消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)在水箱間與泵房的對比分析

楊鵬璽

(中國汽車工業(yè)工程公司，天津 300113)

消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)在水箱間與泵房的對比分析

楊鵬璽

(中國汽車工業(yè)工程公司，天津 300113)

結(jié)合中部某高層辦公樓項(xiàng)目，分別從穩(wěn)壓泵特性參數(shù)、穩(wěn)壓罐工作壓力及系統(tǒng)控制復(fù)雜程度三個(gè)方面對消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于屋頂消防水箱間和地下消防水泵房兩種方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果表明:與設(shè)置在地下消防水泵房內(nèi)相比，穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置在屋頂消防水箱，能有效減小穩(wěn)壓泵揚(yáng)程及穩(wěn)壓罐工作壓力，有利于穩(wěn)壓泵的啟?？刂?穩(wěn)壓罐容積大小不受影響，消防主泵啟泵壓力開關(guān)值設(shè)置無明顯差異。

消防給水，穩(wěn)壓設(shè)施，消火栓，消防水泵房

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

中部某高層辦公樓，地下2層為汽車庫及設(shè)備用房，地上25層為辦公樓;建筑高度99.20 m，25層地面95.40 m，地下2層－8.65 m;建筑物基地面積3 320.96 m2，建筑面積66 456.88 m2，建筑物體積約27.29萬m3。

1.2 消防設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程室外消火栓設(shè)計(jì)流量40 L/s，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量40 L/s;自噴系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)等級為中危險(xiǎn)Ⅰ級，噴水強(qiáng)度6 L/(min·m2)，作用面積160 m2，經(jīng)計(jì)算流量約為40 L/s;高位消防水箱最低有效水位應(yīng)滿足水滅火設(shè)施最不利點(diǎn)處靜水壓力0.10 MPa壓力要求。

室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)，消防泵房設(shè)于地下2層，消防水箱設(shè)于屋面水箱間內(nèi)，水箱間地面標(biāo)高99.70 m，有效容積36 m3，最低有效水位100.60 m。最不利消火栓栓口標(biāo)高96.50 m，最不利噴頭標(biāo)高98.60 m，消火栓系統(tǒng)加壓泵出水管壓力開關(guān)標(biāo)高－6.50 m。

高位水箱最低有效水位與最不利消火栓口高差4.10 m，距最不利噴頭高差2.00 m，均不滿足0.10 MPa壓力要求，故應(yīng)設(shè)穩(wěn)壓泵。穩(wěn)壓泵一般設(shè)置在屋頂消防水箱間或地下室消防泵房內(nèi)，現(xiàn)對這兩種情況分別進(jìn)行計(jì)算分析，從穩(wěn)壓泵特性參數(shù)、氣壓罐容積和控制系統(tǒng)三方面進(jìn)行對比分析。

2 穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于屋頂消防水箱間

穩(wěn)壓泵及穩(wěn)壓罐設(shè)置于屋頂消防水箱間內(nèi)，消防給水原理如圖1所示，穩(wěn)壓泵進(jìn)出水管中心標(biāo)高100.20 m，JPL-0和JXL-1在頂層分別與自噴系統(tǒng)環(huán)管和消火栓系統(tǒng)環(huán)管相接。

圖1 水箱間消防穩(wěn)壓設(shè)施給水平面圖

2.1 穩(wěn)壓泵流量、揚(yáng)程計(jì)算

根據(jù)GB 50974—2014消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范“穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)流量宜按消防給水設(shè)計(jì)流量的1%～3%計(jì)，且不宜小于1 L/s”，故穩(wěn)壓泵流量為(40+40)×(1%～3%)=(0.80～2.40)L/s，此處按1%計(jì)算，穩(wěn)壓泵流量取1 L/s。

“穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點(diǎn)處滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的凈水壓力應(yīng)大于0.15 MPa”，故穩(wěn)壓泵出水管處提供的壓力應(yīng)大于(15－2)=13 m?！胺€(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07 MPa～0.10 MPa”，故穩(wěn)壓泵揚(yáng)程應(yīng)為13+(7～10)=(20～23)m，此處取20 m。

參考格蘭富產(chǎn)品數(shù)據(jù)曲線，可選取CR3-5型水泵，流量為3.6 m3/h時(shí)，水泵揚(yáng)程20 m，滿足設(shè)計(jì)要求，電機(jī)功率0.37 kW。

2.2 穩(wěn)壓泵啟泵、停泵值計(jì)算

準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保證最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施0.15 MPa壓力要求，即穩(wěn)壓泵后壓力表最小值應(yīng)大于0.13 MPa;因穩(wěn)壓泵額定流量時(shí)揚(yáng)程為20 m，根據(jù)穩(wěn)壓泵流量—揚(yáng)程曲線，穩(wěn)壓泵高效段內(nèi)揚(yáng)程為32 m～16 m，故正常補(bǔ)水時(shí)，穩(wěn)壓泵啟動時(shí)泵后壓力表值應(yīng)不大于32 m水頭。

設(shè)定當(dāng)穩(wěn)壓泵后壓力開關(guān)不大于0.13 MPa時(shí)即啟動穩(wěn)壓泵補(bǔ)水，此時(shí)最不利噴頭處凈水壓力為0.15 MPa，不小于0.20 MPa時(shí)停穩(wěn)壓泵，此時(shí)最不利噴頭處靜水壓力為0.22 MPa，以此保證準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)最不利噴頭處靜水壓力不小于0.15 MPa。

穩(wěn)壓泵后壓力0.13 MPa～0.20 MPa時(shí)間段內(nèi)壓力調(diào)節(jié)由氣壓水罐調(diào)節(jié)保證。

2.3 氣壓水罐有效儲水容積、總?cè)莘e計(jì)算

氣壓水罐的有效儲水容積，即調(diào)節(jié)容積:

其中，Vq2為氣壓水罐的調(diào)節(jié)容積，m3;αa為安全系數(shù)，宜取1.0～1.3;qb為水泵的出流量，m3/h;nq為水泵在1 h內(nèi)的啟動次數(shù)，不大于15次。

氣壓罐總?cè)莘e:

其中，Vq為氣壓水罐總?cè)莘e，m3;Vq1為氣壓水罐的水容積，m3，應(yīng)不小于調(diào)節(jié)容積;αb為氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比，宜采用0.65～0.85;β為氣壓水罐的容積系數(shù)，隔膜式氣壓水罐取1.05。

2.4 主泵壓力開關(guān)啟泵、停泵值計(jì)算

因最不利點(diǎn)消火栓口平時(shí)靜水壓力為(100.20－96.50)+(13～20)=16.7 m～23.7 m水頭，故主泵壓力開關(guān)平時(shí)靜壓力應(yīng)為(96.50+6.50)+(16.7～23.7)=119.7 m～126.7 m水頭。如果低于119.7 m，說明穩(wěn)壓泵補(bǔ)水已不能滿足消火栓系統(tǒng)出水流量。考慮穩(wěn)壓泵補(bǔ)水時(shí)啟泵時(shí)間、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間滯后等因素，為防止誤啟主泵，可等壓力低于122.7 m壓力7.7 m水頭(規(guī)范規(guī)定此值為7 m～10 m水頭)時(shí)再啟動主泵，即壓力開關(guān)壓力值低于115 m時(shí)即啟動主消防泵。

若系統(tǒng)出水流量過大，屋頂水箱間消火栓系統(tǒng)出水管流量開關(guān)值大于2.5 L/s時(shí)，也可以直接啟動消火栓主泵。

3 穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于消防水泵房

穩(wěn)壓泵及氣壓水罐設(shè)置于消防水泵房內(nèi)，消防給水原理如圖2所示，穩(wěn)壓泵出水管中心標(biāo)高－8.20 m，兩根立管在頂層分別與自噴系統(tǒng)環(huán)管和消火栓系統(tǒng)環(huán)管相接。

圖2 水泵房消防穩(wěn)壓設(shè)施給水平面圖

3.1 穩(wěn)壓泵流量、揚(yáng)程計(jì)算

穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于消防水泵房時(shí)，給消火栓系統(tǒng)及自動噴淋系統(tǒng)供水穩(wěn)壓，穩(wěn)壓泵流量不變，為1 L/s。

“穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)最不利點(diǎn)處滅火設(shè)施在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的凈水壓力應(yīng)大于0.15 MPa”，故穩(wěn)壓泵出水管處提供的壓力應(yīng)大于15+98.60+8.20=121.80 m?！胺€(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)保持系統(tǒng)自動啟泵壓力設(shè)置點(diǎn)處的壓力在準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)大于系統(tǒng)設(shè)置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07 MPa～0.10 MPa”，故穩(wěn)壓泵揚(yáng)程應(yīng)為121.80+(7～10)=128.80 m～131.80 m，此處取130 m。

參考格蘭富產(chǎn)品數(shù)據(jù)曲線，可選取CR3-31型水泵，流量為3.6 m3/h時(shí)，水泵揚(yáng)程130 m，滿足設(shè)計(jì)要求，電機(jī)功率3.0 kW。

3.2 穩(wěn)壓泵啟泵、停泵值計(jì)算

準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保證最不利點(diǎn)水滅火設(shè)施0.15 MPa壓力要求，即穩(wěn)壓泵后壓力表最小值應(yīng)大于1.218 MPa。因穩(wěn)壓泵額定流量時(shí)揚(yáng)程為130 m，根據(jù)穩(wěn)壓泵流量—揚(yáng)程曲線，穩(wěn)壓泵高效段內(nèi)揚(yáng)程為210 m～90 m，故正常補(bǔ)水時(shí)，穩(wěn)壓泵啟動時(shí)泵后壓力表值應(yīng)不大于210 m水頭。

此時(shí)設(shè)定當(dāng)穩(wěn)壓泵后壓力表不大于1.218 MPa時(shí)即啟動穩(wěn)壓泵補(bǔ)水，此時(shí)最不利噴頭處凈水壓力為 0.15 MPa，不小于1.300 MPa時(shí)停穩(wěn)壓泵，此時(shí)最不利噴頭處靜水壓力為0.232 MPa，以此保證了準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)最不利噴頭處靜水壓力不小于0.15 MPa。

穩(wěn)壓泵后壓力1.218 MPa～1.300 MPa時(shí)間段內(nèi)壓力調(diào)節(jié)由氣壓水罐調(diào)節(jié)保證。

3.3 氣壓水罐有效儲水容積、總?cè)莘e計(jì)算

氣壓水罐的有效儲水容積和總?cè)莘e計(jì)算方法同2.3節(jié)，計(jì)算結(jié)果與2.3節(jié)結(jié)果相同，即有效儲水容積為150 L，總?cè)莘e為630 L。

3.4 主泵壓力開關(guān)啟泵、停泵值計(jì)算

因最不利點(diǎn)消火栓口平時(shí)靜水壓力為(98.60－96.50)+(15.0～23.2)=17.1 m～25.3 m水頭，故主泵壓力開關(guān)平時(shí)靜壓力應(yīng)為(96.50+6.50)+(17.1～25.3)=120.1 m～128.3 m水頭。如果低于120.1 m，說明穩(wěn)壓泵補(bǔ)水已不能滿足消火栓系統(tǒng)出水流量?？紤]穩(wěn)壓泵補(bǔ)水時(shí)啟泵時(shí)間、系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間滯后等因素，為防止誤啟主泵，可等壓力低于123.1 m壓力8.1 m水頭(規(guī)范規(guī)定此值為7 m～10 m水頭)時(shí)再啟動主泵，即壓力開關(guān)壓力值低于115 m時(shí)即啟動主消防泵。

若系統(tǒng)出水流量過大，屋頂水箱間消火栓系統(tǒng)出水管流量開關(guān)值大于2.5 L/s時(shí)，也可以直接啟動消火栓主泵。

4 對比分析

分別從穩(wěn)壓泵、氣壓罐和控制系統(tǒng)三方面進(jìn)行對比分析。

4.1 穩(wěn)壓泵對比分析

表1 穩(wěn)壓泵特性參數(shù)對比

從表1可以明顯看出，同樣是為了滿足系統(tǒng)工作壓力，當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于消防水泵房時(shí)，穩(wěn)壓設(shè)備的工作壓力非常大，這就需要提高管網(wǎng)的耐壓等級，自然提高了工程造價(jià);穩(wěn)壓泵啟停泵的壓力差與揚(yáng)程的比值明顯減小，不利于穩(wěn)壓泵啟停的控制。

4.2 穩(wěn)壓罐大小分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，穩(wěn)壓罐有效容積大小及總?cè)莘e大小一樣。當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于消防水箱間內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓罐工作壓力范圍為0.13 MPa～0.20 MPa，當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于消防水泵房內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓管工作壓力范圍為1.218 MPa～1.300 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過位于消防水箱間內(nèi)時(shí)的工作壓力。

4.3 系統(tǒng)控制分析

穩(wěn)壓泵后壓力開關(guān)只控制穩(wěn)壓泵啟停，而消火栓系統(tǒng)加壓泵啟停均由設(shè)置在其出水立管上的壓力開關(guān)控制。當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于消防水箱間內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓泵啟停值分別為 0.13 MPa和0.20 MPa，而當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于消防水泵房內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓泵啟停值分別為1.218 MPa和1.300 MPa。

5 結(jié)語

1)消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于屋頂消防水箱間內(nèi)，能有效減小穩(wěn)壓泵揚(yáng)程及穩(wěn)壓罐工作壓力;2)消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于屋頂消防水箱間內(nèi)，有利于穩(wěn)壓泵的啟?？刂?3)消防穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)置于屋頂消防水箱間或消防水泵房內(nèi)，對穩(wěn)壓罐容積大小及消防主泵啟泵壓力開關(guān)值設(shè)置無明顯影響;4)從減小穩(wěn)壓泵揚(yáng)程、罐體壓力及利用穩(wěn)壓泵啟?？刂品矫婵紤]，消防給水穩(wěn)壓設(shè)施宜設(shè)置于屋頂消防水箱間內(nèi)。

［1］GB 50974—2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB 50084—2001，自動噴淋滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(2005年版)［S］.

［3］15S906，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范圖示［S］.

［4］田 杰.消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增壓穩(wěn)壓設(shè)備和壓力開關(guān)設(shè)置探討［J］.給水排水，2016(7):90-91.

［5］王俊紅.關(guān)于高位消防水箱穩(wěn)壓設(shè)施設(shè)計(jì)的一點(diǎn)探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016(4):121-124.

Comparative analysis on fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room

Yang Pengxi
(China Automobile Engineering Corporation，Tianjin 300113，China)

Based on a high-rise office building project in the middle of China，from the following three aspects:characteristic parameter of pressure stabilizing pump，working pressure of surge tank and the complexity of system control，making design calculation respectively in the condition fire-fighting stable pressure facility are installed in the roof fire tank room and in the underground fire pump room.The results show that，compared with installing fire-fighting stable pressure facility in the underground fire pump room，it is effective to reduce the lift of pressure stabilizing pump and working pressure of surge tank，be propitious to the control of pressure stabilizing pump and there is no influence about the cubage of surge tank and the pressure swtich value of fire pump.

fire-fighting water supply，stable pressure facility，fire cock，fire pump room

TU998.13

:A

1009-6825(2016)36-0140-03

2016-10-18

楊鵬璽(1965-)，男，高級工程師