文/張棟 湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410012

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974-2014，以下簡(jiǎn)稱“消水規(guī)”），第11.0.4條規(guī)定“消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開(kāi)關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)，或報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)信號(hào)應(yīng)能直接自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵?！币?guī)范僅對(duì)消防水泵聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)中的自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)的設(shè)置提出了原則性要求，對(duì)具體的設(shè)置方式和設(shè)計(jì)參數(shù)未作明確規(guī)定。

1、壓力開(kāi)關(guān)和流量開(kāi)關(guān)的設(shè)置方式

關(guān)于消防給水系統(tǒng)需要同時(shí)設(shè)置幾個(gè)自動(dòng)啟泵信號(hào)，“消水規(guī)”中并沒(méi)有給出具體規(guī)定，在工程設(shè)計(jì)和施工圖審查中存在不小的爭(zhēng)議，筆者認(rèn)為，為保證消防系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于消火箱系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置2個(gè)且采集不同數(shù)據(jù)的自動(dòng)啟泵信號(hào)，其中一個(gè)動(dòng)作既能自動(dòng)啟動(dòng)消防主泵。

對(duì)于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》圖示（15S909，以下簡(jiǎn)稱“圖示”）第11.0.4圖示“自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)報(bào)警閥的壓力開(kāi)關(guān)可取代本圖中的壓力開(kāi)關(guān)和流量開(kāi)關(guān)”，筆者認(rèn)為自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)有著極高的控滅火效率，是目前公認(rèn)的最佳滅火方式，應(yīng)該要求比室內(nèi)消火栓系統(tǒng)有更強(qiáng)的動(dòng)作可靠性，故自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，除報(bào)警閥上的壓力開(kāi)關(guān)外，噴淋泵出水主干管上的壓力開(kāi)關(guān)和高位消防水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)信號(hào)均能自動(dòng)啟動(dòng)噴淋泵很有必要?！痘馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50116-2013）第4.2.1條第一款：對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制方式“應(yīng)由濕式報(bào)警閥壓力開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，直接控制啟動(dòng)噴淋消防泵”，報(bào)警規(guī)范是1個(gè)自動(dòng)啟泵信號(hào)，所以消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需在工程設(shè)計(jì)中將流量開(kāi)關(guān)亦作為自動(dòng)啟泵信號(hào)要求，提資于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)師。

壓力開(kāi)關(guān)和流量開(kāi)關(guān)的設(shè)置位置，如下圖所示：

2、壓力開(kāi)關(guān)和流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作參數(shù)設(shè)定

關(guān)于壓力開(kāi)關(guān)的參數(shù)設(shè)置在“消水規(guī)”和“圖示”中分別有明確規(guī)定和說(shuō)明，但均未對(duì)流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作參數(shù)作明確規(guī)定或說(shuō)明。對(duì)設(shè)計(jì)工作者造成一定的困擾，筆者經(jīng)咨詢我市部分審圖專家，關(guān)于流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作參數(shù)，各設(shè)計(jì)公司的參數(shù)不盡相同，甚至部分圖紙不對(duì)流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作參數(shù)做任何說(shuō)明。筆者認(rèn)為流量開(kāi)關(guān)應(yīng)在設(shè)計(jì)圖紙明確其動(dòng)作參數(shù)值，下面就流量的動(dòng)作參數(shù)做相關(guān)探討：

2.1 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)

（1）消火栓系統(tǒng)中無(wú)穩(wěn)壓泵時(shí)，以高層住宅、二類高層公共建筑、多層建筑為例，“消水規(guī)”中規(guī)定該類建筑“高位消防水箱的最低有效水位應(yīng)滿足水滅火設(shè)施最不利點(diǎn)處的靜水壓力不應(yīng)低于0.07MPa”，按此規(guī)定，最不利消火栓栓口處在準(zhǔn)工作狀態(tài)下的靜水壓力≥0.085 MPa（注：高位消防水箱在準(zhǔn)工作狀態(tài)下應(yīng)為正常水位，正常水位暫按高于最低有效水位1.5m考慮），火災(zāi)時(shí)需動(dòng)用且僅動(dòng)用最不利消火栓滅火時(shí)，此時(shí)消防主泵未啟動(dòng)，該消火栓由高位消防水箱直接供水。

根據(jù)水箱的長(zhǎng)管出流水力計(jì)算：以消火栓栓口斷面2-2作為基準(zhǔn)面，在水箱中距管路進(jìn)口某一距離處取斷面1-1，該處合乎漸變流條件，對(duì)斷面1-1和斷面2-2建立伯努利方程

式中：H——高位消防水箱正常水位與最不利消火栓栓口的高差，一般≥8.5m

hw——管路水頭損失，在一個(gè)消火栓動(dòng)作時(shí)，管道內(nèi)流速較小，管道沿程損失和局部水頭損失均較小，根據(jù)管道系統(tǒng)大小，其值約為0.5～1.5(mH2O),

一般水箱截面積遠(yuǎn)大管道截面積， V1相對(duì)于 V2可以忽略不計(jì)。

式中：Hxh-- 消火栓栓口的水壓(7mH2O)

hd--消防水帶的水頭損失(mH2 O)

Hq-- 水槍噴嘴造成一定長(zhǎng)度的充實(shí)水柱所需水壓(mH2 O)

Ad-- 水帶的比阻

Ld-- 水帶的長(zhǎng)度(m)

qxh-- 水槍噴嘴射出流量(L/s)

B-水槍水流特性系數(shù)

Hsk-- 消火栓栓口水頭損失，取(2mH2O)

經(jīng)計(jì)算水槍噴嘴射出流量qxh為2.72～2.98

(L/s)

消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的泄漏量與管道材質(zhì)、接口形式以及系統(tǒng)大小等因數(shù)有關(guān)，設(shè)計(jì)階段管網(wǎng)泄漏量數(shù)據(jù)無(wú)法確，根據(jù)“消水規(guī)”，管網(wǎng)泄漏量按消防給水設(shè)計(jì)流量的1%～3%考慮，為0.5～1.2L/s。為保證火災(zāi)時(shí)，第一時(shí)間啟動(dòng)消火栓泵，又不使系統(tǒng)誤報(bào)誤動(dòng)作，高位消防水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)，應(yīng)在流量達(dá)到2.5L/s時(shí)，發(fā)出啟動(dòng)消防主泵的信號(hào)。

（2）消火栓系統(tǒng)中設(shè)有穩(wěn)壓泵時(shí)，穩(wěn)壓泵的流量?jī)H為管網(wǎng)補(bǔ)水，保證平時(shí)系統(tǒng)管網(wǎng)維持一定的水壓?；馂?zāi)時(shí)一個(gè)消火栓動(dòng)作，管網(wǎng)壓力突然下降，此時(shí)穩(wěn)壓泵的工作點(diǎn)會(huì)向水泵高效區(qū)的左端移動(dòng)（即流量增大，揚(yáng)程下降），但穩(wěn)壓泵出口壓力任大于水箱靜水壓力，此時(shí)水箱重力流出水管可能不會(huì)有水流通過(guò)，故流量開(kāi)關(guān)的的安裝位置應(yīng)為消防水箱重力出水管和穩(wěn)壓裝置出口的匯集總管上，一般工程設(shè)計(jì)穩(wěn)壓泵額定工況流量范圍值為1.1～1.5～2.0L/s。筆者認(rèn)為不使系統(tǒng)誤報(bào)誤動(dòng)作，流量開(kāi)關(guān)在參數(shù)值應(yīng)設(shè)置為3.0L/s，發(fā)出啟動(dòng)消防主泵的信號(hào)。

2.2 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

“消水規(guī)”第5.2.2條第4款中規(guī)定 “自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等自動(dòng)水滅火系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)噴頭滅火需求壓力確定，但最小不應(yīng)小于0.10MPa”，按此規(guī)定，最不利噴頭處在準(zhǔn)工作狀態(tài)下的靜水壓力≥0.115MPa（注：高位消防水箱在準(zhǔn)工作狀態(tài)下應(yīng)為正常水位，正常水位暫按高于最低有效水位1.5m考慮），火災(zāi)時(shí)，最不利點(diǎn)出一個(gè)噴頭動(dòng)作噴水，此時(shí)消防主泵未啟動(dòng)，該噴頭由高位消防水箱直接供水。

以噴頭入口斷面2-2作為基準(zhǔn)面，在水箱中距管路進(jìn)口某一距離處取斷面1-1，該處合乎漸變流條件，對(duì)斷面1-1和斷面2-2建立伯努利方程：

式中：H——高位消防水箱正常水位與最不利噴頭的高差，一般≥11.5m

hw——管路水頭損失，在一個(gè)噴頭動(dòng)作時(shí)，配水主管管道內(nèi)流速很小，配水主管損失可忽略不計(jì)，末端配水支管管路水頭損失較大，其值約為2.0～4.0 (mH2O),一般水箱截面積遠(yuǎn)大管道截面積，v1相對(duì)于v2可以忽略不計(jì)。

根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50084-2017) 噴頭流量按下式計(jì)算：

式中：q -- 噴頭處節(jié)點(diǎn)流量，L/min

P -- 噴頭處水壓MPa

K -- 噴頭流量系數(shù)（取80）

則噴頭流量為1.15～1.30(L/s)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)相比消火栓系統(tǒng)，其管網(wǎng)大，接口多，故其管網(wǎng)泄漏量相對(duì)較大，很有可能超過(guò)一個(gè)噴頭動(dòng)作時(shí)的出水量，筆者認(rèn)為在自噴噴水滅火系統(tǒng)中，保證火災(zāi)時(shí)，第一時(shí)間啟動(dòng)噴淋泵，又不使系統(tǒng)誤報(bào)誤動(dòng)作，高位消防水箱出水管上的流量開(kāi)關(guān)，其流量參數(shù)應(yīng)由施工單位在系統(tǒng)水壓試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)管網(wǎng)泄漏數(shù)據(jù)后現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，其值按管網(wǎng)實(shí)測(cè)泄漏量+1.0L/s確定。

結(jié)語(yǔ)：

關(guān)于壓力開(kāi)關(guān)和流量開(kāi)關(guān)的動(dòng)作次序，在無(wú)穩(wěn)壓泵的系統(tǒng)中，火災(zāi)初期，消防主泵未啟動(dòng)，由高位消防水箱供水，滅火設(shè)施動(dòng)作數(shù)量少，系統(tǒng)出水量少，高位消防水箱水位下降幅度小，系統(tǒng)壓力下降不明顯，壓力開(kāi)關(guān)無(wú)法動(dòng)作，此時(shí)流量開(kāi)關(guān)第一時(shí)間動(dòng)作，發(fā)出自動(dòng)啟泵信號(hào)，在流量開(kāi)關(guān)故障時(shí)，火災(zāi)發(fā)生短時(shí)間內(nèi)滅火設(shè)施動(dòng)作數(shù)量增加，高位消防水箱出流量增大，水箱水位明顯下降，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出自動(dòng)啟泵信號(hào)，保障系統(tǒng)安全可靠。

在設(shè)有穩(wěn)壓泵的系統(tǒng)中，穩(wěn)壓泵的流量?jī)H為管網(wǎng)補(bǔ)水，保證平時(shí)系統(tǒng)管網(wǎng)維持一定的水壓?；馂?zāi)時(shí)一個(gè)滅火設(shè)施動(dòng)作，管網(wǎng)壓力下降明顯，此時(shí)壓力開(kāi)關(guān)較流量開(kāi)關(guān)會(huì)第一時(shí)間響應(yīng)，發(fā)出自動(dòng)啟泵信號(hào)，在壓力開(kāi)關(guān)故障時(shí)，流量開(kāi)關(guān)信號(hào)既能及時(shí)啟泵，保障系統(tǒng)安全可靠。