关于高层建筑消火栓灭火系统消防水泵设计的探讨

摘要：目前当前高层民用建筑消防设计主要还是消火栓灭火系统为主，而为了保证水量及水压要求，其又必须设置消防水泵。本文对消防泵的设计进行探讨，以一高层建筑实例说明其设计计算过程，并提出了设计相关注意事项。

关键词：消火栓灭火系统消防水泵高层建筑

中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：

建筑消防灭火系统主要分为消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统两个大类。自动喷水灭火系统效果较好，能及时响应、迅速地扑灭火灾，但工程造价远高于消火栓灭火系统。根据我国现有的经济技术条件及城市发展水平，当前高层民用建筑消防设计主要还是消火栓灭火系统为主。

消火栓灭火系统消防用水主要是室外给水管网、消防水池或其它水源供给。当采用室外给水管网为水源且其水压不能满足室内消火栓给水系统的水压要求时，或采用消防水池供消火栓消防用水时，需设置消防水泵。此外，如需保持消防水量和水压达到所需值，还需要设置消防稳压水泵。因此，在高层民用建筑中尤其需要重视消防泵的作用。

1 消防泵的流量确定

高层民用建筑的消防用水量与建筑物的性质、材料、高度有关。消防用水量在高层建筑屋内每根立管中的流量分配是按最不利点所需的消防流量进行设计计算而得到的。为了防止火灾蔓延扩大，需要高层建筑内相邻两根立管同时供水来满足同层相邻两个消火栓同时出水扑灭室内任何部位发生火灾所需的水量。消防水泵的流量应保证室内消防管网中所需的流量，所以消防水泵的流量应该满足高层建筑室内任一相邻两立管的流量之和。

对于消防稳压泵流量的确定就有不同的说法。我国《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）第7.4.8条增压设施应符合下列规定：对消火栓给水系统不应大于5 L/s；对自动喷水系统不应大于1 L/s。美国 NFPA20中规定稳压泵的流量不少于系统正常条件下的泄漏量压力应能足够维持系统所需的压力。因此，美国规定了稳压泵的下限，是以系统的泄漏水量为依据进行计算的；而我国规定了稳压泵的流量上限，稳压泵的流量设置要求是能满足 1 个消防单元的用水量。

2 消防泵的扬程确定

高层建筑内消防管网内的压力应保证最不利点消防水枪所需的水压，而消防泵的扬程应满足消防管网内的压力。

消防稳压泵的扬程可根据系统压力而确定，一般稳压泵的压力比主泵高0.10MPa～0.20MPa，或者稳压泵压力为主泵的1.1～1.2倍。

3 消防泵设计计算实例

选择水泵主要是根据所需的流量、扬程及其变化规律，确定水泵的型号和台数。根据消防水泵的水压和水量计算公式，可以确定消防水泵的型号和台数。

实例：某一高层建筑的某一位置发生火灾时，需要的消防流量为20.94L/s，从消防水泵吸水管到消防管道最不利点的总水头损失为9 m，最不利点消防水枪喷嘴所需水压为15.85 m，消防水带的水头损失为2.15 m，水头中消防最低水位至最不利点消火栓的标高差为4 m。由计算公式可得消防水泵扬程为15.85 m+2.15 m+9 m+44 m=7 l m。

选用两台100TSW×5多级水泵，每台水泵的流量为17.2~22.2 L/s，扬程为70~81 m，其中一台备用。当消防水泵流量为20.94L/s 时，所选消防水泵的扬程为72 m，即满足消防管网中所需的水压7l m。

校核：当消防水泵由消防水池抽水时，按最不利管段在检修（或损坏）时进行水力校核计算，即消防水泵扬程在最不利管段检修（或损坏）时，是否满足消防水压要求；当消防水泵直接由室外管网抽水时，水泵工作扬程是否满足要求。复核水泵启动后，室外管网压力不能低于10 m。

4 消防水泵试验管道

《高层民用建筑设计防火规范》第7. 5. 4条规定：“出水管上应设置试验和检查用的压力表和DN65的放水阀门。当存在超压可能时，出水管上应设置防超压设施”。但规范中对于水泵试验管道及防超压设施的设置位置均未作明确规定。

4.1消防水泵试验管道位置的设置

在实际设计中，消防水泵试验管道的设置位置卞要有以下几种：

（1）消防试验管接在水泵出水管上止回阀与闸阀之间。此种接法即为国标图集04S204消防系统管路图式之一接法，平时试验管道上阀门关闭，其余阀门打开；试验水泵时，将试验管道与水泵出水管接口上方的闸阀关闭，试验阀门打开即可。两台泵各自设置试验阀门，试泵时互相独立，互不干扰。

（2）消防试验管接在水泵出水管上止回阀之前。此种接法与方法1基本类似，消防水泵停止工作时停泵水锤由于缓闭式止回阀的设置，对试验管道基本无影响。但由于试验管道出水管上无止回阀，停泵时会有一定的影响。

（3）消防试验管接在水泵出水管总管上。此种接法用材较少，管道连接比较方便，施工简单，试验时能与方法1、2达到同样的效果，但水泵试验时操作阀门较多，实施不方便。在实际设计图纸中，此类设置方式应用较少。

综合以上几种设置方式，笔者建议采用第1种设置方法。

4.2 水泵试验管道管径的确定

“高规”对水泵试验均提到使用DN65的放水阀门。实际设计中，很多设计人员会将此管径放大，以适应水泵大流量出水的要求。相关审图单位会因此提出要求：此管径应按规范要求采用DN65的放水阀门。根据条文解释：使用DN65的放水阀门主要为了方便和水带连接。笔者认为：此项目的水泵试验管道直接一次到位接至消防水池，实际操作中并不需要连接水带。此时，水泵出水管管径应放大至与水泵出水管相同管径或小一号管径，以防止大流量的水泵在出水流量过小时超压。对于试验管道只在泵房内预留水带接口，没有直接接到消防水池，水泵试验时需要连接水带将排水接到室外雨水井内的情况，使用DN65的放水阀门，并根据实际需要设置泄压设施。

5 消防水泵设计相关注意事项

5.1 美国NFPA20对消防泵的性能规定了水泵的性能曲线是一条平滑的曲线。建议设计人员在设计时参考 NFPA20的规定。

5.2 选择消防水泵时，同时也须选定备用水泵。备用泵的工作能力不能小于消防泵房内最大一台工作水泵的工作能力。即任何一台工作泵发生故障（或检修）时，启动备用泵能满足在扑救火灾的要求。

5.3 每台消防水泵应尽量设独立吸水管，如果不能，应该在一组消防水泵中吸水管路不少于 两条，以保证消防水泵的可靠运行。当水泵直接从室外给水管网吸水时，吸水管上须设闸阀，为方便水泵的检修。

5.4 消防水泵应采用自灌式工作，以保证火灾发生时启动迅速、方便，节省启动时间。

参考文献

1 高层民用建筑设计防火规范（GB50045 – 95）. 中国计划出版社，2005.

2 姜乃昌. 水泵及水泵站. 北京: 中国建筑工业出版社，1998.