对稳压设备设置位置的影响也在变小。 随着居住类建筑对室内环境要求的提高，稳压设备设置在屋顶的情况受到限制，而新临时高压系统的联动控制要求以及消防管理上要求，使稳压设备与消防主泵设置在一起的可能越来越大。 3 结语 （1）对于消火栓稳压泵扬程，提供两种计算方式供同行参考。相对而言，第一种计算方式提高了系统工作压力，系统更安全，但管网压力等级高可能带来造价的提高；第二种计算方式，虽然没有增加系统工作压力，但需要复核系统自动启动的功能。 （2）稳压罐的容积计算可参考气给给水部分的公式，不应再按气给消防部分公式计算。 （3）稳压设备宜优先采用下置式稳压系统；对于稳压泵扬程太高时，可采用半下置式稳压系统。 消规是第一本指导消防给水系统设计的规范，其实施的意义和影响无疑是巨大的，在其实际设计应用中，有些细节还需要给排水同行们不断探索完善。参考文献（1）GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范. 北京：中国计划出版社，2014.