关于消火栓稳压系统的讨论

自从《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)(以下简称《栓规》)出版之后,消火栓主要的设计依据,都呈现在了这本规范里面。可以说,这是一本针对于消火栓系统的规范,再也不是单单一本规范中的那么一章了。与此同时,好多新的要求也相继出现在了图纸中,就好比屋顶水箱需要设置的流量开关、消防稳压系统的设计取值等,都是《栓规》之后设计师需要考虑的因素。笔者就以其中的消防稳压系统作为课题,进行下简单的讨论。

一、消防稳压系统

消防稳压系统一般由稳压泵和稳压罐及控制器组成,主要是解决末端压力不足的问题。《栓规》第5.2.2条明确:“高位消防水箱的设置位置应高于其所服务的水灭火设施,且最低有效水位应满足水灭火设施最不利点处的静水压力,并应按下列规定确定:“
1、一类高层公共建筑,不应低于0.10MPa,但当建筑高度超过100m时,不应低于0.15MPa;
2、高层住宅、二类高层公共建筑、多层公共建筑,不应低于0.07MPa,多层住宅不宜低于0.07MPa;
3、工业建筑不应低于0.10MPa,当建筑体积小于20000m3时,不宜低于0.07MPa;
4、自动喷水灭火系统等自动水灭火系统应根据喷头灭火需求压力确定,但最小不应小于0.10MPa;
5、当高位消防水箱不能满足本条第1款~第4款的静压要求时,应设稳压泵。”

可以看出,当屋顶消防水箱无法满足消防系统所需要的静压要求时,系统需设置消防稳压系统。对于不一样的项目,稳压系统可以有两种形式可供选择:一种是稳压设备与消防主泵设置在一起,即稳压装置放置在消防泵房内。这种方式一般便于设备的管理,缺点就是稳压泵的扬程会很大;还有一种是稳压设备与消防水箱设置在一起,即稳压装置放置在屋顶。这种方式的稳压泵的扬程很小,但是不便于设备的管理。两种方式各有其优缺点,针对不一样的项目,可灵活选用设计方案,争取设计最经济化。

二、消防稳压流量的确定

《栓规》第5.3.2条明确:“稳压泵的设计流量应符合下列规定:

1、稳压泵的设计流量应符合下列规定:稳压泵的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;
2、管网的正常泄漏量应依据管道材质,接口型式等确定,当没有管网泄漏量数据时,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。”

三、消防稳压扬程的确定

《栓规》第5.3.3条明确:“稳压泵的设计压力应符合下列要求:
1、稳压泵的设计压力应满足系统自动启动压力和管网充满水的要求;
2、稳压泵的设计压力应保持系统自动启泵压力值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0.07MPa~0.10MPa;
3、稳压泵的设计压力应保持系统系统最不利点处灭火设施在准工作状态时的静水压力应大于0.15MPa。

前文中我们已经提到,稳压泵设置位置有两种情况:一种为设置在屋顶水箱间,另一种设置在消防水泵房内。这两种情况下,消防稳压泵的扬程是不一样的,甚至会相差很多。

(1)当稳压泵设置在屋顶时:
稳压泵启泵压力P1(MPa)≥(15-H1)×0.01,且≥(H1+H2+10)×0.01
H1---稳压泵出水管与最不利点消火栓的净高差(m);
H2---稳压泵出水管与消防水箱正常水位的净高差(m);
稳压泵停泵压力P2(MPa)= P1/0.80(MPa)
消防泵启泵压力P(MPa)= P1(MPa)+[H1+H-(7~10)]×0.01(MPa)

H---消火栓主管与最不利点消火栓的净高差(m);

H---消火栓主管与最不利点消火栓的净高差(m);

(2)当稳压泵设置在地下消防泵房时:

稳压泵启泵压力P1(MPa)>(H+15)×0.01,且≥(H1+10)×0.01 

H---稳压泵出水管与最不利点消火栓的净高差(m);
H1---稳压泵出水管与消防水箱正常水位的净高差(m);
稳压泵停泵压力P2(MPa)= P1/0.85(MPa)
消防泵启泵压力P(MPa)= P1(MPa)-(0.07~0.10)(MPa)

四、新老规范的对比

2014年之前,也就是14版的《建筑设计防火规范》GB50016-2014(以下简称《建规》)实施之前,对于稳压泵这一块的规范,当时主要参考的是《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95,已作废)(以下简称《高规》)。其中,《高规》中对增压设施(其中包括稳压泵)有以下规定:“7.4.8.1增压水泵的出水量,对消火栓给水系统不应大于5L/s,对自动喷水灭火系统不应大于1L/s。”以及“7.4.7.2中规定了高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位水箱不能满足上述静压要求时,应设增加设施。”

到了2014年,随着《栓规》和《建规》的陆续实施,《高规》也逐渐退出了历史舞台。我们发现,关于消火栓的规范要求,更多地被单独列了出来。

通过两者的对比,我们发现在稳压泵的扬程方面,两者并没有太大的区别,都是满足最不利点消火栓的15m静压要求即可。但是在流量方面,却是有了比较。

《栓规》中明确了:“消防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。”而《高规》中的“不应大于5L/s”貌似已经不符合《栓规》的需求了。因为如果继续采用5L/s的稳压泵,按照《栓规》的要求,即使是取极限值3%,反算下来的消火栓系统流量,也至少需要时166L/s。很显然,这么大的消火栓流量,已经超出了一般性的建筑规模,只有考虑到大型工业规模上才有可能。那是不是就意味着《栓规》的1L/s,就是最理想的取值呢?因为对于大部分的消火栓系统来说,流量取值是不会大于100L/s,算下来的1%正好是达到了规范的要求。

但是笔者认为,这个是不合理的。因为稳压泵的作用是用来保持平时管网的压力,是需要满足管网充满水的要求的。大家都知道,管网是存在泄漏的可能的。就算是再优秀的施工,一段时间后,还是会可能存在渗水,甚至漏水的可能性,尤其是管道与管件相接的地方。而一旦漏水的量大于了稳压泵补充的水量,管网里面的压力就会逐渐减小,最后就会触发消防主管上的压力开关,联锁启动消防主泵。这样就会引起一次“假火灾”的发生。而一个消火栓的流量是5L/s,这就意味着,一旦泄漏量在1 ~5 L/s,必然会引起这一次“火灾”的发生。

五、建议

那我们到底应该怎么来确定消火栓稳压泵的流量取值呢?

笔者认为2 ~3 L/s更为合适一些。因为对于管道的泄露量,一般都是在1.3~2L/s之间的。这个之前有过案例,一个项目的阀门处漏水,管网内的压力就逐渐下降,最后联锁起了消防主泵。当时检测的泄露量为1.33 L/s。当然,笔者也就相关问题咨询过消防大队,他们回复的意见也是没有具体答案,因为规范在这方面确实比较含糊。而审图中心,却是一直要求按照1L/s来考虑的。

笔者有好几个改造项目的消防稳压。因为系统都是比较老的(14年之前的消防系统),在现有系统上新增流量开关和压力开关外,审图中心依然让设计更换稳压泵。给出的理由就是《栓规》明确写了“宜按消防给水设计流量的1%~3%计,且不宜小于1L/s。”经过多次协商之后,最终还是更换了稳压泵。对于这一点,笔者认为还是有点牵强的,1L/s这个取值确实太小,很大可能性无法满足系统的泄漏量。所以,“2~3 L/s”这个流量更适宜消火栓系统,显得更为合理性。