关于消防\生活供水合用一套水泵机组变频供水技术在消防给水系统中应用的探讨

摘要：随着变频调速技术的不断发展及其行业产品质量保证体系的逐步完善，变频调速给水技术已开始向消防给水领域推广，应用势头强劲。本文系统介绍了生活、消防综合用一套水泵机组变频调速供水的组成、工作方式及特点，着重说明了该系统与传统的临时高压给水系统相比所具有的优点，较过去的变频调速技术有了更大的进步，在性能上完全可以满足消防给水系统的设计要求，建议今后在消防设计、施工中优先予以采用，以适应消防给水工程发展的需要。

关键词：变频调速 临时高压 消防供水

近几年来，随着变频调速技术的不断发展及其行业产品质量保证体系的逐步完善，生活、消防综合用一套水泵机组，一套控制系统变频供水已开始走向消防给水领域，将展现出广阔的应用前景。

变频调速是通过改变给水泵交流电机的频率来进行调速的。变频调速供水设备由水泵机组、变频柜、压力仪表、管路等构成。该设备投资少，占地面积小，安装调试简单；系统具有运行稳定可靠，自动化程度高、操作控制方便、高效节能等特点，具有传统的临时高压供水系统无法比拟的优点。

1 确定生活、消防合用一套水泵机组变频调速供水系统给水泵数量、技术参数

设计上是利用多组小流量、高扬程、参数相同的水泵并联而成，其数量是根据消防或生活的最大用水量确定的，首先按用水总量估算给水泵数量，再绘制并联泵组流量、扬程曲线图，根据曲线图对流量进行校核。

2工作原理

各泵平时轮流工作，由一台泵变频为生活管网供水，同时又为消防管网稳压（最不利点水压保证在0.25mpa以上）。当一台泵供水不足时，先开的泵由变频稳压转为工频运行，变频相再软启动第二台水泵，当发生火灾时，消防管网水压下降，水流量不够时，第二台泵也转为工频运行，变频柜再软启动第三台泵……依此类推。若用水量减少，则按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后一台泵变频稳压供水。

3 保障措施

发生火灾时，除根据消防用水压力、流量变化依次启动给水泵外，还可以通过火灾报警联动设备自动启动给水泵，同时在现场和消防控制中心设置手动按钮，控制泵的启停。为了保证火灾时，消防用水不被生活用水占用，除在生活供水总管上设置手控闸阀现场切断生活供水外，还在总管上增设一电磁阀，并与报警系统联动，火灾时，通过火灾报警联动控制柜，使电磁阀动作，自动切断生活供水。在消防控制室管理制度中，明确火灾时，必须手动或自动切断生活供水，从而达到了双保险。

4 与传统的临时高压供水系统相比，生活、消防合用一套水泵机组变频调速供水系统的优点

4.1无需专门配置稳压泵

传统的临时高压供水系统稳压方式有专用稳压泵稳压和高位水箱稳压两种。采用第一种方式时，除了设置消防泵外，还需专门设置稳压泵，平时利用稳压泵维持正常情况下管问的压力，当发生火灾消防大量用水时，管网压力迅速下降，当管网压力降至主泵开启压力时，主泵启动。而采用高位水箱稳压，既对建筑结构增加了抗荷要求，还需要设置高位水箱间，而且如果高位水箱的静压不能满足最不利点消火栓的静水压力以及供水最不利楼层和部位的喷头最低工作压力和喷水强度时，还要设气压罐等增压设施。而变频调速系统由于水泵可能变频运行，起到了将消防泵和稳压泵合二为一的效果。

4.2采用生活、消防合用一套泵组，变频调速供水可省略消防高位水箱

建筑物设置消防高位水箱的目的，除了以上提到的稳压外，还为临时高压给水系统提供火灾初期的消防用水量。传统的临时高压给水系统主泵平时不运行，依靠的是小流量的稳压泵（消火栓不大于5l/s，喷淋系统不大于1l/s）或高位水箱稳压。发生火灾主泵启动后，在一段时间内，管网不可能立即达到灭火压力，需要高位水箱提供这段时问的消防用水量。而变频调速系统由于主泵可以由变频立即转为工频，并且可以多台水泵并联运行，在3―5秒内即可达到灭火需要的压力和流量，故可以不设置高位水箱。目前在南方，一些开放较早、经济比较发达的省市，已有一些大型高层建筑由于采用变频调速系统而省去了高位水箱，既节省了工程造价，又在使用中达到了理想的效果。

4.3变频调速供水系统可以根据灭火需要调节流量并能防止管网超压。传统的临时高压消防给水系统是按照建筑物的性质、结构特征、建筑高度等宏观分类，以《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等规范中规定的不同类别建筑的理论消防用水量为设计依据进行选泵等设计的。而实际中由于火灾起因不同，火灾大小不一样，扑救方式多样化。即使完全相同的建筑，不同火灾中的消防用水量也往往千差万别。采用传统的临时高压给水系统，在火灾初期，使用水枪或开放喷头数量极少，根据流量---扬程曲线可知，当泵的流量很小时，泵的扬程是很高的，即使在选泵时采用流量---扬程曲线平滑的给水泵，其扬程也是很高的，这样就很容易造成管网超压或管网供水不足。而采用变频调速供水系统，由于消防泵的启动较平缓，消防泵无机械冲击，其出水压力较小，不致造成系统管网的超压，并且由于同一系统可以按流量要求实现单泵变频、多泵工频辅以单泵变频、多泵全部工频等方式供水，能实现最佳的流量压力比，在恒压力下使流量保持在与实际需要相适应的范围。

4.4生活消防采用一套泵组变频调速供水，具有自动换泵和自动巡检功能。该系统的消防泵具有周期轮换稳压运行功能。换泵周期由变频柜程序设定。一般设定为24小时。当设备检测到稳压主泵故障时，还可以立即切换到另一台主泵稳压运行，并报警显示。各泵轮换运行降低了不轮换运行时单泵的集中损耗。为防止水泵长期不转而“锈死”，设备具有定期强制动巡检功能或随时手动巡检功能。一般设定巡检周期为14天，单泵巡检运行时间为1分钟。若水泵故障，设备可自动报警并记忆。而传统的临时高压消防给水系统，非火灾状态下主泵不启动，主泵运行后只有发生故障，备耕才启动，无轮流工作及定期自动巡检功能，长年不启动很容易锈损。

4.5此外，生活消防泵组，变频调速供水设备还具有智能消防功能，当火灾或管网漏水严重，即使在无消防信号的情况下，设备也能自动进入消防高恒压供水状态并报警。

5与现行消防技术规范相悖之处

5.1生活、消防变频供水系统设计方案的最大特点就是生活与消防供水合用一套系统，这也是该设计方案的最大优点。而《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.1条规定：“室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置”。这主要是考虑到消防给水系统与生活供水系统设计的压力不同，且消防给水系统水体滞留变质对生活给水系统有不利影响。这些问题经过技术处理是都可以解决的，如防止生活用水超压，可在生活给水压力较高位置的给水枝管设置减压装置；在消防给水总管设置逆止阀，防止消防管网滞留水对生活水的影响。

5.2《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.7条规定：“采用高压给水系统时，可不设高位消防水箱。当采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱”，而临时高压给水系统的定义是：通过高压消防水泵使管网内的压力达到高压压力要求的消防给水方式(出自《中国消防辞典》)。根据定义字面理解，变频供水系统为临时高压给水系统，应设高位消防水箱，该给水系统设计方案也可置高位消防水箱，但在实际应用上已无意义，只能是浪费资金（前文已论述）。

由于我国现行消防技术规范不能及时调整和修改，故相对滞后于新技术、新工艺、新方案，这是事物发展的自然规律，也是事物发展需要经历的过程。总之，生活消防变频供水设备自动化程度高，系统响应迅速，配置简单，实战性强，便于管理和维护，是较为理想的消防供水设备。

参考文献:

1、国家标准GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版本)